CN113493537B - 一种耐低温pmma增韧剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐低温PMMA增韧剂,所述的耐低温PMMA增韧剂采用己内酯改性的丙烯酸酯与MMA单体共聚制备,显著的提高其低温柔韧性。所述的PMMA增韧剂各原料各组分为:MMA60‑90份,己内酯改性的丙烯酸酯10‑35份,引发剂0.1‑0.3份,抗氧剂0.3‑0.5份,反应溶剂200‑300份;本发明的PMMA增韧剂具有良好的柔韧性,工艺简单,利于工业化。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,具体为一种耐低温PMMA增韧剂。
背景技术
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),也叫亚克力或有机玻璃,有非常好的透明性,透明度高达92%左右,易于被染料着色。PMMA还有良好的耐候性、较高的光泽度以及较好的耐高温性能。因此,PMMA广泛应用于商业、建筑、轻工、化工等行业。虽然PMMA的机械强度很高,甚至超过部分工程塑料,但是其断裂伸长率仅为2%-3%,属于硬而脆的材料。市面上现有的PMMA增韧剂普遍增韧效果差、耐低温性不好、相容性也较差。
丙烯酸羟乙酯(HEA)也是丙烯酸酯的一种,通常应用于涂料及粘合剂领域,可与丙烯酸及酯等共聚,但其均聚产物也是显脆性,无法满足低温增韧的需要。
发明内容
本发明的目的是制备一种特殊的耐低温增韧剂,利用具有柔韧性及一定的记忆性的己内酯,改善PMMA的韧性和耐低温性能。
一种耐低温PMMA增韧剂,所述耐低温PMMA增韧剂包括P(CLHA-MMA),其中CLHA为己内酯改性的丙烯酸酯,MMA为甲基丙烯酸甲酯,P(CLHA-MMA)的结构式为:
其中R为脂肪族取代基,a为己内酯改性的丙烯酸酯基团的数量,a的取值范围在100-200;b为甲基丙烯酸甲酯基团的数量,b的取值范围在500-1000;n为己内酯基团的数量,n=2。
进一步地,所述耐低温PMMA增韧剂还包括抗氧剂,耐低温PMMA增韧剂的组分与质量比例为:P(CLHA-MMA)95-100份;抗氧剂0.3-0.5份。
进一步地,所述抗氧剂为抗氧剂168。
进一步地,所述耐低温PMMA增韧剂的制备方法包括如下步骤:
S1:称取甲基丙烯酸甲酯65-90份、己内酯改性的丙烯酸酯10-35份混合均匀,得到单体混合液A;
S2:取部分反应溶剂,将引发剂溶于部分反应溶剂中,超声混合均匀,制备预制反应溶剂B,反应溶剂B加入至剩余的反应溶剂中,在反应釜中搅拌混合,然后滴入单体混合液A;反应2h后,升高温度,继续反应2h后冷却降温;将所得产物旋蒸除去溶剂,得到耐低温PMMA增韧剂。
进一步地,所述S3中引发剂为0.1-0.3份;总反应溶剂为200-300份。
进一步地,所述耐低温PMMA增韧剂的制备方法的S3中,溶剂A加入釜中搅拌混合的温度维持在70-80℃,搅拌转速维持在100-150rpm。
进一步地,所述耐低温PMMA增韧剂的制备方法的S3中,反应2h后,将反应温度升高5℃再继续反应。
进一步地,所述己内酯改性的丙烯酸酯的结构式为:
其中R基为H原子或者甲基,n=2。
进一步地,所述引发剂为偶氮二异丁腈。
进一步地,所述反应溶剂为甲苯。
本发明具有的有益效果:
(1)添加该增韧剂可以改善PMMA的柔韧性及耐低温性能;
(2)该增韧剂生产工艺简单,容易实现大规模生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明,但本发明并不限于此,具体保护范围见权利要求。
