聚甲基丙烯酸甲酯简称 PMMA，还被称为有机玻璃、亚克力。它是由甲基丙烯酸甲酯通过聚合而得。PMMA是具有优异性能的透明材料，它具有非常好的透光性，最高的全光谱透光率，他的透光率可达到 92%，而且表观光泽度好。由于PMMA具有诸多优异性能而广泛地应用于汽车、广告、医学、通讯及建筑等领域。而近些年随着通讯技术网络的发展光学级的聚甲基丙烯酸甲酯被广泛的应用于电信传输领域。

甲基丙烯酸甲酯单体不用溶剂不加稀释剂进行聚合反应的过程称为本体聚合。由于甲基丙烯酸甲酯的聚合物能够溶解于单体中，虽然随反应的进行，反应体系的粘度逐渐增大，但是仍然为均一体系，属于均相反应。用本体聚合的方法可以制得纯净的，分子量比较高的聚合物。甲基丙烯酸甲酯的的本体聚合产物通常称为有机玻璃，此外高纯度的聚合物还具有一系列的优异性能，特别是有突出的光学性能，

背景及设计意义

随着中国国民经济的稳定发展，尤其是电子、电气工业、汽车工业已成为中国经济的支柱产业，另外，城市建设等基础项目的建设将对新型建筑材料有较大的需求，中国已成为全球聚甲基丙烯酸甲酯需求增长最快的国家。目前全球聚甲基丙烯酸甲酯应用已向高功能化、专用化方向发展，鉴于我国聚甲基丙烯酸甲酯生产能力和市场需求均呈现快速发展局面，尤其是国内多套规模化装置的建设，加上汽车工业迅猛发展拉动，未来几年我国聚甲基丙烯酸甲酯工业进入一个新的发展阶段，其中最为关键的是加快聚甲基丙烯酸甲酯的应用研究。鉴于现代工业生产能力与实际需要之间的差距，现代聚甲基丙烯酸甲酯的工业化生产技术比较先进，但是还有更多的新技术可以应用到新的生产线上，对聚聚甲基丙烯酸甲酯的改性合成机理及其应用方面进行了研究,以及拉动我国聚甲基丙烯酸甲酯市场开发,适应环保事业发展要求,推动社会经济发展.

三、几种聚甲基丙烯酸甲酯聚合方法介绍

（一）悬浮聚合

1、悬浮聚合法生产工艺与设备

悬浮聚合法是 MMA单体、引发剂 、水 、分散剂四个基本组分在搅拌剪切作用下先形成悬浮液 ，再经油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。 单体 引发剂

分散剂 聚合 分离 干燥 成品 去离子水

2、悬浮聚合法工艺特点

悬浮聚合工艺是以MM单体MA单体为原料生产PMMA共聚物，由于生产工艺过程中有悬浮剂存在，使得产品的透明度较差，难以满足高透明度、高纯度以及特殊制品、特殊应用领域的需求。英国帝国化学工业公司(ICI)用悬浮聚合法生产PMMA模塑料，产品流动性和力学性能都很好。但是悬浮聚合法的缺点是产品分子量分布宽，由于使用悬浮剂等助剂，产品不够纯净，污水排放多 。 3、悬浮聚合法设备

悬浮聚合主要设备是悬浮聚合釜 ，一般为带有夹套的搪瓷釜或不锈钢釜，间歇操作。大型釜除依靠夹套传热外，还配有内冷管或(和)釜顶冷凝器，并设提高传热系数。悬浮聚合体系粘度不高，搅拌一般采用小尺寸、高转数的透平式、桨式、三叶后掠式搅拌桨。反应过程中，由于聚合体系粘度低，传质、传热易于控制，反应结束后聚合物溶液只需经过简单的分离、洗涤、干燥等后处理过程，即得到树脂产品，可直接用于成型加工；其技术成熟，设备投资费用较低，但生产能力较低，产品纯净度差(残单和灰分高)，不能进行大规模连续化生产 ，污水处理量大。

