CN111393559A - 一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板及其制备方法，所述有机玻璃浇铸板由以下重量份含量的原料制成：甲基丙烯酸甲酯60‑99份、丙烯酸酯类交联剂1‑10份、引发剂0.00001‑0.1份、脱模剂0.01‑0.5份，根据需要加入助剂。制备方法为：(a)将甲基丙烯酸甲酯和引发剂混合并搅拌加热，后保温，再冷却；(b)加入丙烯酸酯类交联剂、引发剂和脱模剂，搅拌均匀后进行发泡，得到预聚料，将预聚料注入模具中，并水平放置，加热预固化，后二次固化并冷却脱模。与现有技术相比，本发明制得的有机玻璃板材的上表面有均匀分布的细条纹状水纹，互相连接，下表面水平，在板材后加工切割后，得到的小尺寸的板材仍然保留有原有的风格。

Description

一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机玻璃板领域，具体涉及一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板及其制备方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)俗名有机玻璃，又名亚克力，具有高透明度、低价格、易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。按照制作方法，聚甲基丙烯酸甲酯可分为挤压板和浇铸板，其中挤压板是利用颗粒原料，经过高温溶解后挤压成型得到，而浇铸板是以甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate，MMA)为单体经预聚合、铸模、后聚合三个步骤合成高分子化合物得到。与挤压板相比，浇铸板的分子量高、机械性能好、透光性强，且规格调节更灵活，因此被广泛应用于建筑、广告、交通、医学、工业、家居等领域。
一般的浇铸型有机玻璃要求表面均匀，无气泡、水纹、划伤等缺陷，注重板面美观效果。随着人们对有机玻璃板材差异化需求的发展，水纹板也逐渐成为有机玻璃板材的一个小类别，为人们提供了不同的产品选择。水纹板上的水纹一般都是有机玻璃聚合过程中局部提前脱膜造成的，主要是脱模剂用量过多或者引发剂用量过多而导致。其中，脱模剂用量过多带来的水纹一般分布在有机玻璃的板材的局部，呈无规则状宽2厘米左右的长而弯曲的形状；而引发剂用量过多带来的水纹经常会出现在有机玻璃板材靠近边缘处，呈折叠链状态的的彩虹桥形状。这两种水纹都呈局部分布，是典型的板面缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板及其制备方法，制得的有机玻璃板材的上表面可以得到一种均匀分布的细条纹状水纹，水纹分布在整个板材的上表面，互相连接，下表面水平，在板材后加工切割后，得到的小尺寸的板材仍然保留有原有的风格。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，所述有机玻璃浇铸板由以下重量份含量的原料制成：
Figure BDA0002458613950000021
优选地，所述的丙烯酸酯类交联剂为含有至少两个丙烯酸酯官能团或甲基丙烯酸酯官能团的丙烯酸酯类交联剂，所述含有至少两个丙烯酸酯官能团/甲基丙烯酸酯官能团的化合物选自乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)、1,6-乙二醇二丙烯酸酯(HDDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(Di-TMPTA)或丙氧基化甘油三丙烯酸酯(GPTA)中的一种或多种。
优选地，所述的丙烯酸酯类交联剂经由乙氧基或丙氧基改性，即所述的丙烯酸酯类交联剂为含有聚氧乙烯官能团或聚氧丙烯官能团的丙烯酸酯类交联剂，选自(4)乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(EO4-BPADA)、(2)丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯(PO2-NPGDA)、聚乙二醇(200)丙烯酸酯(PEG(200)DA)、(3)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO3-TMPTA)、(9)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO9-TMPTA)或(5)乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯(DO5-PETA)中的一种或多种。
优选地，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)或过氧化二苯甲酰(BPO)中的一种或多种。
优选地，所述的脱模剂选自硬脂酸、硬酯酰胺、硬脂酸单甘酯、聚甲基硅氧烷、小分子量羟基硅油、聚甲基苯甲基硅油、芥酸酰胺或甲基苯基硅油中的一种或多种。
优选地，所述有机玻璃浇铸板的原料还包括0-30份重量份的助剂，但不为0。
优选地，所述的助剂选自色膏、荧光助剂、阻燃剂、增塑剂或填料中的一种或多种，这些助剂都是有机玻璃生产制造过程中常用的助剂。色膏可以为钛白浆，荧光助剂可以为荧光粉。
一种如上述的水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(a)将甲基丙烯酸甲酯和引发剂混合搅拌并加热至沸腾，后保温，待体系的粘度达到60-80s(涂4杯，23±1℃)再冷却；
(b)加入丙烯酸酯类交联剂和脱模剂，并根据需要补充引发剂，搅拌均匀后进行脱泡，得到预聚料，将预聚料注入模具中，并水平放置进行加热预固化，后二次固化并冷却脱模，即得所述的水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板。
优选地，步骤(a)中，搅拌加热的温度为95-105℃，搅拌加热的时间为0.5h，搅拌的转速为100r/min，保温的时间为20-30min，冷却的温度为室温。
优选地，步骤(b)中，搅拌的温度为室温，搅拌的时间为0.3-1h(优选为0.5h)，搅拌的转速为100r/min，脱泡在真空下进行，脱泡的时间为0.3-1h(优选为0.5h)，预固化的温度为45-65℃，预固化的时间为2-10h，二次固化的温度为100-125℃，二次固化的时间为1-5h，冷却的温度为室温。
优选地，步骤(b)中，根据需要加入助剂，如果助剂是粉末状不溶解物质，采用分散盘以800-1500r/min的转速强力分散一段时间，一般控制在30-60min，使助剂均匀分散。
本发明的原料组成中含有大量交联剂，大量交联剂的引入使得甲基丙烯酸甲酯单体的聚合过程中发生快速聚合，从而导致整个有机玻璃板材的快速不均匀收缩，从而在有机玻璃板材的上表面形成均匀的水纹，而且在浇铸生产过程中有机玻璃板材采用水平放置聚合，从而可以在聚合过程中有机玻璃板材的上表面形成均匀的水纹。本发明所采用的配方体系制得的有机玻璃板材的上表面可以得到一种均匀分布的细条纹状水纹，水纹分布在整个板材的上表面，互相连接，下表面水平，在板材后加工切割后，得到的小尺寸的板材仍然保留有原有的风格，本发明的有机玻璃浇铸板为有机玻璃的应用，尤其是较大尺寸的应用提供了一种新的选择。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯95g、丙烯酸酯类交联剂(乙二醇二甲基丙烯酸酯)5g、引发剂(偶氮二异庚腈和偶氮二异丁腈)0.03g和脱模剂(硬脂酸)0.1g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯95g、偶氮二异庚腈(引发剂)(ABVN)0.01g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至95℃后，停止加热并保温搅拌20-30min；
