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實驗四 B:PMMA 懸浮聚合恆溫槽電動攪拌合成實驗
班級：四材料二 A 組別：第二組
學號:4000G022 姓名:李明叡
繳交檔案數:4 件
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實驗四 BPMMA 懸浮聚合恆溫槽電動攪拌合成實驗
1.
懸浮聚合法（Suspension Polymerization）之特點：將單體懸浮於水中而進行之聚合反應。粒子之直徑通常從 10nm～
數 mm，聚合觸媒溶於單體粒子中，聚合反應就在液粒中進行，因 此聚合反應的本質上與總體聚合一樣。
聚合反應系是以顆粒狀的型態分散於水相中，因此反應熱可被水 相移走，溫度容易調節，所以懸浮聚合乃僅次於乳化聚合，而被 廣泛應用於工業上。
在此聚合法中，液粒的黏度會隨著聚合反應之進行而增高，並且 容易相互的黏結在一起，而形成麥芽糖狀，因此必須加入適當的 安定劑，來防止懸浮粒子的的黏結。
一般最常用的安定劑為膠質、澱粉、聚乙烯醇（PVA）等水溶性 高分子，及碳酸鈣、碳酸鋇、黏土等無機物的粉末。
也經常添加食鹽等電解質，當做補助劑，來降低單體和水的相容 性，或調節水相的比重和表面張力。
2.
懸浮聚合法（Suspension Polymerization）之優、缺點：（1）優點：
散熱佳。 聚合體粒子容易分離。 聚合體的純化步驟常常 相當簡單。可得有用之小粒子。容易攪拌。比乳化反應產 品有較高的純度。
（2）缺點：
需要較複雜的裝置。對攪拌敏感。不易控制粒子大小。
聚合之液粒容易相互的黏結在一起。
3. PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）懸浮聚合之原理：
PMMA 之自由基鏈鎖聚合反應：
起始劑（BPO）的分解：
C6H5CO－O－O－CO－C6H5
2 C6H5CO－O‧
2 C6H5‧＋2 CO2CH3 CH 3
l l 起始反應：C6H5CO－O‧＋CH 2 ＝C
C6H5CO－O－CH 2－C ‧l
l
COOCH3 COO CH3
CH3 CH 3
l l 或 C6H5‧＋CH 2 ＝C
C6H5－CH 2 －C‧l
l
COOCH3 COO CH3
成長反應：
C6H5CO－O－CH 2 －C（CH3）（COOCH3）‧＋n CH 2＝C（CH3）（COOCH3）
C6H5CO－O－[CH 2 －C（CH3）（COOCH3）] n －CH 2 －C（CH3）（COOCH3）‧ 或 C6H5－CH 2 －C（CH3）（COOCH3）‧＋n CH 2＝C（CH3）（COOCH3）
C6H5－[CH 2 －C（CH3）（COOCH3）] n －CH 2 －C（CH3）（COOCH3）‧
終止反應：
2 C6H5CO－O－[CH2 －C（CH3）（COOCH3）] n －CH2 －C（CH3）（COOCH3）‧
C6H5CO－O－[CH 2－C（CH3）（COO CH3）] 2n＋1－CH 2 －C（CH3）（COOCH3）－O－CO C6H5
或 2 C6H5－[CH 2 －C（CH3）（COOCH3）] n －CH 2 －C（CH3）（COOCH3）‧
C6H5－[CH 2－C（CH3）（COO CH3）]2n＋1－CH 2－C（CH3）（COOCH3）－C6H5
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4. PMMA 懸浮聚合恆溫槽電動攪拌（Isothermal Constant-Stir Reactor，簡寫 ICSR）合成實驗。
（1）PMMA 懸浮聚合 ICSR 合成實驗 所需之 儀器 及 藥品：
儀器：四口上下分離式玻璃反應器（1 L）及 固定裝置 ×1 組；
恆溫槽 ×1；電動馬達攪拌器 ×1 組；
冷凝管 及 固定裝置 ×1 組；量筒（100mL）× 1 ；
量筒（10mL）× 1；燒杯（250mL）×1；燒杯（1L）×1；
有刻度滴管 ×1。
【注意：四口上下分離式玻璃反應器 1 組價格約需 8000 元，請小心使 用，若打破須賠償。】
藥品：甲基丙烯酸甲酯單體（methyl methacrylate，
