CN106543616A - 一种耐温耐磨的高品质亚克力板及其制备方法 - Google Patents

一种耐温耐磨的高品质亚克力板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐温耐磨的高品质亚克力板，属于高分子材料领域，具体由下列物质制成：聚甲基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、3‑三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯甲酸甲酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、二辛酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、改性纳米氧化铝、邻苯二甲酸酐、甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸钾、甲基纤维素、微晶纤维素。本发明根据聚甲基丙烯酸甲酯的特性，通过添加适量成分和比例的有机物和无机物进行改性处理，显著提升了其综合性能，其在常温下的耐冲击强度可达30kJ/m2以上，拉伸强度可达90MPa以上，能耐140℃的高温，表面洛氏硬度高达100以上，耐磨性较好，很好的拓展了其应用的范围。

Description

一种耐温耐磨的高品质亚克力板及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种耐温耐磨的高品质亚克力板及其制备方法。
背景技术
亚克力，化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，其透明度如同玻璃一般。亚克力具有较好的化学稳定性、易染色、易加工及优美的外观而广受人们喜爱。现有的亚克力虽具有上述优点，但是其韧性、耐温、耐磨等性能不佳，在一定程度上影响了亚克力制品的使用。
发明内容
本发明旨在提供一种耐温耐磨的高品质亚克力板及其制备方法，所制亚克力板综合特性优良，实用价值高。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种耐温耐磨的高品质亚克力板，由如下重量份的物质制成：
120~130份聚甲基丙烯酸甲酯、6~8份氰基丙烯酸乙酯、3~5份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、4~6份氯甲酸甲酯、4~7份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3~5份丙烯酰胺、4~7份丙烯酸羟丙酯、2~5份二辛酯、3~6份过氧化苯甲酸叔丁酯、7~9份改性纳米氧化铝、1~3份邻苯二甲酸酐、1~3份甲基三乙氧基硅烷、0.5~1.5份焦磷酸钾、0.5~2份甲基纤维素、0.5~1.5份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：36~38份纳米氧化铝、11~13份纳米氮化硅、18~21份纳米二氧化钛。
优选的，其由如下重量份的物质制成：
125份聚甲基丙烯酸甲酯、7份氰基丙烯酸乙酯、4份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、5份氯甲酸甲酯、6份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、4份丙烯酰胺、5份丙烯酸羟丙酯、3份二辛酯、4份过氧化苯甲酸叔丁酯、8份改性纳米氧化铝、2份邻苯二甲酸酐、2份甲基三乙氧基硅烷、1份焦磷酸钾、1.5份甲基纤维素、1份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：37份纳米氧化铝、12份纳米氮化硅、20份纳米二氧化钛。
进一步的，所述改性纳米氧化铝的制备方法为：将纳米氧化铝、纳米氮化硅和纳米二氧化钛共同混合后，加入到其总质量5倍的改性溶液中，加热保持温度为80~90℃，增压至3.5~4MPa，不断搅拌处理1.5~2h后过滤干燥即可；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：30~35份聚乙二醇、14~18份聚乙烯醇、5~8份苯乙烯、3~6份正丁醇、100~120份水。改性后的纳米氧化铝分散性、热稳定性、耐磨性等显著提升，填充后与聚合物基体间的吸附结合性好，形成的界面粘结能很好的增强整体的载荷，又改善了交联等改性操作带来的整体脆性增大、加工困难等问题，提升了其综合特性。
一种耐温耐磨的高品质亚克力板的制备方法，包括如下步骤：
（1）侧基改性：将聚甲基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯甲酸甲酯共同放入反应釜中，加热保持温度为105~115℃，提升压力至2.5~3MPa，不断搅拌处理1~2h后取出备用；用氰基丙烯酸乙酯、3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯甲酸甲酯中的氰基、氟原子、氯原子等基团取代聚甲基丙烯酸甲酯上的甲基，能很好的改善整体的拉伸强度和冲击强度，提升了其整体性能；
（2）交联改性：将乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、二辛酯和过氧化苯甲酸叔丁酯与步骤（1）所得物质共同混合，放入反应釜中，加热保持温度为140~145℃，提升压力至3.5~4MPa，不断搅拌处理1.5~2h后取出备用；用乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、二辛酯和过氧化苯甲酸叔丁酯对步骤（1）处理后的物质进行综合交联改性处理，将聚合物的线形结构变成网状结构，改变了其表面极性，综合提升了其物化特性；
（3）共混挤出：将步骤（2）所得物质与改性纳米氧化铝、邻苯二甲酸酐、甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸钾、甲基纤维素、微晶纤维素共同放入高速搅拌机中，搅拌均匀后送入挤出机中，控制挤出机温度为165~175℃，挤出完毕后冷却即可。
进一步的，步骤（1）和步骤（2）所述的搅拌速度为650~750转/分钟。
