Значительная асимметричность молекул акриловых и метакриловых эфиров определяет их большую склонность к полимеризации

Полимеризация имеет цепной радикальный характер и проходит в присутствии инициаторов— перекиси бензоила и водорастворенных перекисей. Применяются три основных метода инициированной полимеризации эфиров: блочный и водоэмульсионный

Блочный метод полимеризации целесообразно применять для производства полиметилметакрилата, который выпускают в виде прозрачных и бесцветных пластин и блоков (органическое стекло).(PMMA)

При этом получении условия отвода теплоты реакции становятся крайне неблагоприятными, но весь процесс необходимо провести в замкнутом объеме формы и обеспечить при этом высокую степень превращения мономера (обычно не менее 0.97). Для уменьшения влия­ния режима неконтролируемого саморазогревания реакционной массы (т.е. теплового взрыва) на ММР продукта полимеризацию в блоке надо про­водить при температурах, обеспечивающих технологически при­емлемые скорости реакции и при возможно больших отноше­ниях поверхность теплообмена/объем реакционной массы

Практически в процессах такого рода применяются оба при­ема. Технологически приемлемое время реакции достигается за счет применения постепенного повышения температуры и умень­шения толщины получаемого изделия. Последнее должно обес­печивать изотропность его свойств, которая нарушается вслед­ствие различия условий реакции в различных частях изделия. Поэтому, например, продолжительность процессов производ­ства листового органического стекла зависит от требуемой его толщины (1-12 мм) и достигает 40 часов выдержки в последова­тельности шкафов, обогреваемых воздухом постепенно повы­шающейся температуры.

Рис. 1. Производство листового органического стекла

1 - реактор; 2 - станок для приготовления крупки; 3 - шкаф для термообработки крупки; 4 - ларь для крупки; 5-7 - весовые мерники; 8 - вакуумизатор; 9 - тележка с формами; 10 - шкафы полимеризации

Технология:

1. Смешение исходных компонентов

Тщательное смешение инициатора — перекиси бензоила — с мономером. Перемешивание ведут при обычной температуре в течение 30—60 мин. Смешивание производят в никелевом котле, снабженном пропеллерной или якорной мешалкой, герметически закрывающемся сферической крышкой, на которой имеются люк и штуцера для загрузки мономера, инициатора и других компонентов

2. Предварительная полимеризация. Т= 85С, время 1-3 часа

3. Заливка в стеклянные формы.

Формы обычно делают из полированного зеркального силикатного стекла, которое должно быть тщательно промыто в условиях, исключающих попадание пыли. Для изготовления формы берут два стеклянных листа. На края одного из них помещают прокладки из гибкого эластичного материала, по высоте равные толщине изготовляемого блока. Эти прокладки покрывают вторым листом стекла, после чего края обклеивают прочной и тонкой бумагой, оставляя отверстие для заливки мономера.

4. Полимеризация в форме.

Основная трудность процесса заключается в сложности регулировки температуры внутри блока. Вследствие экзотермичности полимеризации и малой теплопроводности полимера неизбежны перегревы внутри блока из-за увеличения скорости реакции и, следовательно, резкого повышения температуры. Это ведет к испарению мономера, образованию вздутий. Если внешние слои блока уже достаточно вязки это препятствуют выделению газов из него. До известной степени избежать вздутий можно изменением концентрации инициатора и температуры полимеризации. Чем толще получаемый блок, тем меньше должна быть концентрация инициатора, медленнее подъем температуры и ниже температура полимеризации.

Полимеризацию проводят путем последовательного прохождения залитыми формами ряда камер с примерно следующим режимом:

• в первой камере при 45—55°С они находятся 4—6 ч,

• во второй при 60—66°С —8—10 ч

• в третьей при 85—125°С —8 ч.

5. Охлаждение

По окончании полимеризации формы погружают в воду, после чего блоки можно легко отделять от силикатных стекол.

6. Отделение от формы

7. Обрезка краев и полировка.

Листы должны быть прозрачными, без пузырей, вздутий.

Полиметилметакрилатные стекла изготовляют различной толщины — от 0,5 до 50 мм и редко больше.

Мол.масса полиметилметакрилата, полученного блочным методом составляет 20 000 - 2 000 000.

Эмульсионную полимеризацию акрилатов применяют для получения литьевых и прессовочных порошков, а также стойких водяных дисперсий типа латекса.

Технология.

Рис. 2. Производство полиметилметакрилата в эмульсии

1,2 - мерники; 3 - смеситель; 4 - реактор; 5 - дозреватель; 6,8 - холодильники; 7 - сборник продукта

1. Приготовление исходных компонентов.

Воду и акриловый эфир берут в отношении 2: 1. Если требуется жесткий упругий материал, то рационально применять «бисерный» метод суспензионной полимеризации, получая гранулированный полимер. Инициатором служит перекись бензоила, которую растворяют в мономере (от 0,5 до 1%). В качестве эмульгатора применяют поливиниловый спирт и другие водорастворимые полимеры. Величина гранул зависит от концентрации эмульгатора и скорости перемешивания.

2. Полимеризация.

После перемешивания в течение 10—20 мин в реактор вводят пластификатор, краситель и инициатор, растворимый в мономере. Подачей в рубашку реактора пара поднимают температуру до 70— 75°С. Через 40—60 мин за счет тепла, выделяющегося в результате полимеризации, температура в реакторе повышается до 80—85°С. Температуру можно регулировать подачей воды или пара в рубашку реактора. Контролем процесса служит определение содержания мономера. Полимеризация продолжается 2—4 ч;

2. Центрифугирование и промывка.

Гранулы полимера легко отделяются и многократно промываются водой для очистки от эмульгатора.

3. Сушка и просеивание

Отмытый порошок загружают на алюминиевые противни тонким слоем и сушат в термошкафах при медленном подъеме температуры в пределах 40—70°С в течение 8—12 ч. После сушки порошок просеивают и укладывают в тару.

Молекулярная масса полиметилметакрилата, получаемого суспензионной полимеризацией составляет 20 000 - 30 000

Дата добавления: 2014-01-04