CN113480686A - 一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其由100‑150份的甲基丙烯酸甲酯、10‑40份的N‑苯基马来酰亚胺、1‑3份的增塑剂、0.1‑0.2份的引发剂以及复合抗氧剂1‑2份按照质量份制备而成；所述复合抗氧剂由三聚氰胺和抗氧剂245复配而成。本发明利用三聚氰胺与抗氧剂245作为复合抗氧剂使用，能够明显提高聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的耐热老化性能。在此基础上，使用邻苯二甲酸二异壬酯能够较好的使聚甲基丙烯酸甲酯韧性、塑性增加，降低其结晶性。使用N‑苯基马来酰亚胺能够进一步的提高聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的拉伸、抗冲击、耐热老化性能，大大的拓宽了聚甲基丙烯酸甲酯的应用范围。

Description

一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)，又称做压克力、亚克力或有机玻璃等，其具有高透明度、成本低、易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。
聚甲基丙烯酸甲酯是甲基丙烯酸本体聚合的产物，为硬质无色透明材料，密度为1.18-1.19g/cm3，拉伸强度50-77MPa，弯曲强度到90-130MPa，具有优良的耐气候性、化学稳定性和加工性能，但耐热性、冲击性能差，在应力下易开裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的聚甲基丙烯酸甲酯强度一般，硬度低、冲击性能差等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明一方面公开了一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其由100-150份的甲基丙烯酸甲酯、10-40份的N-苯基马来酰亚胺、1-3份的增塑剂、0.1-0.2份的引发剂以及复合抗氧剂1-2份按照质量份制备而成；所述复合抗氧剂由三聚氰胺和抗氧剂245复配而成。
作为本发明进一步的方案：所述引发剂包括过氧化苯甲酰、偶氮二异丁晴中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯，其纯度≥99％。
作为本发明进一步的方案：所述三聚氰胺的平均粒径为3000-5000目。
作为本发明进一步的方案：所述三聚氰胺和抗氧剂245的质量比为1：1。
本发明另一方面公开了如上述所述的一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:按照质量份称取甲基丙烯酸甲酯、N-苯基马来酰亚胺、邻苯二甲酸二异壬酯、引发剂、三聚氰胺、抗氧剂245混合均匀，于80℃-90℃，真空脱气泡5-30分钟，得到混合浆液；
S2:将所述混合浆液负压吸入到密闭模具中，浸润完全后，在40-50℃条件下保温，得到呈固态弹性体的预聚合产物；
S3:将预聚合产物从密闭模具中取出并放在平板硫化机上，经过100℃-120℃条件下保温、冷却至室温，即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
进一步的：所述步骤S2中的保温时长为6-12小时。
进一步的：所述步骤S3中的保温时长为2-3小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用三聚氰胺与抗氧剂245作为复合抗氧剂使用，能够明显提高聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的耐热老化性能。在此基础上，使用邻苯二甲酸二异壬酯能够较好的使聚甲基丙烯酸甲酯韧性、塑性增加，降低其结晶性。使用N-苯基马来酰亚胺能够提高聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的拉伸、抗冲击、耐热老化性能，大大的拓宽了聚甲基丙烯酸甲酯的应用范围。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中采用的原料具体信息如下：
N-苯基马来酰亚胺上海凯赛化工；
甲基丙烯酸甲酯山东初鑫化工；
过氧化苯甲酰、偶氮二异丁晴生产商为济南易盛树脂有限公司；
邻苯二甲酸二异壬酯上海阿拉丁生化科技；
三聚氰胺的平均粒径为4000目，苏州友高精细化工；
抗氧剂245生产商为南京米兰化工；
其余所有材料均为市售常规常用产品。
可以理解的是，以上原料试剂仅为本发明一些具体实施方式的示例，使得本发明的技术方案更加清楚，并不代表本发明仅能采用以上试剂，具体以权利要求书中的范围为准。此外，实施例和对比例中所述的“份”，如无特别说明，均指质量份。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
实施例1
称取100份甲基丙烯酸甲酯、10份N-苯基马来酰亚胺、1份邻苯二甲酸二异壬酯、0.1份偶氮二异丁晴、0.5份三聚氰胺、0.5份抗氧剂245混合均匀，于80℃下，真空脱气泡30分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在40℃下保温12小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于100℃保温3小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
实施例2
称取120份甲基丙烯酸甲酯、20份N-苯基马来酰亚胺、2份邻苯二甲酸二异壬酯、0.15份偶氮二异丁晴、0.8份三聚氰胺、0.8份抗氧剂245混合均匀，于85℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在45℃下保温10小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于110℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
实施例3
称取150份甲基丙烯酸甲酯、40份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、1份三聚氰胺、1份抗氧剂245混合均匀，于90℃下，真空脱气泡20分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
实施例4
