CN102604301A - 一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法，该透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料按重量百分比含量，由以下组分组成：PMMA树脂65-85％；增韧剂10-34％；光扩散剂0.02-2％；抗氧剂0.1-1％；润滑剂0.5-3％。本发明制备的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料的韧性、透明度和雾度比较高，满足光学制件对韧性，透明度和雾度的综合要求，扩大了PMMA的应用范围。

Description

一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法。
[背景技术]
PMMA(PolymethylMethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)是刚性硬质无色透明材料，折射率较小，约1.49，透光率达92％，雾度不大于2％，是优质有机透明材料，耐候性能优异，广泛应用于航空航天、汽车工业、家用电器、电子仪表工业中。
然而，由于PMMA树脂较低的延伸性，韧性较差，限制了其进一步的应用，一般的共混增韧改性很难兼顾韧性和透明度，而某些光学制件雾度和透光率又有特殊要求，所以开发透明增韧光扩散PMMA成为改性PMMA的发展方向之一。
[发明内容]
本发明提供了一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法，制备的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料的韧性、透明度和雾度比较高，满足光学制件对韧性，透明度和雾度的综合要求，扩大PMMA的应用范围。
本发明的技术方案是：
一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
Figure BDA0000144512660000021
一种如上述所述的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合3-5min；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度190-200℃、二区温度200-210℃、三区温度210-220℃、四区温度200-210℃，熔体压力8-12MPa，真空度-0.03- -0.06MPa。
本发明制备的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，韧性、透明度和雾度比较高，满足某些光学制件对韧性，透明度和雾度的综合要求，扩大PMMA的应用范围。
[具体实施方式]
下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。
在下述各个实施例中，PMMA树脂的透光率为90-92％，冲击强度为10-30M/J，如台湾奇美的CM205或CM211；增韧剂是甲基丙烯酸甲酯，丁二烯及苯乙烯的三元共聚物(MBS)，如LG化学的EM600，EM600属于核壳结构，能够极大地改善塑料的韧性，核属于橡胶相，含量大约65-75％，主要成分是丙烯酸类橡胶和苯乙烯，起到吸收冲击能量，壳由MMA组成，含量大约25-35％，与PMMA具有良好的相容性，EM600折射系数与PMMA相近，所以添加了EM600的PMMA，仍然具有很高的透明度和外观性能；光扩散剂可以是无机光扩散剂或有机光扩散剂，无机光扩散剂主要有纳米硫酸钡，碳酸钙，二氧化硅等，光线无法透过这些无机纳米颗粒，会影响很多光线的透过，只有部分光线透过折射通过，因此影响亮度或透光；有机光扩散剂主要有压克力型，苯乙烯型，丙烯酸树脂型等，这些树脂本身是透明或半透明，光线大部分可以通过，利用这些光扩散剂本身材质的折射率与基材的折射率的差异，光线多次折射后，通过基材的光线变得光亮柔和，且对材质的透光率影响较小，光扩散剂优选东莞三合化工的无机超微粒子MS05或有机硅胶树脂微粒子M540；抗氧剂由亚磷酸酯类抗氧剂1010和受阻酚类抗氧剂168按重量百分比2∶1复配而成；润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙的一种或两种。
实施例1
该实施例中的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PMMA树脂85％，增韧剂13.5％，光扩散剂(MS05)0.5％，抗氧剂0.3％，润滑剂0.7％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合3min，高速混合机转速为800转/分；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度190℃、二区温度200℃、三区温度210℃、四区温度200℃，熔体压力8MPa，真空度-0.03MPa。
实施例2
该实施例中的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PMMA树脂75％，增韧剂23％，光扩散剂(MS05)1％，抗氧剂0.3％，润滑剂0.7％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合5min，高速混合机转速为800转/分；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度200℃、二区温度210℃、三区温度220℃、四区温度210℃，熔体压力10MPa，真空度-0.06MPa。
实施例3
该实施例中的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PMMA树脂65％，增韧剂32.5％，光扩散剂(MS05)1.5％，抗氧剂0.3％，润滑剂0.7％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合4min，高速混合机转速为800转/分；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度200℃、二区温度205℃、三区温度215℃、四区温度210℃，熔体压力12MPa，真空度-0.04MPa。
实施例4
该实施例中的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PMMA树脂85％，增韧剂13.5％，光扩散剂(M540)0.5％，抗氧剂0.3％，润滑剂0.7％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合5min，高速混合机转速为800转/分；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度200℃、二区温度205℃、三区温度215℃、四区温度210℃，熔体压力10MPa，真空度-0.05MPa。
实施例5
该实施例中的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PMMA树脂75％，增韧剂23％，光扩散剂(M540)1％，抗氧剂0.3％，润滑剂0.7％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合4min，高速混合机转速为800转/分；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度200℃、二区温度205℃、三区温度215℃、四区温度210℃，熔体压力9MPa，真空度-0.06MPa。
实施例6
该实施例中的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PMMA树脂65％，增韧剂32.5％，光扩散剂(M540)1.5％，抗氧剂0.3％，润滑剂0.7％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合5min，高速混合机转速为800转/分；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度200℃、二区温度205℃、三区温度215℃、四区温度210℃，熔体压力10MPa，真空度-0.05MPa。
性能测试及评价：
将上述实施例1-6制备的粒子物料先在鼓风烘箱中80-90℃的条件下干燥2小时，然后用将干燥好的粒子物料用注射成型机制成标准测试样条测试。
其中，拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；
阻燃性测试按UL-94标准进行检验，试样尺寸为(128±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)(1/8in)和(128±2)×(12.67±0.2)×(1.62±0.2)(1/16in)；
透光率和雾度测试按照ASTM D1003-61(1997)，测试样板厚度为2mm。
材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、IZOD缺口冲击强度、透光率和雾度值进行评判。
实施例1-6配方及材料性能测试数据如下表1：
表1
由上表1可以看出，添加一定量的增韧剂能提高PMMA的抗冲性能，添加不同数量不同类型的光扩散剂能满足不同透光率和雾度要求的光学制件的要求，进而扩大了PMMA的应用范围。
以上对本发明所提供的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，按重量百分比含量，由以下组分组成：
Figure FDA0000144512650000011
2.根据权利要求1所述的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：所述PMMA树脂的透光率为90-92％，冲击强度为10-30M/J。
3.根据权利要求1所述的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯，丁二烯及苯乙烯的三元共聚物。
4.根据权利要求1所述的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：所述抗氧剂由亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂按重量比2∶1复配而成。
5.根据权利要求1所述的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：所述润滑剂包括硬脂酸锌和硬脂酸钙的一种或两种。
6.一种如权利要求1-5任一权利要求所述的透明增韧光扩散聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按权利要求1所述的重量百分比含量称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分在高速混合机中混合3-5min；
步骤三、将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：
一区温度190-200℃、二区温度200-210℃、三区温度210-220℃、四区温度200-210℃，熔体压力8-12MPa，真空度-0.03- -0.06MPa。
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