CN101818483A

CN101818483A - 透明pmma复合隔音屏障板及其制备方法

Info

Publication number: CN101818483A
Application number: CN 201010150753
Authority: CN
Inventors: 申屠宝卿; 殷根华; 夏雷; 王月琴; 翁志学
Original assignee: Haiyan Huashuaite Plastic Electric Appliance Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang huashuaote New Material Technology Co., Ltd; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: CN101818483B

Abstract

本发明公开了一种透明PMMA复合隔音屏障板，包括PMMA隔音屏障基板和涂覆在基板表面的紫外固化涂层，PMMA隔音屏障基板包括如下重量份的原料：甲基丙烯酸甲酯100、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5～3、改性二氧化硅0.5～2、引发剂0.05～0.5、脱模剂0.5～1和增塑剂1～10；紫外固化涂层包括如下重量份的原料：聚氨酯丙烯酸酯低聚物50～80、丙烯酸酯活性稀释剂12～25、氟碳树脂1～8、紫外光引发剂2～5、改性二氧化硅0.5～2、抗静电剂0.5～3和消泡剂0.10～0.1。本发明还公开了其制备方法。该PMMA隔音屏障板具有优良的耐磨性、抗冲击性、抗腐蚀等特点，且其透明性好，使用寿命长。

Description

透明PMMA复合隔音屏障板及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种透明PMMA复合隔音屏障板及其制备方法。

背景技术

近年来，国内轨道交通和高速公路等基础设施建设速度明显加快，隔声屏障作为防治道路交通噪声的重要手段，其使用量与日俱增。隔声屏障主要用于铁路、公路、高架桥单侧或两侧，以减轻噪声对居民、学校等人员集中区的影响。

现有的隔声屏障中聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)隔音屏障板的隔音效果极佳，具有其它材料不具备的许多优点，如极高的透明度(透光率可达92.2％)；易于安装；有透明和多种颜色，厚度公差小，表面质量好，美观。国外已广泛采用PMMA板作为透明隔声屏障。

目前PMMA隔音屏障板按加工工艺来分包括浇铸板和挤出板，其中浇铸板分子量较高，刚性和抗裂更好。因此，现多采用浇铸成型方法制备PMMA隔音屏障板。

PMMA是制作透明隔声屏障的良好材料，但也存在表面硬度低，仅有2-3H铅笔硬度，在使用过程中表面易被擦伤和磨耗，增加了雾度，且易沾污，影响外观，并且耐冲击性较差等缺陷，影响其使用性能。对于PMMA的改性，现有专利和文献上已经有很多报道，其中填充改性和表面涂覆较为普遍。

中国专利03813846.8中公开了一种在丙烯酸系片材中嵌入与其不相容材料组成的丝线、带、格栅或网在断裂时用以联结碎片，含有一部分占片材总重(按照无嵌入的丝线、带、格栅或网计算)40％到80％重量的填料，制备高填充的丙烯酸系板材，用作防噪声障。但其填料用量大，破坏了丙烯酸系板材的透明性。

申请号为200710018725.3的中国专利申请公开了一种在水介质中原位聚合制备聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料，然后热压成型制备板材的方法。但该方法仅提高了PMMA的耐磨性，没有改善其抗冲击性能，同时也破坏了PMMA板材的透明性。

申请号为200610018801.6的中国专利申请公开了一种通过在聚甲基丙烯酸甲酯表面涂覆二氧化钛基纳米薄膜层制备抗老化、表面耐磨、杀菌的聚甲基丙烯酸甲酯材料，但该方法工艺复杂，需要采用射频等离子发生器，且不能提高PMMA板的抗冲击性能。

纳米二氧化硅是极其重要的无机纳米材料，其粒径小，比表面积大，经表面有机化改性后，适量添加到聚合物中，能有效改善聚合物材料的性能，如耐磨性、抗冲击性等，同时不影响透明性。采用原位聚合方法制备聚甲基丙烯酸甲酯/纳米级硅基氧化物复合材料，可提高其冲击性能和维卡热变形温度，但仅仅添加少量纳米二氧化硅还不足以改善PMMA的抗腐蚀等性能。

