Производство полиметилметакрилата в массе

В промышленности применяется процесс получения полимера в формах, в которые загружают либо мономер, либо раствор ПММА в ММА (сироп). Образующийся полимер имеет вид блока, отличающегося высокой прозрачностью и твердостью. В целях окрашивания блоков в сироп вводят красители, а для снижения жесткости — пластификаторы (5-15 % от массы полимера).

Технологический процесс производства ПММА в массе в виде листового органического стекла включает ряд стадий: приготовление сиропа, изготовление форм, полимеризация сиропа в формах (рис. 10.1). Формы изготовляют, например, из силикатного стекла в соответствии с заданными размерами листов органического стекла (от 1200 х 1400 до 1600 х 1800 мм и толщиной 5-11 мм).

В аппарат 1 загружают ММА, «дробленку» (отходы органического стекла), инициатор, пластификатор и краситель. Дробленку получают путем измельчения обрезков или бракованных листов органического стекла на станке 2, просеивания через сито и термообработки в течение 1-8 ч при 140-150 °С в шкафу 3 до образования продукта необходимой молекулярной массы (при нагревании происходит частичная деструкция ПММА).

Ниже приведены нормы загрузки компонентов в аппарат при получении прозрачного окрашенного органического стекла, частично пластифицированного дибутилфталатом, масс, ч.:

ММА 100

Крупка 1-6

Дибутилфталат 5-8

Стеарин 1-2

Пероксид бензоила 0,12-0,2

Краситель 0,002-0,5

Матовость стеклам придается введением 6-8 масс. ч. полистирола.

В. аппарате 1 при перемешивании сначала растворяют дробленку в ММА при 45—50°С в течение 2-3 ч, затем вводят инициатор в виде раствора в пластификаторе, тластификатор и другие компоненты. Полученный сироп после перемешивания в течение 30 мин сливают в вакуумизатор 8 и в течение 2 ч отсасывают воздух. Затем:ирон с помощью сжатого азота пропускают через тканевый фильтр и заливают в формы 9, которые после заклейки отверстия для подачи сиропа помещают в последовательно соединенные обогреваемые камеры 10 для полимеризации. В них с помощью вентилятора со скоростью не менее 5 м/с подается горячий воздух, нагреваемый в ка­лориферах. Температуру полимеризации в камерах изменяют в зависимости от толщины получаемого листа, постепенно повышая ее с 25 до 90°С:

Камера I II III

Температура 26-40 40-60 60-90

В каждой камере температуру поддерживают автоматически. Тележки с формами постепенно передвигают из одной камеры в другую, которые находятся в общем туннеле. Процесс полимеризации ММА в формах может быть проведен и в одной камере, в которой осуществляют постепенное повышение температуры.

Общая продолжительность полимеризации зависит от толщины изготавливаемого листа органического стекла и колеблется от 20 до 100 ч. После окончания процесса формы из силикатного стекла охлаждают водой или воздухом и разбирают. Силикатные стекла моют теплой водой, протирают 2-3 %-ным раствором соляной кислоты, обрабатывают мыльной, а затем чистой водой и повторно используют, а органическое стекло подают на разбраковку, обрезку и упаковку в деревянные ящики. Перед упаковкой стекла перекладывают бумагой для защиты поверхности от царапин.

Из листового стекла можно склеивать блоки толщиной до 100 мм. Блоки толщиной до 300мм и более получают путем последовательной фотополимеризации ММА, в котором растворен ПММА.

При блочной полимеризации вследствие низкой теплопроводности мономера и полимера и высокой вязкости раствора образующегося полимера в мономере трудно контролировать молекулярную массу полимера и отводить теплоту реакции, которая выделяется в количестве 57,1 кДж/моль. При недостаточном отводе тепла резко повышается температура реакционной смеси, что приводит к ускоре­нию реакции, образованию полимера с более низкой молекулярной массой и худ­шими механическими свойствами, а также к возникновению пузырей в изделиях. ПММА, полученный в форме, имеет молекулярную массу более 1 000 000. Полимеризация ММА и других акриловых и метакриловых мономеров сопровождается усадкой:

усадка, %

Акрилонитрил 31,0

Амилметакрилат 13,9

Бутилметакрилат 14,3-15,5

Изобутилметакрилат 12,0

Метакрилонитрил 24,3

Метилметакрилат 20,1-21,2

Пропилметакрилат 17,1

Этилмегакрилат 17,8-18,4

Октилметакрилат 11,8