(3)待体系粘度达到60-80s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中乙二醇二甲基丙烯酸酯5g、偶氮二异丁腈(AIBN)0.02g、脱模剂硬脂酸0.1g，并以100r/min的转速搅拌0.5小时；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡0.5h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在60℃下水浴加热2h；
(7)预聚料固化后，将模具在120℃高温下进一步固化1.5h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到75以上、透光率达到92％以上，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑，具有特殊的美术效果。
实施例2
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯94g、丙烯酸酯类交联剂(新戊二醇二丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯)6g、引发剂(偶氮二异庚腈和偶氮二异丁腈)0.03g、脱模剂(硬脂酸)0.1g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯94g、偶氮二异庚腈(ABVN)0.01g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至95℃后，停止加热并保温搅拌20-30min；
(3)待体系粘度达到60-80s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA 4g、季戊四醇三丙烯酸酯PETA 2g、偶氮二异丁腈(AIBN)0.02g、硬脂酸0.1g，并以100r/min的转速搅拌0.5小时；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡0.5h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在60℃下水浴加热2h；
(7)预聚料固化后，将模具在120℃高温下进一步固化1.5h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到80以上、透光率达到90％以上，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑，具有特殊的美术效果。
实施例3
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯94g、丙烯酸酯类交联剂(乙氧基化双酚A二丙烯酸酯和(2)丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯)8g、引发剂(偶氮二异庚腈)0.01g、脱模剂(芥酸酰胺)0.1g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯94g、偶氮二异庚腈(ABVN)0.01g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至95℃后，停止加热并保温搅拌20-30min；
(3)待体系粘度达到60-80s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中乙氧基化双酚A二丙烯酸酯EO4-BPADA4g、(2)丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯PO2-NPGDA 4g、芥酸酰胺0.1g，并以100r/min的转速搅拌0.5小时；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡0.5h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在55℃下水浴加热5h；
(7)预聚料固化后，将模具在120℃高温下进一步固化1.5h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到75以上、透光率达到90％以上，板材柔韧性佳，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑，具有特殊的美术效果。
实施例4
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯94g、丙烯酸酯类交联剂(乙氧基化双酚A二丙烯酸酯和(2)丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯)8g、引发剂(偶氮二异庚腈)0.01g、脱模剂(甲基苯基硅油)0.1g、助剂(钛白浆和荧光粉)1.01g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯94g、偶氮二异庚腈(ABVN)0.01g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至105℃后，停止加热并保温搅拌20min；
(3)待体系粘度达到60-100s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中乙氧基化双酚A二丙烯酸酯EO4-BPADA4g、(2)丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯PO2-NPGDA 4g、钛白浆1g、荧光粉0.01g、脱模剂甲基苯基硅油0.1g，用分散盘强力分散0.5h，转速800-1500转/min；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡0.5h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在55℃下水浴加热10h；
(7)预聚料固化后，将模具在120℃高温下进一步固化2h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到75以上、颜色呈鲜艳乳白色，板材柔韧性佳和硬度均较好，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑，具有特殊的美术效果。
实施例5
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯99g、丙烯酸酯类交联剂(乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯)10g、引发剂(过氧化二苯甲酰)0.1g、脱模剂(硬酯酰胺)0.5g、助剂(阻燃剂)30g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯99g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.1g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至105℃后，停止加热并保温搅拌20min；
(3)待体系粘度达到60-100s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中加入乙二醇二丙烯酸酯3g、二丙二醇二丙烯酸酯2g和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯5g、阻燃剂30g、硬酯酰胺0.5g，用分散盘强力分散0.5h，转速800-1500r/min；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡1h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在45℃下水浴加热10h；