此外，PMMA表面能高，易产生静电，从而吸附灰尘，影响透明性和外观，特别在转弯处，使驾驶员难以及时看清路况，增加发生事故的危险。因此，还需进一步进行表面改性。

发明内容

本发明提供了一种透明PMMA复合隔音屏障板，结合丙烯酸树脂和纳米二氧化硅的特点，通过共聚单体的聚合改性并辅以紫外(UV)固化涂层，提高了PMMA隔音屏障板的耐磨损、抗冲击、抗污等性能。

本发明还提供了一种透明PMMA复合隔音屏障板的制备方法，采用原位聚合制备透明PMMA复合隔音屏障基板，而后将UV固化涂料在洁净环境下涂覆于PMMA隔音屏障基板表面。该方法操作简便，利于工业化生产。

一种透明PMMA复合隔音屏障板，包括PMMA隔音屏障基板和涂覆在PMMA隔音屏障基板表面的UV固化涂层，所述的PMMA隔音屏障基板包括如下重量份的原料：

甲基丙烯酸甲酯单体(MMA) 100份

甲基丙烯酸缩水甘油酯单体 0.5～3份

表面有机化改性的纳米二氧化硅 0.5～2份

引发剂 0.05～0.5份

脱模剂 0.5～1份

增塑剂 1.0～10份；

所述的紫外固化涂层包括如下重量份的原料：

聚氨酯丙烯酸酯低聚物 50～80份

丙烯酸酯活性稀释剂 12～25份

紫外光引发剂 2～5份

氟碳树脂 1～8份

表面有机化改性的纳米二氧化硅 0.5～2份

抗静电剂 0.5～3份

消泡剂 0.01～0.1份。

仅由甲基丙烯酸甲酯聚合制备的PMMA基板表面张力低，表面呈惰性，不利于涂层的附着。本发明将甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚后可提高基板的表面张力，从而改善其与UV固化涂层的附着力。

由于纳米二氧化硅粒子比表面积大、表面能高，在其制备、储存和应用时极易团聚成二次粒子，且纳米粒子亲水疏油，与有机聚合物的相容性差、界面结合力低，较难在PMMA中均匀分散，从而影响PMMA复合材料的性能，因此，需要对纳米二氧化硅的表面进行改性，提高其与PMMA的相容性、界面结合力及分散性。本发明中纳米二氧化硅用量少，在PMMA中分散困难，为了确保得到满意的分散效果，所述的表面有机化改性的纳米二氧化硅优选为经硅烷偶联剂表面改性的纳米二氧化硅，在改善分散效果的同时增加PMMA的强度和韧性。所述的硅烷偶联剂优选β-氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，其中三甲氧基硅烷的水解产物可与纳米二氧化硅表面的羟基反应，使纳米二氧化硅表面有机化，而其中的氨基可与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的环氧基反应，从而改善纳米二氧化硅与丙烯酸酯共聚物的界面相容性。

所述的引发剂可选用本领域常用的引发剂，如偶氮类引发剂、过氧化物引发剂中的一种或多种，偶氮类引发剂如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等，过氧化物引发剂如过氧化苯甲酰、过氧化碳酸二异丙酯、过氧化二月桂酰、过氧化二乙酰、异丁基过氧化氢、叔丁基过氧化氢等。

所述的脱模剂可选用本领域常用的脱模剂，如硬脂酸、硬脂酸酯中的一种或两种。

所述的增塑剂可选用本领域常用的增塑剂，如邻苯二甲酸酯、磷酸酯、脂肪族二元酸酯中的一种或多种，邻苯二甲酸酯如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯，磷酸酯如磷酸三甲苯酯，脂肪族二元酸酯如癸二酸二辛酯等。

UV固化涂料主要由树脂低聚物、活性稀释剂、紫外光引发剂及其他助剂组成。树脂低聚物是UV光固化涂料的基体树脂，构成固化产品的基本骨架，决定固化后产品的基本性能，如硬度、柔韧性、附着力、光学性能、耐老化性能等。可供选择的树脂低聚物主要有不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯树脂。其中聚氨酯丙烯酸酯与PMMA隔音屏障基板间的界面粘结性好，附着力大，不需要底漆，且其耐老化、耐酸碱性好，表面硬度高，耐磨性好，因而本发明采用聚氨酯丙烯酸酯作为树脂低聚物。