进一步的，步骤（3）中所述的高速搅拌机的转速为1700~1800转/分钟。
本发明具有如下有益效果：
本发明根据聚甲基丙烯酸甲酯的特性，通过添加适量成分和比例的有机物和无机物进行改性处理，显著提升了其综合性能，其在常温下的耐冲击强度可达30kJ/m2以上，拉伸强度可达90MPa以上，能耐140℃的高温，表面洛氏硬度高达100以上，耐磨性较好，很好的拓展了其应用的范围。
具体实施方式
实施例1
一种耐温耐磨的高品质亚克力板，由如下重量份的物质制成：
120份聚甲基丙烯酸甲酯、6份氰基丙烯酸乙酯、3份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、4份氯甲酸甲酯、4份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3份丙烯酰胺、4份丙烯酸羟丙酯、2份二辛酯、3份过氧化苯甲酸叔丁酯、7份改性纳米氧化铝、1份邻苯二甲酸酐、1份甲基三乙氧基硅烷、0.5份焦磷酸钾、0.5份甲基纤维素、0.5份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：36份纳米氧化铝、11份纳米氮化硅、18份纳米二氧化钛。
进一步的，所述改性纳米氧化铝的制备方法为：将纳米氧化铝、纳米氮化硅和纳米二氧化钛共同混合后，加入到其总质量5倍的改性溶液中，加热保持温度为85℃，增压至3.8MPa，不断搅拌处理1.8h后过滤干燥即可；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：33份聚乙二醇、17份聚乙烯醇、7份苯乙烯、5份正丁醇、110份水。
一种耐温耐磨的高品质亚克力板的制备方法，包括如下步骤：
（1）侧基改性：将聚甲基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯甲酸甲酯共同放入反应釜中，加热保持温度为110℃，提升压力至2.7MPa，不断搅拌处理1.6h后取出备用；
（2）交联改性：将乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、二辛酯和过氧化苯甲酸叔丁酯与步骤（1）所得物质共同混合，放入反应釜中，加热保持温度为142℃，提升压力至3.7MPa，不断搅拌处理1.7h后取出备用；
（3）共混挤出：将步骤（2）所得物质与改性纳米氧化铝、邻苯二甲酸酐、甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸钾、甲基纤维素、微晶纤维素共同放入高速搅拌机中，搅拌均匀后送入挤出机中，控制挤出机温度为170℃，挤出完毕后冷却即可。
进一步的，步骤（1）和步骤（2）所述的搅拌速度为700转/分钟。
进一步的，步骤（3）中所述的高速搅拌机的转速为1750转/分钟。
实施例2
一种耐温耐磨的高品质亚克力板，由如下重量份的物质制成：
125份聚甲基丙烯酸甲酯、7份氰基丙烯酸乙酯、4份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、5份氯甲酸甲酯、6份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、4份丙烯酰胺、5份丙烯酸羟丙酯、3份二辛酯、4份过氧化苯甲酸叔丁酯、8份改性纳米氧化铝、2份邻苯二甲酸酐、2份甲基三乙氧基硅烷、1份焦磷酸钾、1.5份甲基纤维素、1份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：37份纳米氧化铝、12份纳米氮化硅、20份纳米二氧化钛。
实施例3
一种耐温耐磨的高品质亚克力板，由如下重量份的物质制成：
130份聚甲基丙烯酸甲酯、8份氰基丙烯酸乙酯、5份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、6份氯甲酸甲酯、7份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5份丙烯酰胺、7份丙烯酸羟丙酯、5份二辛酯、6份过氧化苯甲酸叔丁酯、9份改性纳米氧化铝、3份邻苯二甲酸酐、3份甲基三乙氧基硅烷、1.5份焦磷酸钾、2份甲基纤维素、1.5份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：38份纳米氧化铝、13份纳米氮化硅、21份纳米二氧化钛。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，其成分中不含有氰基丙烯酸乙酯、3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯甲酸甲酯成分，制备时省去步骤（1）侧基改性操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，其成分中不含有乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、二辛酯、过氧化苯甲酸叔丁酯成分，制备时省去步骤（2）交联改性操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例3相比，其成分中不含有改性纳米氧化铝，用等质量的普通纳米氧化铝取代，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有市售的亚克力板。
为了对比本发明效果，对上述七种方式对应的亚克力板材进行性能测试，具体方式按GB/T 7134-1996所述条件进行，具体对比数据如下表1所示：
表1
冲击强度（kJ/m2） 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 热变形温度（℃） 表面硬度（洛氏硬度）
实施例1 30.4 94.1 6 142 100
实施例2 31.6 95.0 6 145 102
实施例3 30.1 94.6 6 143 101
对比实施例1 24.7 83.2 4 122 96
对比实施例2 23.4 81.6 3 110 94
对比实施例3 26.9 90.2 5 131 92
对照组 18.8 73.4 3 96 90
由上表可以看出，本发明制得的亚克力板具有良好的综合特性，极具推广使用价值。

