CN101153103A - 一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法，该方法将300－945份甲基丙烯酸甲酯、5－50份聚己内酯和50－150份聚氯乙烯在80℃～120℃下混合均匀；将0－500份无机填充物加入到上述溶液中在60℃～100℃下搅拌均匀；同时在强烈搅拌下加入甲基丙烯酸甲酯0.2％的引发剂；控制反应温度60℃～100℃，反应30～60分钟后，将产物转移到模具里；30℃～80℃下退火6～10小时即得制品。与现有技术相比，本发明具有方法简单，方便，纤维和基体的界面结合好等特点。

Description

一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及本发明涉及工程塑料及其成型加工领域，尤其涉及一种热固性聚甲基丙烯酸甲酯与无机填充物的复合材料，及其制造方法。
背景技术
鉴于对生活用品的需求的发展，对材料提出了更高的要求。制造高强，坚牢，感观好，加工成型简便的新材料，是我们当前迫切的任务。这一方面有赖于高分子品种的发展，另一方面依赖于对现有的高分子材料进行共混或填充改性，以提高其各项物理机械性能指标。填充作为一种塑料改性方法具有加工工艺简单，加工设备要求不高，填充后材料价格降低等优点而被普遍应用。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种具有优良的物理机械性能和耐候性的热塑性塑料，但是由于PMMA冲击性能差，而限制了其在工程塑料领域的应用。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性.PMMA由于其较好的生物相容性，还广泛地应用在医用材料.
聚己内酯(PCL)是一种可生物降解高分子聚合物。加入到PMMA中可以有效提高PMMA的生物相容性，以及PMMA制品的触感。
迄今为止，文献关于共聚改性PMMA制备工程塑料的报道较多，但是由于添加物添加量较大或者添加物价格较贵，而且本体反应较难以控制，技术主要掌握在西方发达国家，致使PMMA在我国实际运用中受到限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低，力学性能强的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下组分和含量(重量份)：
甲基丙烯酸甲酯(MMA)    300-945，
聚己内酯(PLC)          5-50，
聚氯乙烯(PVC)          50-150，
无机填充物             0-500，
自由基引发剂           甲基丙烯酸甲酯的0.2％重量。
所述的甲基丙烯酸甲酯为工业级以上的甲基丙烯酸甲酯。
所述的聚己内酯的重均分子量在5万以上的聚己内酯。
所述的聚氯乙烯为工业级。
所述的无机填充物包括二氧化硅、碳酸钙、碳纤维或玻璃纤维。
所述的自由基引发剂包括偶氮化合物或过氧化物。
一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：(1)将甲基丙烯酸甲酯300-945重量份、聚己内酯5-50重量份和聚氯乙烯50-150重量份在80℃～120℃下混合均匀；(2)将无机填充物0-500重量份加入到上述溶液中在60℃～100℃下搅拌均匀；(3)同时在强烈搅拌下加入引发剂，该引发剂的加入量为甲基丙烯酸甲酯的0.2％重量；(4)控制反应温度60℃～100℃，反应30～60分钟后，将产物转移到模具里；(5)30℃～80℃下退火6～10小时即得制品。
所述的甲基丙烯酸甲酯、聚己内酯和聚氯乙烯的混合温度为90℃，所述的搅拌温度为80℃，所述的反应温度为80℃，所述的退火温度为55℃，时间为8小时。
与现有技术相比，本发明利用在热塑性塑料聚甲基丙烯酸甲酯基体中加入聚氯乙烯和少量可生物降解树脂聚己内酯，与基体形成少量交联，改善复合材料的内部粘结行为，有效地提高了复合材料的力学性能强，而且成本较低。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明所涉及的方法和工艺。
实施例1
将500g份MMA和50gPCL，以及100gPVC在90℃混均匀。将100g超细二氧化硅加入到上述溶液中在80℃搅拌均匀。同时在强烈搅拌下加入MMA的重量分数的0.2％引发剂偶氮异丁氰。控制温度80℃，反应30分钟后，将产物转移到模具里。55℃退火8小时得板材制品。力学性能见下表1：
表1
  编号   拉伸强度/MPa   弯曲强度/MPa   弯曲模量/MPa   缺口冲击强度/(J/M)
  1   187.4   92.3   2933   20
  2   189.7   91.4   3239   22
  3   180.2   94.1   3408   21
  4   186.9   99.3   3523   19
  5   184.7   90.3   3067   18
实施案例2-5，其中超细二氧化硅含量分别为200g，300g，400g，500g维持其他含量不变。力学性能见表1。
实施例6
将500g份MMA和50gPCL，以及100gPVC在90℃混均匀。将100g玻璃纤维加入到上述溶液中在80℃搅拌均匀。同时在强烈搅拌下加入MMA的重量分数的0.2％引发剂偶氮异丁氰。控制温度80℃，反应30分钟后，将产物转移到模具里。55℃退火8小时得板材制品。力学性能见下表2：
表2
  编号   拉伸强度/MPa   弯曲强度/MPa   弯曲模量/MPa   缺口冲击强度/(J/M)
  1   284.5   112.3   2933   20
  2   287.7   101.4   3239   22
  3   280.3   104.1   3408   21
  4   283.5   99.3   3523   19
  5   282.1   110.3   3067   18
实施案例7-10，其中玻璃纤维含量分别为200g，300g，400g，500g维持其他含量不变。力学性能见表2

Claims (8)

1.一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下组分和含量(重量份)：
甲基丙烯酸甲酯(MMA)    300-945，
聚己内酯(PLC)          5-50，
聚氯乙烯(PVC)          50-150，
无机填充物             0-500，
自由基引发剂甲基丙烯酸甲酯的0.2％重量。
2.根据权利要求1所述的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述的甲基丙烯酸甲酯为工业级以上的甲基丙烯酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述的聚己内酯的重均分子量在5万以上的聚己内酯。
4.根据权利要求1所述的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述的聚氯乙烯为工业级。
5.根据权利要求1所述的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述的无机填充物包括二氧化硅、碳酸钙、碳纤维或玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述的自由基引发剂包括偶氮化合物或过氧化物。
7.一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：(1)将甲基丙烯酸甲酯300-945重量份、聚己内酯5-50重量份和聚氯乙烯50-150重量份在80℃～120℃下混合均匀；(2)将无机填充物0-500重量份加入到上述溶液中在60℃～100℃下搅拌均匀；(3)同时在强烈搅拌下加入引发剂，该引发剂的加入量为甲基丙烯酸甲酯的0.2％重量；(4)控制反应温度60℃～100℃，反应30～60分钟后，将产物转移到模具里；(5)30℃～80℃下退火6～10小时即得制品。
8.根据权利要求7所述的高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的甲基丙烯酸甲酯、聚己内酯和聚氯乙烯的混合温度为90℃，所述的搅拌温度为80℃，所述的反应温度为80℃，所述的退火温度为55℃，时间为8小时。
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