所述的聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物中的一种或多种。聚氨酯丙烯酸酯低聚物的分子量和官能团数是其主要结构参数。聚氨酯丙烯酸酯低聚物的分子量一般在500-20000范围内，优选800-8000。UV光固化涂料中的树脂低聚物一般分子量相对较低，如果分子量过大，粘度太高，不利于调配和施工，涂层性能也不易控制，必要时可加入参加固化反应的稀释剂，即活性稀释剂，以调节粘度。增加聚氨酯丙烯酸酯的丙烯酸酯基官能度可以提高光聚合速率；三官能度的聚氨酯丙烯酸酯与二官能度的聚氨酯丙烯酸酯的聚合活性接近，无较大改善；六官能度的聚氨酯丙烯酸酯光聚合速率大大提高，然而光固化后交联密度较高，导致模量升高，硬度增加，柔顺性下降；因而因根据不同的体系可选择不同官能度的聚氨酯丙烯酸酯，或采用不同官能度的聚氨酯丙烯酸酯和活性稀释剂进行复配。

UV固化涂料制成的固化膜的性能还与光聚合反应程度有关，通过活性稀释剂及其它助剂也可对产品的最终性能进行调整。

所述的丙烯酸酯活性稀释剂可选自单官能团丙烯酸酯活性稀释剂、多官能团丙烯酸酯活性稀释剂中的一种或多种。活性稀释剂不仅可降低粘度，还能用来调节光固化涂料的各种性能，如涂料固化反应的速度、涂料固化膜的交联度和硬度等。

所述的单官能团丙烯酸酯活性稀释剂以(甲基)丙烯酸酯为主，如可选用异冰片基丙烯酸酯(IBOA)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、β-羧乙基丙烯酸酯(β-CEA)等中的一种或多种。

所述的多官能团丙烯酸酯活性稀释剂的固化速度比单官能团的稀释剂快，成膜交联密度增加，同时仍保持良好的稀释性。另外，随着官能团的增加，分子量增大，其挥发性较小，气味较低。如可选用1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、一缩二丙二醇双丙烯酸酯(DPGDA)、二缩三丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)、双季戊四醇五丙烯酸酯(DPEPA)、双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)等中的一种或多种。随活性稀释剂官能团数的增加，光固化速度加快，固化产物硬度增加，挥发性较低，粘度增加，稀释效果变差。因此必须根据不同体系，选择不同官能团的活性稀释剂。

紫外光引发剂是光固化体系的重要组分，也是影响涂膜固化的主要因素，它关系到配方体系在光辐照时，树脂低聚物及活性稀释剂能否迅速交联固化。除考虑其紫外吸收峰与光源辐射波段相匹配以外，还应考虑其与聚氨酯丙烯酸树脂的相容性，本发明体系可采用自由基聚合光引发剂，如安息香二甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮等中的一种或多种。除了采用单一的光引发剂外，也可采用复合光引发剂。由于紫外灯发射的光具有一定的光谱分布，复合光引发剂可以达到有效利用不同波长紫外光的效果，因而优选可以提高光固化的速度的复合光引发剂。

采用化学性能稳定的氟碳树脂作为UV固化涂料的原料，是由于氟碳树脂分子中，C-F键能高达48.6KJ/mol，氟原子电负性高达4.0，原子半径较小(1.35A)，因此它的分子结构在光和化学药品的作用下仍很稳定，能抗恶劣环境中各种介质的侵蚀，且表面能低，F原子易迁移表面定向排列，不易受污染。可优选型号为ZY-1的氟碳树脂，如中研氟化学有限公司等生产的型号ZY-1的氟碳树脂，中研氟化学有限公司生产的型号ZY-1的氟碳树脂(中研ZY-1氟碳树脂)的性能如下表：

表中研ZY-1氟碳树脂产品性能

项目	ZY-1
		外观色度(铁钴比色)	4
黏度(涂-4杯.秒)(25℃)	≥55
		固含量％(重量百分含量)	≥52
氟含量％(重量百分含量)	≥20±0.5
		平均分子量	5000-10000
羟值mgKOH/g	45±5
		酸值mgKOH/g	6±1
热分解温度℃	235-260
		玻璃化转化温度℃	35±5

中研ZY-1氟碳树脂是一种由CTFE、乙烯基化合物、烯醇和烯酸共聚而成的粘稠状透明液，其中含氟量≥20％，并含有一定量的羟基，是一种多元共聚的齐聚物的混合物，交联固化后能制得抗污染、结构紧密、化学性能稳定、耐久性好的涂层。