分子式 CH 2＝C（CH3）COOCH3，分子量為 100.0 g/mole，
mp 為 －48.2℃，b p 為 100.3℃，簡稱 MMA）；
聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，為安定劑， 分子式
－（CHOHCH2）n－，分子量有 500 及 2000，Tg 為 65～85℃，
簡稱 PVA500 及 PVA2000）；
過氧化苯甲醯基（benzoyl peroxide，為起始劑，分子式
（C6H5CO）2O2，分子量 243.23，簡稱 BPO）。
（2）PMMA 懸浮聚合 ICSR 合成實驗步驟：
實驗前準備：在恆溫槽中加入約 2/3 高度的自來水；再開啟恆溫加熱器 設定為80℃，並加熱到80℃，並維持控溫在 80 ±0.1 ℃ 之間，請隨 時注意水面不能低於 恆溫加熱器加熱所需 安全液面高度。【注意：需 先用 Teflon 帶墊在攪拌棒與攪拌葉片之間，再用螺絲起子拴緊葉片，
免得聚合反應後 PMMA 聚合物卡住螺絲，而無法拆卸、清洗葉片。】
在四口上下分離式玻璃反應器（1 L）中 ，加入蒸餾水510m L（ 如
表-1所示）。【注意：四口上下分離式玻璃反應器（1 L）必須置放平 穩，如不平穩則請用膠帶固定報紙墊平，並用 Teflon 帶封住反應器之 上下兩段的接合處後，再用固定夾固定住玻璃反應器。】
在四口分離式玻璃反應器（1 L）中，加入 PVA500 或 PVA2000 各 1.2g，（如 表-1所示）。
在燒杯（250mL）中，加入90 m L 之 MMA及6.0g 之 BPO或者大約 0.5 mL之油性顏料，用玻棒攪拌成均勻 之 BPO 的 MMA 有色溶液。（如 表-1 所示；而所加入油性顏料之精確 g 數，亦請記錄於 表-1 中）。
啟動攪拌馬達，開始攪拌（攪拌的速率請維持約 200 - 400rpm，各組 自行選擇決定，詳細如 表-1 所示）， 請隨時注意聚合溶液的顏色變 化，並且 攪拌的速率盡量維持穩定 ；在 溫度能夠維持控溫在 72 ± 0.1 ℃時， 加入 BPO 的 MMA 有色溶液，並開始計時（即 t = 0 sec）。
每 30 min（包括t = 0 sec）， 觀察觀察 聚合溶液的顏色及狀況變化，
並記錄於 表 - 1中，直到
t = 3.5 hr
為止。【注意 1：聚合反應進行 時，溶液之攪拌須維持穩定，不可停止；否則聚合中之液粒會相互的 黏結在一起，成為棒狀或塊狀，只有當聚合率達到 80﹪以上時，液 粒才可能不會相互黏結。】聚合反應完成後，用自來水沖洗聚合反應之產物。【注意 2：此次聚 合反應之產物，非屬於各組擁有，為全班共有。】
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步驟 加入藥品 1-11 組
H2O（m L）
510
PVA500（g） 1.2
PVA2000（g） 1.2
MMA（m L）
90
BPO（g） 6.0
rpm
300’ MMA﹪（V/V） □﹪
顏料（g） 6g
1 t = 0 sec 時，溶液之顏色及狀況
乳白、液體
2 t = 0 . 5 hr 時，溶液之顏色及狀
況 乳白、單體
3 t =1. 0 hr 時，溶液之顏色及狀況
乳白、單體
4 t =1. 5 hr 溶液之顏色及狀況
乳白、沉澱
5 t =2. 0hr 溶液之顏色及狀況
6 t =2. 5 hr 時，溶液之顏色及狀況
7 t =3. 0 hr 溶液之顏色及狀況
8 t =3. 5 hr 溶液之顏色及狀況
（4）討論
心得 :這次實驗說真的幾乎跟上次實驗三的過程都差不多，只是藥 劑不同還有最後的實驗的溶液不同而已。
結論：這次實驗所做的 PMMA 懸浮聚合物，反映過程從液體變到單 體沉澱，到最後完成時變成一粒粒像沙子一樣的顆粒。
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※請再將報告張貼在學習歷程資源中心之 1.文章及 2.doc 檔案上，
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※每種檔案在該次報告中加 5 分，即繳交於四方面 檔案者至多可加 20 分，
※繳交幾種請於報告中註明
（3）實驗結果記錄 ：
表 - 1