（二）溶液聚合

1、溶液聚合法生产工艺与设备

溶液聚合法是由单体、油溶性引发剂 、链转移剂在溶剂中发生聚合反应生产PMM A 聚合物的方法。反应后的聚合物熔体要经脱挥、造粒等工序获PMMA模塑料 单体

引发剂 聚合 一级脱挥 二级脱挥 聚合 溶剂

链引发剂 溶 剂 回 收

2、溶液聚合法工艺特点

溶液聚合法生产 P M M A 产品透明度和纯度高，可以生产部分特殊有机玻璃制品。相对于悬浮法其工艺有如下特点：(1)生产工艺安全稳定 。溶液聚合法反应速率较容易控制 ，相对悬浮聚合法来说不易产生“凝胶效应”，聚合物没有结壁和堵塞管路问题 。若发生突然停电等意外事故 ，聚合体系中因有大量溶剂存在对生产影响不大 ，比较安全可靠 。而悬浮聚合法生产一旦停电，珠状粒料就会产生聚集 ，形成一个大的料块 ，不易清理 ，并造成了物料的浪费。(2)可实现连续聚合生产。(3)产 品分子量分布均匀。(4)产 品质量优异 。溶液聚合法生产工艺中不使用悬 浮剂 、乳化剂等添加剂 ，产品杂质较少 、雾度较低 、透光率高 、热稳定性好 ，诸多物理性能均优于悬浮聚合产品。(5)原料及能量消耗低 。生产过程中，经过脱挥处理的熔融聚合物可直接进行造粒或生产挤 出板材，从而消耗 的能量较少。相比悬浮聚合法吨产品少消耗单体65 kg ，加工费节省约65%。(6)不存在污水和废气 的处理。悬浮聚合会产生大量污水 ，应加以处理 ，增加了设备及消耗的能量 。而溶液聚合工艺中不使用水，不存在污水处理问题。

溶液聚合法设备

由于溶液聚合大量溶剂的存在 ，体系粘度适中，使得传质、传热相对容易控制，因此溶液聚合大都采用釜式反应器进行大规模连续化生产。即在2个内装三层桨式搅拌器的串联搅拌反应釜中进行聚合 。两聚合釜底部均采用齿轮泵输送熔融物料 。一釜聚合物通过釜底的齿轮泵连续地送人带搅拌的第二反应釜，控制反应物的聚合程度和分子量分布。两聚合釜中的反应热是靠甲苯溶剂蒸发及冷凝液

回流的方式带出。第二聚合釜聚合反应后的熔融聚合物，采用两台脱挥器或脱挥器加脱挥螺杆组合去除挥发份。对于w(固)< 50%的PMMA 聚合物溶液来说，通常采用脱挥器进行一级闪蒸脱挥，脱除大量 的挥发份，然后根据聚合物熔体的粘度 ，选择脱挥器二次闪蒸脱挥或脱挥螺杆脱挥，脱除残余的挥发分 。对 于w(固)> 50% 的PMM A 聚合物溶液来说，若熔体粘度能够满足要求 ，无需脱挥器闪蒸过程，可直接采用脱挥螺杆脱挥，即可满足产品对挥发份的要求。 （三）本体聚合

1、本体聚合法生产工艺与设备

本体聚合法是单体在不加溶剂和其它分散剂的条件下，在 引发剂或光 、热作用下的聚合反应 。

单体

引发剂 聚合 一级脱挥 二级脱挥 聚合

单体回收

2、本体聚合工艺特点

甲基丙稀酸甲酯本体聚合有两个显著的特点。 (1) “凝胶效应”

M M A 在聚合过程中，当单体转化率达到约20％时，聚合速率显著提高 ，粘度上升很快 ，以致发生局部过热，甚至产生暴聚，这种现象称为“凝胶效应”。“凝胶效应”在很 多单体聚合过程中都有发生 ，但在 MMA 的本体聚合 中”凝胶效应”甚为明显。其产生的原因是随转化率的增加，反应体系的粘度增大，链增长活动受到限制，而单体的扩散速率却影响不大，因此链增长速率正常进行，而链终止速率却减慢，所以聚合物的分子量明显增大，聚合反应速率明显增加，出现了自动加速效应。这一特点会导致有机玻璃的分子量变宽，分子量甚至超过100 万 。在聚合过程中必须严格控制升温速度，掌握自动加速效应发生的规律 。 (2) 暴聚

在聚合过程中，当反应体系渐渐增稠而变成胶质状态后，热的对流作用受到限制，使反应体系积蓄大量的热，局部温度上升，导致聚合加快，以致产生大量的聚合放热，这种恶性循环的结果先是局部，然后扩大至全部达到沸腾状态，这就是所