所述的抗静电剂可选用本领域常用的抗静电剂，优选为脂肪酸酯、多元醇酯化物、硬脂酸和乙二胺的缩合物、硝基甲烷、氰基甲烷、聚乙烯亚胺等中的一种或多种。

除了上述组分外，为了抑制体系中气泡的形成和消除已形成的气泡，还可以加入消泡剂，所述的消泡剂可选用本领域常用消泡剂中的一种或多种，如甲基硅油、聚硅氧烷等中的一种或多种。

为了达到较好的流动平整性、消除涂膜的各种缺陷，还可以加入流平剂等，所述的流平剂可选用本领域常用流平剂中的一种或多种。

所述的透明PMMA复合隔音屏障板的制备方法，包括以下步骤：

(a)将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和表面有机化改性的纳米二氧化硅混合分散均匀后，添加引发剂、脱模剂和增塑剂，混合分散均匀后加热至75℃～95℃，预聚合反应20min～60min后冷却至40℃以下，成为粘稠浆液，经真空脱泡处理后即成浆料；

(b)将上述浆料注入模具中，密封后在40℃～60℃的水浴中聚合反应12h～48h，再在105℃～120℃继续反应1.5h～2h，然后自然冷却至室温，经脱模和修边，得到PMMA隔音屏障基板；

(c)先将紫外光引发剂溶解于单和/或多官能团丙烯酸酯活性稀释剂中，再添加聚氨酯丙烯酸酯低聚物、氟碳树脂、表面有机化改性的纳米二氧化硅、抗静电剂和消泡剂，混合分散均匀得到紫外固化涂料；

(d)将上述紫外固化涂料在洁净环境下涂覆于PMMA隔音屏障基板表面，在紫外光照射下使涂层固化，得到透明PMMA复合隔音屏障板。

步骤(d)中，可采用滚涂、喷涂或其它现有的涂覆技术将UV固化涂料在洁净环境下涂覆于PMMA隔音屏障基板表面。

所述的PMMA隔音屏障基板的厚度是重要的特征参数，因为只有合适的厚度才能在节约成本的基础上达到较好的强度和隔音效果。基板太薄，机械强度偏低；太厚，增加制造、运输和安装的难度。因此，优选厚度为8mm～30mm，更优选12mm～22mm。另外，基板一般具有一定的尺寸(宽×长)，优选1000mm×2000mm～3000mm×4000mm，可以根据实际要求，通过调整模具作相应的改变。

所述的PMMA隔音屏障基板的制备过程包括预聚合、聚合和高温后处理三个阶段。根据不同的引发剂种类和用量，将预聚合温度控制在75℃～95℃，时间为20min～60min，以使MMA转化率达到10％～15％(以质量计)；而后冷却至40℃以下，以便灌浆。聚合阶段先在水浴中进行，根据引发剂种类、用量以及产品厚度不同，将聚合反应温度控制在40℃～60℃，反应12h～48h，使MMA转化率达到90％(以质量计)以上。高温后处理阶段可在烘房中进行，升温至105℃～120℃，保持1.5h～2h，使MMA充分聚合。

所述的PMMA隔音屏障基板中还可以嵌入金属丝或合成纤维束，使基板在受到强烈冲击破碎时能够把各碎块保持住，防止碎块脱落。具体制备时，步骤(b)中，可预先将金属丝或合成纤维束平行固定于模具中，金属丝或合成纤维束之间间距0.1m～0.5m，然后再把浆料注入模具中。

所述的金属丝可以是单根金属丝，也可以是多根金属丝搓捻而成的复合丝，可选用铁丝、铝丝、铜丝、不锈钢丝等，金属丝的截面形状可以是圆形、椭圆形、矩形或正方形等，截面积优选0.5mm²～5.0mm²。

所述的金属丝外还可包裹有与PMMA不相容的塑料层，如聚酰胺塑料层、聚丙烯塑料层等，以减少金属丝与PMMA隔音屏障基板材料间的摩擦。

所述的合成纤维束可以是单根合成纤维，也可以是多根合成纤维编织而成的复合纤维束或纤维绳，可选用聚酯、聚酰胺、聚丙烯和碳纤维等中的一种或多种，纤维可着色或不着色，截面积优选0.5mm²～5.0mm²。