(7)预聚料固化后，将模具在125℃高温下进一步固化1h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到75以上阻燃性能达到UL94V2至UL94V0等级，板材柔韧性佳和硬度均较好，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑。
实施例6
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯60g、丙烯酸酯类交联剂((3)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、(9)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和(5)乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯)3g、引发剂(过氧化二苯甲酰)0.001g、脱模剂(聚甲基硅氧烷)0.01g、助剂(增塑剂)10g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯60g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.001g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至105℃后，停止加热并保温搅拌20min；
(3)待体系粘度达到60-100s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中加入(3)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1g、(9)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1g和(5)乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯1g、增塑剂10g、聚甲基硅氧烷0.01g，用分散盘强力分散0.3h，转速800-1500r/min；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡1h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在55℃下水浴加热8h；
(7)预聚料固化后，将模具在100℃高温下进一步固化5h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到75以上，板材柔韧性佳和硬度均较好，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑。
实施例7
一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，由以下重量份数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯73g、丙烯酸酯类交联剂(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)1g、引发剂(过氧化二苯甲酰)0.02g、脱模剂(小分子量羟基硅油)0.1g、助剂(钛白浆和荧光粉)1.01g，采用以下步骤制备得到：
(1)称取甲基丙烯酸甲酯60g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.02g，以100r/min的转速搅拌0.5h至混合均匀并加热；
(2)待体系加热至105℃后，停止加热并保温搅拌20min；
(3)待体系粘度达到60-100s(涂4杯，23±1℃，下同)后，取出降至室温；
(4)体系降温至常温时，按配比向体系中加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1g、钛白浆1g、荧光粉0.01g、小分子量羟基硅油0.1g，用分散盘强力分散1h，转速800-1200r/min；
(5)将(4)中搅拌均匀的混合物在-0.05MPa下真空脱泡0.5h，得到预聚料；
(6)将预聚料灌入模具中，并将模具在55℃下水浴加热6h；
(7)预聚料固化后，将模具在120℃高温下进一步固化2h，冷却后脱模，得到所述的一种均匀分布水纹风格有机玻璃浇铸板。
该实施例得到的有机玻璃浇铸板易脱模、邵氏硬度D达到75以上、颜色呈鲜艳乳白色，板材柔韧性佳和硬度均较好，水纹分布在整个有机玻璃板材上表面，呈细纹路无规则形状，下表面平滑。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，其特征在于，所述有机玻璃浇铸板由以下重量份含量的原料制成：
Figure FDA0002458613940000011
2.根据权利要求1所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，其特征在于，所述的丙烯酸酯类交联剂为含有至少两个丙烯酸酯官能团或甲基丙烯酸酯官能团的丙烯酸酯类交联剂，选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、1,6-乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯或丙氧基化甘油三丙烯酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，其特征在于，所述的丙烯酸酯类交联剂经由乙氧基或丙氧基改性。
4.根据权利要求1所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，其特征在于，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，其特征在于，所述的脱模剂选自硬脂酸、硬酯酰胺、硬脂酸单甘酯、聚甲基硅氧烷、小分子量羟基硅油、聚甲基苯甲基硅油、芥酸酰胺或甲基苯基硅油中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板，其特征在于，所述有机玻璃浇铸板的原料还包括0-30份重量份的助剂，但不为0。
7.一种如权利要求1所述的水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(a)将甲基丙烯酸甲酯和引发剂混合并搅拌加热，后保温，达到所需粘度后冷却；
(b)加入丙烯酸酯类交联剂和脱模剂，并根据需要补充引发剂，搅拌均匀后进行脱泡，得到预聚料，将预聚料注入模具中，并水平放置进行加热预固化，后二次固化并冷却脱模，即得所述的水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板。
8.根据权利要求7所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，搅拌加热的温度为95-105℃，搅拌加热的时间为0.5h，搅拌的转速为100r/min，保温的时间为20-30min，冷却的温度为室温。
9.根据权利要求7所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所需粘度在涂4杯、23±1℃的条件下为40-120s。
10.根据权利要求7所述的一种水纹均匀分布的透明有机玻璃浇铸板的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，搅拌的温度为室温，搅拌的时间为0.5-1h，搅拌的转速为100r/min，发泡在真空下进行，脱泡的时间为0.5-2h，预固化的温度为45-65℃，预固化的时间为2-10h，二次固化的温度为100-125℃，二次固化的时间为1-5h，冷却的温度为室温。
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