Синтез монодисперсных полиметилметакрилатных сфер

1.

СИНТЕЗ МОНОДИСПЕРСНЫХ
ПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТНЫХ
СФЕР

2.

■ Органическое стекло (оргстекло), или
полиметилметакрилат (ПММА) — акриловая смола,
синтетический термопластичный полимер
метилметакрилата, термопластичный прозрачный
пластик. (С5O2H8)
■ Органическое стекло является полимером
метилметакрилата — сложного эфира метакриловой
кислоты и метанола, полимеризованного с раскрытием
двойной связи между атомами углерода.
■ ПММА обладает различными свойствами :
ударопрочными, светорассеивающими,
светопропускающими, шумозащитными, УФзащитными, теплостойкими и другими. В процессе
получения материала может быть изменена его
структура или в него могут быть добавлены
компоненты, обеспечивающие необходимые
характеристики.[1]
1-https://ru.wikipedia.org

3.

■
Поскольку оно представляет собой некристаллическое
стекловидное вещество - отсюда его случайное
историческое обозначение как акриловое стекло. Оно
было разработано в 1928 году в нескольких разных
лабораториях многими химиками, такими как Уильям
Чалмерс, Отто Рем и Вальтер Бауэр. [2]
■
Эти органические материалы только формально
именуются стеклом и относятся к совершенно иному
классу веществ, о чём говорит само их название и чем в
основном определяются ограничения свойств и, как
следствие, возможностей применения, отличающихся от
неорганического стекла по многим параметрам.
Органические стёкла способны приблизиться по
свойствам к большинству видов неорганических стёкол
только в композитных материалах, однако
огнеупорными они быть не могут. Стойкость к
агрессивным средам и органическим растворителям
органических стёкол значительно хуже. [1]
■
2-https://polygonplast.ru/articles/rekomendatsii-po-pererabotkepolimerov/pererabotka-pmma-polimetilmetakrilat/

4.

Преимущества и недостатки ПММА [1]
Преимущества
Недостатки
малая теплопроводность по сравнению с
неорганическими стеклами
При термическом разложении без горения
выделяет вредный мономер — метилметакрилат;
относительно высокая светопропускаемость,
которая не изменяется с течением времени
склонность к поверхностным повреждениям
ударная прочность в 5 раз больше, чем у стекла
технологические трудности при
термоформовании изделий — возникновение
микротрещин
при одинаковой толщине оргстекло весит почти в 2,5 легковоспламеняющийся материал
раза меньше, чем силикатное стекло
устойчиво к действию влаги, бактерий и
микроорганизмов.
обладает возможностью для придания
разнообразных форм при помощи
термоформования без нарушения оптических
свойств
Гидрофобность
Гидрофобность

5.

Характеристики ПММА
Характеристика
Значение
Плотность
1130-1190 кг/м3
Светопропускание
92%
Температура эксплуатации
40⁰-90⁰С
Коэффициент преломления
1,75
Твердость
180—190 Н/мм²
Пропускание УФ-лучей
73%
Теплопроводность
0,2—0,3 Вт/(м·К)
[1,2,3]
3-https://www.simplexnn.ru/polymers

6.

Применение ПММА [1]
Медицина
Художественное и
эстетическое применение
Применение вместо
прозрачного стекла
Другое применение
Контактные
линзы
Поверхность для рисования
Для создания
аквариума
Для перенаправления
дневного света
Линзы для очков
Производство мебели
Осмотровой
иллюминатор
Для вывесок
Укрепление
имплантатов
Рамка для картин
Линза для фар
В светодиодах
Биочипы
Для создания скульптур
Защита зрителей на
хоккейных площадках
Экран для защиты от βлучей
Зубные протезы
Для создания бусин или
украшений
У полицейских машин
вместо лобового стекла
Искусственные
зубы

7.

■
Одно из ярко выраженных свойств света - это дисперсия. Дисперсией называется разложение света на
цвета при прохождении света через вещество.
■
Прежде, чем рассматривать дисперсию, стоит поговорить о преломлении света. Изменение направления
распространения света при прохождении из одной среды в другую называется преломлением. Чем
больше у вещества показатель преломления, тем более оптически плотным считается это вещество.
Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях
распространения света в той и другой среде. Показатель преломления зависит также и от характеристик
самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого – меньше, чем для
фиолетового.[4]
4- https://rosuchebnik.ru/material/dispersiya-sveta-tsvetovoy-disk-nyutona-7587/

8.

■ ПММА нашло огромное применение в современном мире из-за своих свойств. Процесс
их распространения в остальных областях использования не стоит на месте.
■ Следовательно, целью нашей работы – синтез полиметилметакрилатных сфер.
■ Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить свойства и характеристики ПММА, выяснить сферы применения.
2)Изучение способа создания полиметилметакрилатных сфер;
3) Синтезировать полиметилметакрилатные сферы;
4) Получить полиметилметакрилатные сферы и пронаблюдать за их монодисперсными
свойствами.

9.

Материалы:
■ Метилметакрилат, Aldrich M55909
■ 2,2-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорид, Aldrich 440914
■ Мешалка/плитка
■ Магнитная мешалка овальной формы 20×10 мм, VWR 58949-006
■ Многоразовые тефлоновые соединительные муфты, VWR 56608-XXX
■ Круглодонная колба на 25 мл, холодильник, чашка для кристаллизации
■ Азот, септа, шланги, шприцевые иглы
■ Центрифуга и пробирки

10.

Ход работы:
■ 1) Овальную магнитную мешалку добавляем в
круглодонную колбу на 25мл.
■ 2) 16мл чистой воды добавляем в магнитную мешалку
и , поддерживая медленный поток азота,
перемешиваем. Нагревательная мешалка вращает
мешалку с максимальной скоростью и поддерживает
температуру на уровне 70 °C. Чашка для
кристаллизации с водой помогает свести к минимуму
колебания температуры.
■ 3) В воду добавляем 3мл метилметакрилата,
поддерживая температуру 70 °C. Размер получаемых
сфер зависит от температуры, скорости
перемешивания и концентрации. Метилметакрилат
должен образовывать в воде суспензию со
сферическими частицами одинакового размера.

11.

■ 4) Когда условия стабилизируются, быстро добавляют
от 0,015 до 0,020 г 2,2-азобис(2метилпропионамидин)дигидрохлорида и возобновите
подачу азота. По мере протекания полимеризации
наблюдают молочно-белую суспензию. Продолжайте
регулировать температуру, чтобы поддерживать 70 °
C в течение следующих 40 минут.
■ 5) Вращаем полученный образец при 5000 об/мин в
течение 15 минут.

12.

■ 6) Удалим воду над полимеризованными полиметилметакрилатными сферами.
■ Удачный продукт будет менять цвет в зависимости от угла наблюдения или
освещения; продукт должен выглядеть радужно.

13.

■ Таким образом, на основании проделанных исследований были получены следующие
выводы:
■ 1) Изучили свойства и характеристики ПММА. Узнали о преимуществах и недостатках. На
основании полученных материалов узнали о сферах применения;
■ 2) Изучили способ получения ПММА;
■ 3) На основании методических указаний получили синтез ПММА;
■ 4) Рассматривая готовый материал под разным углом падающего света, пронаблюдали
за монодисперсными свойствами ПММА.