通过研究表面有机化改性的纳米二氧化硅添加量对PMMA隔音屏障基板性能的影响发现，当纳米二氧化硅用量为0.5重量份～2重量份时，PMMA隔音屏障基板材料的耐磨性、抗冲击性得到显著提高，同时使PMMA隔音屏障基板保持良好的透明性。当纳米二氧化硅用量超过2重量份时，PMMA隔音屏障基板的抗冲击性、透光率会不同程度下降。

本发明具有如下有益效果：

(1)在PMMA隔音屏障基板表面涂覆涂料可显著改善其性能，本发明的紫外光固化涂料是一种受紫外光照射后，能在较短的时间内发生物理和化学变化的涂料。与传统的自然干燥或热固化涂料相比，UV固化涂料除了具有固化速度快、节省能源、涂膜抗污和耐划伤性能优良、对基材的适用范围广等优点外，还有一个优点就是不含挥发性大的溶剂，从而有利于消除挥发性有机物(VOC)对环境的污染，同时节省了有机溶剂，降低了成本。

(2)本发明发现，UV固化涂层与PMMA隔音屏障基板的粘附性能对PMMA复合隔音屏障板的综合性能有很大的影响，二者间的粘附性能越好，耐磨性能越好，且抗腐蚀性能也会有所提高。本发明采用特定的UV固化涂层原料配方与PMMA隔音屏障基板原料配方，来增强UV固化涂层与PMMA隔音屏障基板间的粘附性能，其中所引入的共聚单体甲基丙烯酸缩水甘油酯含有环氧基团，可显著提高PMMA隔音屏障基板与UV固化涂层的粘附性能。

(3)本发明的UV固化涂层中加入氟碳树脂和抗静电剂能显著提高PMMA复合隔音屏障板的表面耐污性，加入的纳米二氧化硅和光固化交联结构可提高表面硬度，使PMMA隔音防噪屏障板的综合性能得到明显改善，其具有优良的耐磨性、抗冲击性、抗腐蚀性能，且板材的透明性好，使用寿命延长，实用价值提高，应用范围扩大。

(4)本发明制备方法简单易行，成本低，适于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

取2重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(BT386，寿光市宝特化工有限公司生产，其BET比表面积≥260m²/g)，加入到含有100重量份甲基丙烯酸甲酯单体的反应釜中，高速(1000转(rotor)/min)搅拌0.5h使其混合分散均匀，再加入0.4重量份偶氮二异丁腈、0.8重量份硬脂酸、4重量份邻苯二甲酸二丁酯，3重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至75℃，高速搅拌下预聚合反应60min，直至成为粘稠浆液(粘度约为1.0Pa·s)。冷却至30℃，对浆液进行真空脱泡处理，注入模具。密封后，将模具放入水浴，升温至45℃，使之聚合反应24h。将模具转移至烘房，升温至110℃，持续1.6h。停止加热，自然冷却至室温，取出后经脱模、修边，得到厚度为12mm的PMMA隔音屏障基板。

将3重量份安息香二甲醚溶解于15重量份1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA，长兴化学工业股份有限公司生产)中，然后将其加入到高速混合机中，在搅拌下再加入2重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(BT386，寿光市宝特化工有限公司生产，其BET比表面积≥260m²/g)、60重量份脂肪族四官能团聚氨酯丙烯酸酯低聚物(OLESTER RA4500，M_W＝900，三井化学集团生产)和15重量份芳香族六官能团聚氨酯丙烯酸酯(型号5610，M_W＝2100，江门市科田化工有限公司生产)、5重量份氟碳树脂(ZY-1，中研氟化学有限公司)、3重量份氰基甲烷；0.05重量份甲基硅油(201)，搅拌分散均匀得到UV固化涂料。

在洁净环境下，将UV固化涂料涂覆于PMMA隔音屏障基板表面，涂层厚度15μm-20μm，然后在80W/cm的两支高压汞灯照射下(高压汞灯与PMMA板的距离为10cm)以10m/min的线速度通过紫外光固化机，得到透明PMMA复合隔音屏障板。

经检测，该透明PMMA复合隔音屏障板的无缺口简支梁冲击强度达到26.4kJ/m²，中华铅笔硬度为5H，涂层与基板的附着力为100/100，表面电阻为5.0×10⁹Ω，20℃下1％(质量百分浓度)硫酸中浸渍240h后涂膜无异常，透光率达88.2％，经紫外灯照射50h后透光率仍能保持在87.1％。