Claims (6)

1.一种耐温耐磨的高品质亚克力板，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
120~130份聚甲基丙烯酸甲酯、6~8份氰基丙烯酸乙酯、3~5份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、4~6份氯甲酸甲酯、4~7份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3~5份丙烯酰胺、4~7份丙烯酸羟丙酯、2~5份二辛酯、3~6份过氧化苯甲酸叔丁酯、7~9份改性纳米氧化铝、1~3份邻苯二甲酸酐、1~3份甲基三乙氧基硅烷、0.5~1.5份焦磷酸钾、0.5~2份甲基纤维素、0.5~1.5份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：36~38份纳米氧化铝、11~13份纳米氮化硅、18~21份纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的一种耐温耐磨的高品质亚克力板，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
125份聚甲基丙烯酸甲酯、7份氰基丙烯酸乙酯、4份3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、5份氯甲酸甲酯、6份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、4份丙烯酰胺、5份丙烯酸羟丙酯、3份二辛酯、4份过氧化苯甲酸叔丁酯、8份改性纳米氧化铝、2份邻苯二甲酸酐、2份甲基三乙氧基硅烷、1份焦磷酸钾、1.5份甲基纤维素、1份微晶纤维素；所述改性纳米氧化铝由如下重量份的物质制成：37份纳米氧化铝、12份纳米氮化硅、20份纳米二氧化钛。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐温耐磨的高品质亚克力板，其特征在于，所述改性纳米氧化铝的制备方法为：将纳米氧化铝、纳米氮化硅和纳米二氧化钛共同混合后，加入到其总质量5倍的改性溶液中，加热保持温度为80~90℃，增压至3.5~4MPa，不断搅拌处理1.5~2h后过滤干燥即可；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：30~35份聚乙二醇、14~18份聚乙烯醇、5~8份苯乙烯、3~6份正丁醇、100~120份水。
4.一种如权利要求1或2所述的耐温耐磨的高品质亚克力板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）侧基改性：将聚甲基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、3-三氟乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯甲酸甲酯共同放入反应釜中，加热保持温度为105~115℃，提升压力至2.5~3MPa，不断搅拌处理1~2h后取出备用；
（2）交联改性：将乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、二辛酯和过氧化苯甲酸叔丁酯与步骤（1）所得物质共同混合，放入反应釜中，加热保持温度为140~145℃，提升压力至3.5~4MPa，不断搅拌处理1.5~2h后取出备用；
（3）共混挤出：将步骤（2）所得物质与改性纳米氧化铝、邻苯二甲酸酐、甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸钾、甲基纤维素、微晶纤维素共同放入高速搅拌机中，搅拌均匀后送入挤出机中，控制挤出机温度为165~175℃，挤出完毕后冷却即可。
5.根据权利要求4所述的一种耐温耐磨的高品质亚克力板的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）所述的搅拌速度为650~750转/分钟。
6.根据权利要求4所述的一种耐温耐磨的高品质亚克力板的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的高速搅拌机的转速为1700~1800转/分钟。
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