CN106977641A - 一步法合成光学级pmma板材的方法 - Google Patents

一步法合成光学级pmma板材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一步法合成光学级PMMA板材的方法，具体是单体聚合后经挤出机挤出直接制成板材，属于高分子材料领域。其通过预聚合、二次聚合、三次聚合、后处理和挤出制板制备得到光学级PMMA板材。本发明的优点是从单体直接一步法合成光学级PMMA板材，较传统的造粒、干燥、熔融、挤出、制板生产工艺，省去了中间造粒、干燥、熔融环节，产品为真正的一次全新料，制出来的板黄色度指标≤0.45，透光率≧92.8；另外，省去了大量的人力、物力等资源。

Description

一步法合成光学级PMMA板材的方法
技术领域
本发明涉及一种一步法合成光学级PMMA板材的方法，具体是单体聚合后经挤出机挤出直接制成板材，属于高分子材料领域。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(英文简称PMMA)俗称亚克力或有机玻璃，是一种热塑性塑料，具有极高的透明度，密度大约在1170-1200kg/m3，是玻璃的一半，强度则高过玻璃，耐腐蚀，有一定的抗紫外线，抗候性，绝缘性良好，且玻璃转换温度约85～165℃，易于加工。这些性质使PMMA在许多领域，如汽车、广告标牌、医药、电子等。
随着社会不断发展，液晶显示技术蓬勃发展，导光板是液晶显示材料背光模块的关键零组件之一，而高性能光学级PMMA板是制备导光板不可或缺的上游关键材料，其透光率等性能决定了导光板的质量，进而影响整个液晶平板显示的亮度和均匀度。
发明内容
本发明的目的是以本体聚合为聚合方法，提供一种由单体到板材一步法制备PMMA光学级板材的制备方法。
本发明的技术方案，一步法合成光学级PMMA板材的方法，按重量份计步骤如下：
(1)预聚合：取主单体MMA 80-100份，共聚单体MA 5-10份，溶剂5-10份，引发剂50×10-4-70×10-4份，链转移剂0.1-0.4份，脱模剂0.1-0.3份，加入聚合釜内搅拌均匀进行聚合反应；控制聚合釜内反应温度90-150℃，压力0.8-1.1MPa，搅拌速度40-70r/min，反应时间1-3h；
(2)二次聚合：将步骤(1)所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂30×10-4-50×10-4份，助脱挥剂2-4份继续反应，控制釜内反应温度150-200℃，压力1.6-2.5MPa，搅拌速度30-80r/min，反应时间2-3h；
(3)三次聚合：将步骤(2)所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂10×10-4-30×10-4份；控制挤出机前端温度180-230℃，压力2-3MPa，螺杆转速60-150r/min，反应时间30-40min；
(4)后处理：对反应后混合物经脱挥口脱除小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度230-270℃，脱挥口压力-0.09～-0.05MPa，停留时间5-10min，最后得到聚合物物料；
(5)挤出制板：取步骤(4)所得聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
所述引发剂为过氧乙酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧基已烷或二叔丁基过氧化物中的一种。
所述链转移剂为正丁硫醇、异丁硫醇、正己硫醇、正十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇中的任一种。
所述的助脱挥剂为丙醇、正丁醇或异丁醇中的一种。
所述的脱模剂为碳十六醇或碳十八醇。
本发明的有益效果：本发明的优点是从单体直接一步法合成光学级PMMA板材，较传统的造粒、干燥、熔融、挤出、制板生产工艺，省去了中间造粒、干燥、熔融环节，产品为真正的一次全新料，制出来的板黄色度指标≤0.45，透光率≧92.8；另外，省去了大量的人力、物力等资源。
具体实施方式
实施例1
(1)预聚合：取主单体MMA 95份，共聚单体MA 5份，溶剂甲苯5份，引发剂二叔丁基过氧化物70×10-4份，链转移剂十二烷基硫醇0.3份，脱模剂碳十八醇0.2份，加入聚合釜内搅拌均匀，控制聚合釜内反应温度135℃，压力1.0MPa，搅拌速度50r/min，反应时间2h。
(2)二次聚合：将上述所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂二叔丁基过氧化物50×10-4份，助脱挥剂正丁醇3份，控制釜内反应温度180℃，压力2.0MPa，搅拌速度50r/min，反应时间2h。
(3)三次聚合：上述所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂二叔丁基过氧化物30×10-4份。控制挤出机前端温度210℃，压力2MPa，螺杆转速120r/min，反应时间30min。
(4)后处理：然后经脱挥口脱除单体、溶剂等小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度250℃，脱挥口压力-0.09MPa，停留时间10min。
(5)挤出制板：上述制得的聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
实施例2
(1)预聚合：取主单体MMA 90份，共聚单体MA 5份，溶剂甲苯10份，引发剂二叔丁基过氧化物60×10-4份，链转移剂十二烷基硫醇0.3份，脱模剂碳十八醇0.2份，加入聚合釜内搅拌均匀，控制聚合釜内反应温度130℃，压力1.0MPa，搅拌速度45r/min，反应时间2.5h。
(2)二次聚合：将上述所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂二叔丁基过氧化物50×10-4份，助脱挥剂正丁醇4份，控制釜内反应温度185℃，压力2.1MPa，搅拌速度55r/min，反应时间2h。
(3)三次聚合：上述所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂二叔丁基过氧化物25×10-4份。控制挤出机前端温度220℃，压力2MPa，螺杆转速110r/min，反应时间40min。
(4)后处理：然后经脱挥口脱除单体、溶剂等小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度250℃，脱挥口压力-0.09MPa，停留时间10min。
(5)挤出制板：上述制得的聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
实施例3
(1)预聚合：取主单体MMA 85份，共聚单体MA 10份，溶剂二甲苯5份，引发剂二叔丁基过氧化物55×10-4份，链转移剂十二烷基硫醇0.3份，脱模剂碳十八醇0.3份，加入聚合釜内搅拌均匀，控制聚合釜内反应温度135℃，压力1.0MPa，搅拌速度55r/min，反应时间2.5h。
(2)二次聚合：将上述所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂二叔丁基过氧化物45×10-4份，助脱挥剂正丁醇3份，控制釜内反应温度175℃，压力2.1MPa，搅拌速度60r/min，反应时间2h。
(3)三次聚合：上述所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂二叔丁基过氧化物30×10-4份。控制挤出机前端温度215℃，压力2.5MPa，螺杆转速115r/min，反应时间30min。
(4)后处理：然后经脱挥口脱除单体、溶剂等小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度245℃，脱挥口压力-0.09MPa，停留时间10min。
(5)挤出制板：上述制得的聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
实施例4
(1)预聚合：取主单体MMA 90份，共聚单体MA5份，溶剂甲苯5份，引发剂二叔丁基过氧化物65×10-4份，链转移剂十二烷基硫醇0.3份，脱模剂碳十八醇0.25份，加入聚合釜内搅拌均匀，控制聚合釜内反应温度140℃，压力1.0MPa，搅拌速度55r/min，反应时间2h。
(2)二次聚合：将上述所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂二叔丁基过氧化物40×10-4份，助脱挥剂正丁醇3份，控制釜内反应温度180℃，压力2.0MPa，搅拌速度60r/min，反应时间2.5h。
(3)三次聚合：上述所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂二叔丁基过氧化物20×10-4份。控制挤出机前端温度205℃，压力2.5MPa，螺杆转速70r/min，反应时间30min。
(4)后处理：然后经脱挥口脱除单体、溶剂等小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度240℃，脱挥口压力-0.09MPa，停留时间10min。
(5)挤出制板：上述制得的聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
实施例5
(1)预聚合：取主单体MMA 80份，共聚单体10份，溶剂二甲苯10份，引发剂二叔丁基过氧化物65×10-4份，链转移剂十二烷基硫醇0.25份，脱模剂碳十八醇0.3份，加入聚合釜内搅拌均匀，控制聚合釜内反应温度136℃，压力1.0MPa，搅拌速度50r/min，反应时间3h。
(2)二次聚合：将上述所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂二叔丁基过氧化物35×10-4份，助脱挥剂正丁醇3份，控制釜内反应温度185℃，压力2.0MPa，搅拌速度65r/min，反应时间2h。
(3)三次聚合：上述所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂二叔丁基过氧化物15×10-4份。控制挤出机前端温度210℃，压力2.5MPa，螺杆转速55r/min，反应时间35min。
(4)后处理：然后经脱挥口脱除单体、溶剂等小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度245℃，脱挥口压力-0.09MPa，停留时间10min。
(5)挤出制板：上述制得的聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
上述实施例中，透光率按照国标GB/T2410-2008进行测试；黄色度按照国标GB/2409-80进行测试。
结果如下表1所示：
表1