实施例2

称取1.6重量份表面经有机化改性的纳米二氧化硅(DNS-3，河南省纳米材料工程技术研究中心生产，其BET比表面积200±25m²/g)，加入到含100重量份甲基丙烯酸甲酯单体的反应釜中，高速搅拌0.5h使其混合分散均匀，再加入0.5重量份过氧化苯甲酰、0.8重量份季戊四醇硬脂酸酯、2.5重量份邻苯二甲酸二辛酯，2.5重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至80℃，高速(1000rotor/min)搅拌下预聚合反应50min，直至成为粘稠浆液(粘度约为1.0Pa·s)。冷却至35℃，对浆液进行真空脱泡处理后，注入按间距为0.2m固定有铁丝的模具中。密封后，将模具放入水浴，升温至50℃，聚合反应20h。将模具转移至烘房，升温至105℃，持续后处理2h。停止加热，自然冷却至室温，取出后经脱模、修边，得到厚度为10mm，嵌有间距为0.2m的铁丝的PMMA隔音屏障基板。

将4重量份1-羟基-环己基-苯基甲酮溶解于20重量份1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA，长兴化学工业股份有限公司生产)中，然后将其加入到高速混合机中，在搅拌下再加入1重量份表面经有机化改性的纳米二氧化硅(DNS-3，河南省纳米材料工程技术研究中心生产，其BET比表面积200±25m²/g)、72重量份脂肪族六官能团聚氨酯丙烯酸酯低聚物(CN9006，M_W＝1500，沙多玛公司生产)、3重量份氟碳树脂(ZY-1，中研氟化学有限公司)、2.5重量份硬脂酸与乙二胺的缩合物，0.1重量份聚硅氧烷流平消泡剂(354)，搅拌分散均匀得到UV固化涂料。

在洁净环境下，将UV固化涂料涂覆于PMMA隔音屏障基板表面，涂层厚度15-20μm，然后在80W/cm的两支高压汞灯照射下(高压汞灯与PMMA板的距离为10cm)以15m/min的线速度通过紫外光固化机，得到透明PMMA复合隔音屏障板。

经检测，该透明PMMA复合隔音屏障板的无缺口简支梁冲击强度达到25.5kJ/m²，中华铅笔硬度为4H，涂层与基板的附着力为100/100，表面电阻为5.0×10⁸Ω，20℃下1％(质量百分浓度)硫酸中浸渍240h后涂膜无异常，透光率达88.6％，经紫外灯照射50h后透光率仍能保持87.2％。

实施例3

称取1.2重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(BT386，寿光市宝特化工有限公司生产，其BET比表面积≥260m²/g)，加入到含100重量份甲基丙烯酸甲酯单体的反应釜中，高速搅拌0.5h使其混合分散均匀，再加入0.25重量份过氧化二月桂酰、0.75重量份硬脂酸、5重量份磷酸三甲苯酯，2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至85℃，高速(1000rotor/min)搅拌下预聚合反应40min，直至成为粘稠浆液(粘度约为1.0Pa·s)。冷却至30℃，浆液经真空脱泡处理，注入固定有间距为0.1m的聚酯纤维束的模具中。密封后，将模具放入水浴，升温至45℃，聚合反应30h。将模具转移至烘房，升温至120℃，后处理1.5h。停止加热，自然冷却至室温，取出后经脱模、修边，得到厚度为18mm，嵌有间距为0.1m的聚酯纤维束的PMMA隔音屏障基板。

将2.5重量份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶解于15重量份异冰片基丙烯酸酯(IBOA，长兴化学工业股份有限公司生产)中，然后将其加入到高速混合机中，在搅拌下再加入1.5重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(BT386，寿光市宝特化工有限公司生产，其BET比表面积≥260m²/g)、63重量份脂肪族二官能团聚氨酯丙烯酸酯(3257，M_W＝4800，江门市科田化工有限公司生产)、11重量份脂肪族九官能团聚氨酯丙烯酸酯(3910，M_W＝2300，江门市科田化工有限公司生产)、6重量份氟碳树脂(ZY-1，中研氟化学有限公司)、2重量份聚乙烯亚胺、0.05重量份甲基硅油(201)，搅拌分散均匀得到UV固化涂料。

