CN109796548A - 一种高性能航空有机玻璃的制备方法 - Google Patents

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李锦�
侯超军
张淑斌
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Abstract

本发明公开了一种高性能航空有机玻璃的制备方法，该有机玻璃是由甲基丙烯酸甲酯与共聚单体和交联剂经交联共聚反应制得，反应采用本体浇铸共聚合工艺；所用的共聚单体选自N‑取代甲基丙烯酰胺，共聚单体可以是一种，也可以是本发明的多种同时使用；所用的交联剂选自二甲基丙烯酸酯类、取代二甲基丙烯酰胺类。制得的有机玻璃具有高耐热温度、高强度、耐银纹、高透光率、尺寸稳定，广泛应用于航空航天等领域。

Description

一种高性能航空有机玻璃的制备方法
技术领域
本发明属于本体高分子聚合物生产技术领域，具体涉及采用甲基丙烯酸甲酯与共聚单体和交联剂经交联共聚反应制得高性能有机玻璃板材制备方法。
背景技术
航空有机玻璃是能满足飞机风挡、座舱盖等航空透明件成型使用要求的有机玻璃板材。作为航空透明件，有机玻璃的高性能和安全性尤为重要。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗称有机玻璃，是一种具有高强度、抗冲击、高透光度的通用型高分子材料。主要应用于航空透明件、仪表盘、广告牌、水族馆、灯箱等领域。但由于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是线性结构，受光照和溶剂影响易产生银纹和变形，相关产品在应用中受到限制，现在通常使用经过共聚改性的有机玻璃板材。先前文献CN1314423A中公开了一种制备共聚有机玻璃的方法，采用的共聚单体具有强极性基团，在提高有机玻璃的耐热性和力学强度的同时下，也提高了有机玻璃的吸水性，降低了有机玻璃的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备具有高耐热温度、高强度、耐银纹、尺寸稳定的高透光的浇铸有机玻璃板材的方法。在保证共聚有机玻璃的耐热等级及力学强度的前提下引入不具有极性基团的交联剂，降低有机玻璃的吸水性，延长使用寿命。
本发明的高性能有机玻璃是由甲基丙烯酸甲酯与共聚单体和交联剂经交联共聚反应制得，反应采用本体浇铸聚合工艺；所用的共聚单体选自N-取代甲基丙烯酰胺，共聚单体可以是一种，也可以是本发明的多种同时使用；交联剂有二甲基丙烯酸酯类、取代二甲基丙烯酰胺类等。
本发明的N-取代甲基丙烯酰胺有甲基丙烯酰胺、羟甲基甲基丙烯酰胺、甲氧甲基丙烯酰胺等。
二甲基丙烯酸酯类有二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸一缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸2，2二甲基1，3丙二醇酯等；取代二甲基丙烯酰胺类有N，N-亚羟基取代二甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺二甲醚等。
本发明的甲基丙烯酸甲酯与共聚单体和交联剂的重量比为100∶(40～0.1)∶(40～0.1)，而以100∶(20～0.1)∶(20～0.1)为佳。
采用本发明的方法制得的交联共聚有机玻璃的热变形温度、拉伸强度尤其是高温拉伸强度、应力溶剂银纹、拉伸弹性模量、K因子等指标均较未共聚改性有机玻璃提高10％以上，且透光率、长期吸水率、可成型性、耐侯性未有变化。
本发明的共聚改性有机玻璃的性能测定：
透光率：GB/T2410
热变形温度：GB/T1634
拉伸强度：GB/T1040
拉伸弹性模量：GB/T1040
应力溶剂银纹：HB6657
K因子：MIL-P-25690B
长期吸水率：GB/T1034
具体实施方式
实例1：
步骤1：将两块600×600×8mm浮法硅玻璃清洗烘干，用外径为14.2mm具有一定弹性的橡胶管(外覆两层聚酯薄膜)制成一个模型，用夹具将模型模具值控制在12.5mm备用。
步骤2：将5kg经过精馏的MMA和2g经过重结晶的ABN同时加入到10L的三口烧瓶中，搅拌加热到80℃维持，当物料达到甘油粘度后降温到室温。将物料倒入10L真空吸滤瓶中，在0.075MPa下真空处理20分钟备用。
步骤3：将步骤2制备的物料灌入步骤1制备的模型中，去除气泡后封闭，放入具有(5～7)m/s风速的烘箱中，在32±1℃下聚合到物料至弹性体后，去掉橡胶管，缓慢升温至110℃维持2h后降温，室温时去掉两块浮法硅玻璃，得到厚度为10mm的有机玻璃板材。
实例2：操作同实例1，不同之处在于步骤2中的物料组成。除加入5kg经过精馏的MMA和2g经过重结晶的ABN同时，再加入75g甲基丙烯酰胺和100g二甲基丙烯酸一缩乙二醇酯；步骤3中将高温维持温度提高到135℃。
实例3～4：同实例2，不同之处在于甲基丙烯酰胺和二甲基丙烯酸一缩乙二醇酯的用量不同。
实例5：操作同实例2，不同之处在于物料组成。除加入5kg经过精馏的MMA和2g经过重结晶的ABN同时，再加入75g羟甲基甲基丙烯酰胺和100g二甲基丙烯酸乙二醇酯。
实例6～7：同实例4，不同之处在于羟甲基甲基丙烯酰胺和二甲基丙烯酸乙二醇酯的用量不同。
表1 实施例1～7的物料配比(质量比)
表2 板材性能

Claims (3)

1.一种高性能航空有机玻璃的制备方法，基特征在于采用本体浇铸自由基聚合共聚改性交联有机玻璃板材制备方法，是由甲基丙烯酸甲酯与共聚单体和交联剂经交联共聚反应制得，反应采用本体浇铸聚合工艺；所用的共聚单体选自N-取代甲基丙烯酰胺，共聚单体可以是一种，也可以是本发明的多种同时使用；交联剂选自二甲基丙烯酸酯类、取代二甲基丙烯酰胺类的任何一种。
2.根据权利要求1所述的改性有机玻璃的制备方法，其特征在于所用的共聚组成中甲基丙烯酸甲酯与共聚单体和交联剂的重量比为100∶(20～0.1)∶(20～0.1)。
3.根据权利要求1所述的改性有机玻璃的制备方法，其特征在于所用的二甲基丙烯酸酯类选自二甲基丙烯酸一缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸2，2二甲基1，3丙二醇酯的任何一种；取代二甲基丙烯酰胺类选自N，N-亚羟基取代二甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺二甲醚的任何一种。
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