一种优化的有机玻璃制备和特性研究协铭辰邱佳杰何伟泓等摘要：工业制有机玻璃多采用本体聚合的方式，但是温度的变化容易造成热量散失不均匀的情况。因此，找出最佳的聚合温度和引发剂用量，减少引发剂分解生成的气泡，制作出更高质量的有机玻璃是一个重要的课题。我们用控制变方法，研究不同引发剂的使用量对成品内部的气泡数量的影响，实验结果表明当温度于90±5℃之间，引发剂用量在12.5mg-15mg之间时，聚合得到的有机玻璃能够最大化地减少气泡数量同时又能达到最大硬度。该方法有利于定制制作开发。关键词：硬度；有机玻璃；聚合温度；引发剂DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2018.02.005聚甲基丙烯酸甲酯通常称为有机玻璃（PMMA），具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。有机玻璃是开发较早的一种重要热塑性塑料，具有透明性、稳定性和耐候性，易染色、易加工，外观优美，在建筑业中有着广泛的应用。高透明性，機械强度高以及重量轻等特点使得有机玻璃在工业、建筑业和装饰行业等大量使用。有机玻璃是目前最优良的高分子透明材料，透光率达到92%，比玻璃的透光度高。被称为人造小太阳的太阳灯的灯管是石英做的，这是因为石英能完全透过紫外线。普通玻璃只能透过0.6%的紫外线，但有机玻璃却能透过73%。有机玻璃的相对分子质量大约为200万，是长链的高分子化合物，而且形成分子的链很柔软，因此，有机玻璃的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7-18倍。有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃，其中的分子链段排列得非常有次序，使材料的韧性有显著提高。因此，拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。有机玻璃的密度为1.18g/cm3；同样大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金属铝（属于轻金属）的43%。有机玻璃不但能用车床进行切削，钻床进行钻孔，而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状的器具，也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型的方法加工成大到飞机座舱盖，小到假牙和牙托等各种制品。因此，高效制备高品质有机玻璃是满足产业发展的重要方面。有机玻璃的结构一致性和硬度是有机玻璃的重要指标，本文就从引发剂的用量和制备温度两个方面研究有机玻璃的硬度与上述两者之间的关系，获得了明显的依赖关系和优化方案。研究过程使用了控制变量法和数学建模，借助硬度仪、SEM扫描电镜对结论提供有力依据，最后结合数据合理猜想。1实验内容单体聚合反应原理：甲基丙烯酸甲酯单体（MMA）中，自由基聚合胶通过温度的改变和使用不同的引发剂，使甲基丙烯酸甲酯单体聚合成为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），即我们常说的有机玻璃。我们通过改变单体预聚合时所需的条件，以达到我们探究在不同的预聚合条件下，有机玻璃聚合后的硬度大小及预聚合有机玻璃的最适温度、引发剂用量范围。首先要清洗MMA中的阻聚剂，采用10%的氢氧化钠溶液和60%的超纯水清洗，清洗四次MMA，最后得到澄清的MMA溶液。经过干燥提纯MMA单体，将已洗去阻凝剂的MMA溶液取出，转移至圆底烧瓶，向圆底烧瓶中加入过量的无水硫酸镁粉末，剧烈振荡，硫酸镁粉末吸水结块，最后粉末变成晶体沉到圆底烧瓶底部，将圆底烧瓶套上黑袋子，防止精制溶液见光聚合，将套上黑色袋子的圆底烧瓶放到4℃的冰箱里冷藏四小时，等待晶体吸水，干燥提纯后溶液。精制提纯后的MMA单体，将溶液转移至蒸馏烧瓶，并在蒸馏烧瓶中放入磁力搅拌子，连接蒸馏仪器，检查气密性，接上冷阱，防止甲基丙烯酸甲酯或其他杂质进入真空泵污染真空泵，将蒸馏烧瓶置于磁力加热搅拌器上，打开磁力搅拌器和真空泵，并用止水夹夹紧连接真空泵的橡胶管，缓慢松开，使溶液缓慢沸腾，对干燥4小时后的溶液进行减压蒸馏，直到接收烧瓶中出现少量溶液。检查冷阱，冷阱中出现少量溶液。打开加热器缓慢提高加热器温度，避免溶液出现爆沸，待加热温度达到39℃时恒温蒸馏，等到蒸馏烧瓶内剩余少量溶液时停止蒸馏，取出接收瓶，准备进行聚合实验。2聚合实验聚合反应分成两个阶段，预聚合阶段和后聚合阶段。（1）预聚合实验。用电子分析天平称量引发剂AIBN，用针筒向微量瓶中加入上述MMA溶液10ml，塞紧瓶塞并封口；将...