[发明专利]一种超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法

说明书

本发明属于高分子材料合成领域，具体涉及一种超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。一种超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，至少包括以下步骤：(1)在反应容器中通入保护气体，并加入去离子水、第一乳化剂、助剂和甲基丙烯酸甲酯，并升温至第一反应温度；(2)在室温下配制甲基丙烯酸甲酯的预乳化液；(3)在步骤(1)中的温度升至指定温度后依次加入第一引发剂和/或第一助引发剂后，升温至第二反应温度并开始滴加步骤(2)中所制得的预乳化液，待滴加完成后，升高温度至第三反应温度并保温，结束后即得到固体的聚甲基丙烯酸甲酯。本技术方案的合成方法简单、环保、安全性高，对合成过程中的制冷能力要求低，更适合工业化生产。

技术领域

本发明属于高分子材料合成领域，具体涉及一种超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗称有机玻璃，是迄今为止质地最优的透明高分子材料，且价格便宜。与无机玻璃相比，它透明度高，耐冲击性较好，耐冲击能力是无机玻璃产品的200倍，几乎没有断裂的危险。PMMA的化学性能稳定，物理机械性能比较均衡，具有耐气候变化特性及优良的光学特性透，白光的穿透性高达92％，比普通的无机玻璃高10％以上。因此PMMA广泛应用于航空、建筑、农业、光学仪器等领域。研究发现，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量是产品质量的最主要指标之一。其分子量的高低不仅影响成品的物理机械性能，而且也会影响到产品的再加工成型，是制约其应用性能的主要因素之一。PMMA的多种性能如耐热性、耐磨性、耐有机溶剂性以及室温抗蠕变特性等都随着PMMA分子量的增加而增强。普通的PMMA耐磨性、耐冲击性差，提高PMMA其分子量后，能大幅度的提高它的抗冲击性能，超高分子量PMMA即使在213℃的高温下也能长时间保持力学强度，变形很小，而且还具有很强的韧性和抗划痕硬度，高耐磨性及强耐冲击性，可用作战斗机的透明机舱罩。

PMMA的合成方式主要有①本体聚合，生产过程简单，无溶剂回收，无污水处理，PMMA纯净、无杂质，但体系粘稠，传质、传热困难，PMMA分子量很低；②溶液聚合，聚合体系粘度小，传质、传热、反应温度易于控制，但体系中的溶剂量大，单体浓度低，聚合速度慢，回收能耗大，生产效率低，PMMA分子量仍较低；③悬浮聚合，转化率高，体系粘度低，反应温度易于控制，PMMA分子量较高；④乳液聚合，聚合速度快，环保安全，反应热易于移除，工艺简单，PMMA分子量非常高，易于工业化生产。

专利号为CN109280114A中公开了一种制备高分子量且分子量分布窄的PMMA的方法，通过原位生成的碘代化合物和添加物共同作用实现目标产物的合成，制备得到的PMMA分子量在3.7-17万之间，分子量太小，耐热性、耐磨性以及耐冲击性能较差，并且操作过程繁琐复杂，不适合工业化生产。专利号为CN108948243A中公开了一种高分子量窄分布的聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，在可见光光照的条件下通过活性自由基聚合制备高分子量窄分布的PMMA，制备得到PMMA的分子量在3.5-13万之间，分子量太小，耐热性、耐磨性以及耐冲击性能较差，并且需要控制特定功率的光源，反应过程的可控性较低，也不适与工业化生产。现亟需一种超高分子量的聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，至少包括以下步骤：

(1)在反应容器中通入保护气体，并加入去离子水、第一乳化剂、助剂和甲基丙烯酸甲酯，并升温至第一反应温度；

(2)在室温下配制甲基丙烯酸甲酯的预乳化液；

(3)在步骤(1)中的温度升至指定温度后依次加入第一引发剂和/或第一助引发剂后，升温至第二反应温度并开始滴加步骤(2)中所制得的预乳化液，待滴加完成后，升高温度至第三反应温度并保温，结束后即得到分子量在3000万以上的固体聚甲基丙烯酸甲酯。

优选的，所述第一乳化剂为阴离子型乳化剂和/或非离子型乳化剂。