[發明專利]一種超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法

有效

• 申請號: 202110237080.2
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112940160B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 孫燕超;楊柏;荊雪峰
• 申請（專利權）人: 威海金合思化工有限公司
• 主分類號: C08F120/14
• 分類號: C08F120/14;C08F2/00;C08F4/40
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 湯俊明

本發明屬于高分子材料合成領域，具體涉及一種超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。一種超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，至少包括以下步驟：(1)在反應容器中通入保護氣體，并加入去離子水、第一乳化劑、助劑和甲基丙烯酸甲酯，并升溫至第一反應溫度；(2)在室溫下配制甲基丙烯酸甲酯的預乳化液；(3)在步驟(1)中的溫度升至指定溫度后依次加入第一引發劑和/或第一助引發劑后，升溫至第二反應溫度并開始滴加步驟(2)中所制得的預乳化液，待滴加完成后，升高溫度至第三反應溫度并保溫，結束后即得到固體的聚甲基丙烯酸甲酯。本技術方案的合成方法簡單、環保、安全性高，對合成過程中的制冷能力要求低，更適合工業化生產。

技術領域

本發明屬于高分子材料合成領域，具體涉及一種超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。

背景技術

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗稱有機玻璃，是迄今為止質地最優的透明高分子材料，且價格便宜。與無機玻璃相比，它透明度高，耐沖擊性較好，耐沖擊能力是無機玻璃產品的200倍，幾乎沒有斷裂的危險。PMMA的化學性能穩定，物理機械性能比較均衡，具有耐氣候變化特性及優良的光學特性透，白光的穿透性高達92％，比普通的無機玻璃高10％以上。因此PMMA廣泛應用于航空、建筑、農業、光學儀器等領域。研究發現，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量是產品質量的最主要指標之一。其分子量的高低不僅影響成品的物理機械性能，而且也會影響到產品的再加工成型，是制約其應用性能的主要因素之一。PMMA的多種性能如耐熱性、耐磨性、耐有機溶劑性以及室溫抗蠕變特性等都隨著PMMA分子量的增加而增強。普通的PMMA耐磨性、耐沖擊性差，提高PMMA其分子量后，能大幅度的提高它的抗沖擊性能，超高分子量PMMA即使在213℃的高溫下也能長時間保持力學強度，變形很小，而且還具有很強的韌性和抗劃痕硬度，高耐磨性及強耐沖擊性，可用作戰斗機的透明機艙罩。

PMMA的合成方式主要有①本體聚合，生產過程簡單，無溶劑回收，無污水處理，PMMA純凈、無雜質，但體系粘稠，傳質、傳熱困難，PMMA分子量很低；②溶液聚合，聚合體系粘度小，傳質、傳熱、反應溫度易于控制，但體系中的溶劑量大，單體濃度低，聚合速度慢，回收能耗大，生產效率低，PMMA分子量仍較低；③懸浮聚合，轉化率高，體系粘度低，反應溫度易于控制，PMMA分子量較高；④乳液聚合，聚合速度快，環保安全，反應熱易于移除，工藝簡單，PMMA分子量非常高，易于工業化生產。

專利號為CN109280114A中公開了一種制備高分子量且分子量分布窄的PMMA的方法，通過原位生成的碘代化合物和添加物共同作用實現目標產物的合成，制備得到的PMMA分子量在3.7-17萬之間，分子量太小，耐熱性、耐磨性以及耐沖擊性能較差，并且操作過程繁瑣復雜，不適合工業化生產。專利號為CN108948243A中公開了一種高分子量窄分布的聚甲基丙烯酸甲酯的制備方法，在可見光光照的條件下通過活性自由基聚合制備高分子量窄分布的PMMA，制備得到PMMA的分子量在3.5-13萬之間，分子量太小，耐熱性、耐磨性以及耐沖擊性能較差，并且需要控制特定功率的光源，反應過程的可控性較低，也不適與工業化生產。現亟需一種超高分子量的聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的第一個方面提供了一種超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，至少包括以下步驟：

(1)在反應容器中通入保護氣體，并加入去離子水、第一乳化劑、助劑和甲基丙烯酸甲酯，并升溫至第一反應溫度；

(2)在室溫下配制甲基丙烯酸甲酯的預乳化液；

(3)在步驟(1)中的溫度升至指定溫度后依次加入第一引發劑和/或第一助引發劑后，升溫至第二反應溫度并開始滴加步驟(2)中所制得的預乳化液，待滴加完成后，升高溫度至第三反應溫度并保溫，結束后即得到分子量在3000萬以上的固體聚甲基丙烯酸甲酯。

優選的，所述第一乳化劑為陰離子型乳化劑和/或非離子型乳化劑。