2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物的合成与应用

概述

2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物是由甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯两种单体通过共聚反应制得的高分子化合物，可用分子式(C₅H₈O₂)n.(C₇H₁₂O₂)_n表示，具有透明度高、硬度高、耐低温性好、化学性能稳定等优异性能，被广泛应用于电子、建筑、汽车、航空、医疗、助剂等领域中。

合成

在微波辐射下进行2-甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的乳液共聚合。用称量法测定反应的转化率，研究反应动力学；用差示扫描量热仪(DSC)对共聚产物进行了玻璃化温度(Tg)的测试，并通过Tg计算了共聚物中MMA，BA的质量分数；采用透射电子显微镜(TEM)，激光光散射粒度仪(PCS)表征了乳胶粒形态，粒径大小及分布。结果表明，微波辐射乳液共聚合的诱导期短，反应速率快，转化率高，共聚产物只有一个Tg，并随MMA/BA质量配比的减小，Tg从91.4℃降低到-35.4℃，制得粒径小于100 nm的单分散乳胶粒，随着乳化剂浓度增大，乳胶粒水合粒径从194 nm减小到60 nm左右[1]。

分子动力学

采用分子动力学模拟方法建立2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物模型，预测了单体配比对2-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物的玻璃化转变温度(Tg)和力学性能的影响。结果表明，随着2-甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯物质的量比增大，2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物模型的Tg升高，与Fox方程计算的Tg变化趋势一致，相应的杨氏模量，剪切模量和体积模量随着两种单体的量比的增大而增加，且与实验测试的2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物膜的杨氏模量，剪切模量和体积模量的变化趋势一致[2]。

应用领域

1. 电子：2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物广泛应用于光学薄膜、光纤、LCD背光源等领域中，因为它具有透明度高、耐高温性、化学稳定性好等优点。实验表明，以2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物制备的特异性结合肽可为MMABA的生物偶联提供有力的实验基础，为开发具有生物活性的MMABA材料提供了新方法，为其在生物传感领域的拓展提供了可能[3]。

2. 建筑：2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物可以用于制造隔热材料、隔音材料和保温材料等，因为它具有绝热性好、耐候性好、成型性好等特点。

3. 汽车：2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物广泛应用于汽车灯罩、汽车天窗、汽车内饰等领域中，因为它具有透明度高、硬度高、耐热性好等特点。

4. 航空：2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物可以用于制造飞机舷窗、飞机内部面板等，因为它具有轻质化、透明度高、耐冲击性好等特点。2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物可以作为原料合成同时具有自修复和形状记忆性能的聚合物材料，不仅可以恢复形变，而且可以修复裂纹，更能实现多次修复[4]。

5. 医疗：2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物可以用于制造人造器官、透明面罩、医用包装等，因为它具有透明度高、生物相容性好等特点。例如文献报道的一种2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物基义齿基托材料，以第二单体甲基丙烯酸丁酯对第一单体甲基丙烯酸甲酯进行增韧，两单体通过悬浮聚合方式进行共聚，所述甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯两种单体组成油相，甲基丙烯酸丁酯单体的用量为油相质量的1～10wt%，甲基丙烯酸甲酯单体的用量为油相质量的90～99wt%，共聚产物与热凝型牙托水混合均匀，加热固化。制备的相应材料弯曲强度和冲击强度均得到大幅度提高，同时拉伸强度也略有提高，成功解决了PMMA义齿基托材料在机械强度方面特别是在冲击强度方面存在的问题[5]。

6. 助剂：2-甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物可以用于制造树脂助剂、涂料助剂等，因为它具有增稠剂、分散剂等作用。

参考文献

[1]胡晓熙,陈文求,李小琴,等.微波辐射甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的乳液共聚合[J].高分子材料科学与工程, 2008, 24(11):4.DOI:10.3321/j.issn:1000-7555.2008.11.011.

[2]周建华,李楠,李红,等.甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物的分子动力学模拟[J].皮革科学与工程, 2023, 33(3):7-11.

[3]刘玥伶,王平,高营营,等.一种共聚物甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯的特异性结合肽及其应用.CN201910558200.1.

[4]王振华,范文如,佟锐,等.利用金属-配体作用构筑可修复的形状记忆聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物[C]//全国高分子材料科学与工程研讨会学术.2014.

[5]郑俊萍,王雷,胡玉美,et al.一种丙烯酸丁酯－甲基丙烯酸甲酯共聚物基义齿基托材料及其制备方法和应用:201010570633[P].