在洁净环境下，将UV固化涂料涂覆于PMMA隔音屏障基板表面，涂层厚度15-20μm，然后在80W/cm的两支高压汞灯照射下(高压汞灯与PMMA板的距离为10cm)以8m/min的线速度通过紫外光固化机，得到透明PMMA复合隔音屏障板。

经检测，该PMMA隔音屏障板的无缺口简支梁冲击强度达到24.1kJ/m²，中华铅笔硬度为5H，涂层与基板的附着力为100/100，表面电阻为5.0×10⁸Ω，20℃下1％(质量百分浓度)硫酸中浸渍240h后涂膜无异常，透光率达89.3％，经紫外灯照射50h后透光率仍能保持在87.2％。

实施例4

称取0.8重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(Una-700，上海西盟化工有限公司生产，其BET比表面积208m²/g)，加入到含100重量份甲基丙烯酸甲酯单体的反应釜中，高速搅拌0.5h使其混合分散均匀，再加入0.25重量份偶氮二异庚腈、0.75重量份甘油硬脂酸酯、3重量份癸二酸二辛酯，1重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至80℃，高速(1000rotor/min)搅拌下预聚合反应50min，直至成为粘稠浆液(粘度约为1.0Pa·s)。冷却至32℃，浆液经真空脱泡处理，注入模具。密封后，将模具放入水浴，升温至40℃，聚合反应48h。将模具转移至烘房，升温至110℃，后处理1.8h。停止加热，冷却至室温，取出后经脱模、修边，得到厚度为25mm的PMMA隔音屏障基板。

将3重量份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和2重量份1-羟基-环己基-苯基甲酮溶解于15重量份异冰片基甲基丙烯酸酯(IBOMA，长兴化学工业股份有限公司生产)中，然后将其加入到高速混合机中，在搅拌下再加入1.5重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(Una-700，上海西盟化工有限公司生产，其BET比表面积208m²/g)、50重量份脂肪族六官能团聚氨酯丙烯酸酯(6145-100，M_W＝4200，长兴化学工业股份有限公司生产)、25重量份脂肪族二官能团聚氨酯六丙烯酸酯(6115-J80，M_W＝2500，长兴化学工业股份有限公司生产)、3.5重量份氟碳树脂(ZY-1，中研氟化学有限公司)、1重量份脂肪酸单缩水甘油酯、0.05重量份甲基硅油(201)，搅拌分散均匀得到UV固化涂料。

在洁净环境下，将UV固化涂料涂覆于PMMA隔音屏障基板表面，涂层厚度15-20μm，然后在80W/cm的两支高压汞灯照射下(高压汞灯与PMMA板的距离为10cm)以15m/min的线速度通过紫外光固化机，得到PMMA隔音屏障板。

经检测，该PMMA隔音屏障板的无缺口简支梁冲击强度达到22.4kJ/m²，中华铅笔硬度为5H，涂层与基板的附着力为100/100，表面电阻为5.0×10⁹Ω，20℃下1％(质量百分浓度)硫酸中浸渍240h后涂膜无异常，透光率达89.5％，经紫外灯照射50h后透光率仍能保持在87.7％。

实施例5

称取0.5重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(Una-700，上海西盟化工有限公司生产，其BET比表面积208m²/g)，加入到含100重量份甲基丙烯酸甲酯单体的反应釜中，高速搅拌0.5h使其混合分散均匀，再加入0.05重量份偶氮二异丁腈、0.1重量份过氧化苯甲酰、0.5重量份硬脂酸、1重量份邻苯二甲酸二丁酯，0.5重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至90℃，高速(1000rotor/min)搅拌下预聚合反应30min，直至成为粘稠浆液(粘度约为1.0Pa·s)。冷却至36℃，浆液经真空脱泡处理，注入模具。密封后，将模具放入水浴，升温至50℃，反应20h。将模具转移至烘房，升温至115℃，后处理1.5h。停止加热，冷却至室温，取出后经脱模、修边，得到厚度为15mm的PMMA隔音屏障基板。