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、1份三聚氰胺、1份抗氧剂245混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例1
称取140份甲基丙烯酸甲酯、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、1份三聚氰胺、1份抗氧剂245混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例2
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、2份三聚氰胺混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例3
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、2份三聚氰胺混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例4
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、2份抗氧剂245混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例5
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、1份三聚氰胺、1份抗氧剂1010混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例6
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、1份三聚氰胺、1份抗氧剂DLTDP混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
对比例7
称取110份甲基丙烯酸甲酯、30份N-苯基马来酰亚胺、3份邻苯二甲酸二异壬酯、0.2份过氧化苯甲酰、1份抗氧剂DSTDP、1份抗氧剂DLTDP混合均匀，于90℃下，真空脱气泡10分钟，得到粘度适中的浆液。将浆液负压吸入密闭模具中，浸润完全后，在50℃下保温6小时，得到预聚合产物。将该预聚合产物从模具中取出，放在平板硫化机上，于120℃保温2小时，冷却至室温即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
将实施例1-4以及对比例1-6得到的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料通过ASTM标准注塑成标准样条，样条尺寸(长度×宽度×厚度)分别为：拉伸样条(哑铃型)，170mm×13mm×3.2mm；缺口冲击样条，127mm×13mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5。
对样条进行性能测试，测试项目及标准如下所示，测试结果如表1所示。
缺口冲击强度：按ASTM D 6110标准测试；
拉伸强度：按ASTM D 638标准测试，拉伸速度5mm/min；
透光率测试：标准为GB/T 2680-94；
耐热老化性能，使用鼓风式恒温干燥箱，设定材料老化温度为100℃(温度的波动度和均与度为±1℃)，持续时间240小时。通过目视样条外观情况进行判断，外观越是浑浊，则耐老化性能越差。
表1
Figure BDA0003165092300000061
通过表1可知，本发明利用三聚氰胺与抗氧剂245作为复配抗氧剂使用，能够明显提高聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的耐热老化性能。在此基础上，使用N-苯基马来酰亚胺能够进一步的提高聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的拉伸、抗冲击、耐热老化性能，大大的拓宽了聚甲基丙烯酸甲酯的应用范围。具体的，结合实施例4、对比例2-3来看，单独使用三聚氰胺或抗氧剂245作为抗氧剂制得的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的透光率均不敌实施例4，说明三聚氰胺和抗氧剂245复配具有协同综效。另外，对比例4-6采用了其他一种或两种抗氧剂，得到的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料在进行耐热老化试验后的透光率也不如实施例4的优秀，耐热老化性能也次于实施例4，说明三聚氰胺或抗氧剂245二者复配具有特定的抗氧化效用。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，其由100-150份的甲基丙烯酸甲酯、10-40份的N-苯基马来酰亚胺、1-3份的增塑剂、0.1-0.2份的引发剂以及复合抗氧剂1-2份按照质量份制备而成；所述复合抗氧剂由三聚氰胺和抗氧剂245复配而成。
2.根据权利要求1所述的一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述引发剂包括过氧化苯甲酰、偶氮二异丁晴中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯，其纯度≥99％。
4.根据权利要求1所述的一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述三聚氰胺的平均粒径为3000-5000目。
5.根据权利要求1所述的一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，所述三聚氰胺和抗氧剂245的质量比为1：1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:按照质量份称取甲基丙烯酸甲酯、N-苯基马来酰亚胺、邻苯二甲酸二异壬酯、引发剂、三聚氰胺、抗氧剂245混合均匀，于80℃-90℃，真空脱气泡5-30分钟，得到混合浆液；
S2:将所述混合浆液负压吸入到密闭模具中，浸润完全后，在40-50℃条件下保温，得到预聚合产物；
S3:将预聚合产物从密闭模具中取出并放在平板硫化机上，经过100℃-120℃条件下保温、冷却至室温，即得聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的保温时长为6-12小时。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的保温时长为2-3小时。
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