Claims (5)

1.一步法合成光学级PMMA板材的方法，其特征是按重量份计步骤如下：
（1）预聚合：取主单体MMA 80-100份，共聚单体MA 5-10份，溶剂5-10份，引发剂50×10-4-70×10-4份，链转移剂0.1-0.4份，脱模剂0.1-0.3份，加入聚合釜内搅拌均匀进行聚合反应；控制聚合釜内反应温度90-150℃，压力0.8-1.1MPa，搅拌速度40-70r/min，反应时间1-3h；
（2）二次聚合：将步骤（1）所得的混合物经泵连续输送至二级反应釜中继续升温反应，并向二级反应釜中加入引发剂30×10-4-50×10-4份，助脱挥剂2-4份继续反应，控制釜内反应温度150-200℃，压力1.6-2.5MPa，搅拌速度30-80r/min，反应时间2-3h；
（3）三次聚合：将步骤（2）所得的聚合物料经泵输送至挤出机前端继续反应，在输送管道里同时加入引发剂10×10-4-30×10-4份；控制挤出机前端温度180-230℃，压力2-3MPa，螺杆转速60-150r/min，反应时间30-40min；
（4）后处理：对反应后混合物经脱挥口脱除小分子，脱出的小分子物料经回收供循环使用，设置挤出机脱挥口温度230-270℃，脱挥口压力-0.09~-0.05MPa，停留时间5-10min，最后得到聚合物物料；
（5）挤出制板：取步骤（4）所得聚合物物料经直接与挤出机相连的模口挤出，经压延、牵引、腹膜、裁切，最终制得光学级PMMA板材。
2.如权利要求1所述一步法合成光学级PMMA板材的方法，其特征是：所述引发剂为过氧乙酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧基已烷或二叔丁基过氧化物中的一种。
3.如权利要求1所述一步法合成光学级PMMA板材的方法，其特征是：所述链转移剂为正丁硫醇、异丁硫醇、正己硫醇、正十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇中的任一种。
4.如权利要求1所述一步法合成光学级PMMA板材的方法，其特征是：所述的助脱挥剂为丙醇、正丁醇或异丁醇中的一种。
5.如权利要求1所述一步法合成光学级PMMA板材的方法，其特征是：所述的脱模剂为碳十六醇或碳十八醇。
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