将3重量份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1.5重量份2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦溶解于10重量份异冰片基丙烯酸酯(IBOA，长兴化学工业股份有限公司生产)和7重量份1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA，长兴化学工业股份有限公司生产)中，然后将其加入到高速混合机中，在搅拌下再加入1.5重量份表面经硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(Una-700，上海西盟化工有限公司生产，其BET比表面积208m²/g)、45重量份芳香族六官能团聚氨酯丙烯酸酯(5610，M_W＝2100，江门市科田化工有限公司生产)和30重量份脂肪族二官能团聚氨酯丙烯酸酯(2258，M_W＝1400，BAYER公司生产)、2重量份氟碳树脂(ZY-1，中研氟化学有限公司)、1重量份硝基甲烷、0.1重量份甲基硅油(201)，搅拌分散均匀得到UV固化涂料。

在洁净环境下，将UV固化涂料涂覆于PMMA隔音屏障基板表面，涂层厚度15-20μm，然后在80W/cm的两支高压汞灯照射下(高压汞灯与PMMA板的距离为10cm)以12m/min的线速度通过紫外光固化机，得到PMMA隔音屏障板。

经检测，该PMMA隔音屏障板的无缺口简支梁冲击强度达到22.1kJ/m²，中华铅笔硬度为5H，涂层与基板的附着力为100/100，表面电阻为5.0×10⁷Ω，20℃下1％(质量百分浓度)硫酸中浸渍240h后涂膜无异常，透光率达89.1％，经紫外灯照射50h后透光率仍能保持在88.0％。

Claims

1.一种透明PMMA复合隔音屏障板，包括PMMA隔音屏障基板和涂覆在PMMA隔音屏障基板表面的紫外光固化涂层，其特征在于，所述的PMMA隔音屏障基板包括如下重量份的原料：

甲基丙烯酸甲酯单体 100份

甲基丙烯酸缩水甘油酯单体 0.5～3份

表面有机化改性的纳米二氧化硅 0.5～2份

引发剂 0.05～0.5份

脱模剂 0.5～1份

增塑剂 1.0～10份；

所述的紫外固化涂层包括如下重量份的原料：

聚氨酯丙烯酸酯低聚物 50～80份

丙烯酸酯活性稀释剂 12～25份

紫外光引发剂 2～5份

氟碳树脂 1～8份

表面有机化改性的纳米二氧化硅 0.5～2份

抗静电剂 0.5～3份

消泡剂 0.01～0.1份。

2.如权利要求1所述的透明PMMA复合隔音屏障板，其特征在于，所述的表面有机化改性的纳米二氧化硅选自经硅烷偶联剂表面改性的纳米二氧化硅；

或者，所述的引发剂选自偶氮引发剂、过氧化物引发剂中的一种或多种；

或者，所述的脱模剂选自硬脂酸、硬脂酸酯中的一种或两种；

或者，所述的增塑剂选自邻苯二甲酸酯、磷酸酯、脂肪族二元酸酯中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的透明PMMA复合隔音屏障板，其特征在于，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化碳酸二异丙酯、过氧化二月桂酰、过氧化二乙酰、异丁基过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的透明PMMA复合隔音屏障板，其特征在于，所述的聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的透明PMMA复合隔音屏障板，其特征在于，所述的丙烯酸酯活性稀释剂选自单官能团丙烯酸酯活性稀释剂、多官能团丙烯酸酯活性稀释剂中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的透明PMMA复合隔音屏障板，其特征在于，所述的单官能团丙烯酸酯活性稀释剂选自异冰片基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯-β-羟乙酯、β-羧乙基丙烯酸酯中的一种或多种；

所述的多官能团丙烯酸酯活性稀释剂选自1，6-己二醇二丙烯酸酯、一缩二丙二醇双丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的透明PMMA复合隔音屏障板，其特征在于，所述的紫外光引发剂选自安息香二甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮中的一种或多种；

或者，所述的氟碳树脂选自型号为ZY-1的氟碳树脂；

或者，所述的消泡剂选自甲基硅油或者聚硅氧烷；

或者，所述的抗静电剂选自脂肪酸酯、多元醇酯化物、硬脂酸和乙二胺的缩合物、硝基甲烷、氰基甲烷、聚乙烯亚胺中的一种或多种。

8.如权利要求1～7任一项所述的透明PMMA复合隔音屏障板的制备方法，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，所述的PMMA隔音屏障基板的厚度为8mm～30mm。

10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，预先将金属丝或合成纤维束平行固定于模具中，间距0.1m～0.5m，然后再把浆料注入模具中。