测试方法:根据GB/T1040-1992通过万能拉力机进行拉伸强度及断裂伸长率的测试。
根据GB/T1043-2008通过简支梁摆锤冲击试验机进行缺口冲击强度的测试。
产物的数均分子量Mn、Mw和Mw/Mn由GPC法测定,以四氢呋喃为流动相,以聚苯乙烯为标准参照物。
产物的原料残留物含量由GC气相色谱法测定,以氮气为流动相。
实施例1
(1)将0.1份引发剂溶于50份甲苯中,超声混合均匀待用;
(2)称取MMA 65份,HA335份混合均匀待用;
(3)向反应釜中加入200份甲苯,然后将(1)中含引发剂的甲苯加入釜中,反应釜搅拌速度维持100-150rpm,反应釜温度维持70-80℃,将准备的(2)的单体混合液缓慢滴加,约半小时滴加完成;反应2h后,补加0.1-0.2份引发剂,升高5℃,继续反应2h后冷却降温;
(4)将所得产物旋蒸除去甲苯,所得产品即为耐低温PMMA增韧剂样品1。
实施例2
(1)将0.2份偶氮二异丁腈、0.3份抗氧剂168溶于50份甲苯中,超声混合均匀待用;
(2)称取MMA 70份,HA330份混合均匀待用;
(3)向反应釜中加入200份甲苯,然后将(1)中含引发剂的甲苯加入釜中,反应釜搅拌速度维持100-150rpm,反应釜温度维持70-80℃,将准备的(2)的单体混合液缓慢滴加,约半小时滴加完成;反应2h后,补加0.1-0.2份引发剂,升高5℃,继续反应2h后冷却降温;
(4)将所得产物旋蒸除去甲苯,所得产品即为耐低温PMMA增韧剂样品2。
实施例3
(1)将0.3份引发剂溶于50份甲苯中,超声混合均匀待用;
(2)称取MMA 75份,HA325份混合均匀待用;
(3)向反应釜中加入150份甲苯,然后将(1)中含引发剂的甲苯加入釜中,反应釜搅拌速度维持100-150rpm,反应釜温度维持70-80℃,将准备的(2)的单体混合液缓慢滴加,约半小时滴加完成;反应2h后,补加0.1-0.2份引发剂,升高5℃,继续反应2h后冷却降温;
(4)将所得产物旋蒸除去甲苯,所得产品即为耐低温PMMA增韧剂样品3。
实施例4
(1)将0.1份偶氮二异丁腈、0.5份抗氧剂168溶于50份甲苯中,超声混合均匀待用;
(2)称取MMA 80份,HA320份混合均匀待用;
(3)向反应釜中加入200份甲苯,然后将(1)中含引发剂的甲苯加入釜中,反应釜搅拌速度维持100-150rpm,反应釜温度维持70-80℃,将准备的(2)的单体混合液缓慢滴加,约半小时滴加完成;反应2h后,补加0.1-0.2份引发剂,升高5℃,继续反应2h后冷却降温;
(4)将所得产物旋蒸除去甲苯,所得产品即为耐低温PMMA增韧剂样品4。
实施例5
(1)将0.2份偶氮二异丁腈、0.5份抗氧剂168溶于50份甲苯中,超声混合均匀待用;
(2)称取MMA 85份,HA315份混合均匀待用;
(3)向反应釜中加入150份甲苯,然后将(1)中含引发剂的甲苯加入釜中,反应釜搅拌速度维持100-150rpm,反应釜温度维持70-80℃,将准备的(2)的单体混合液缓慢滴加,约半小时滴加完成;反应2h后,补加0.1-0.2份引发剂,升高5℃,继续反应2h后冷却降温;
(4)将所得产物旋蒸除去甲苯,所得产品即为耐低温PMMA增韧剂样品5。
实施例6
(1)将0.3份偶氮二异丁腈、0.5份抗氧剂168溶于50份甲苯中,超声混合均匀待用;
(2)称取MMA 90份,HA310份混合均匀待用;
(3)向反应釜中加入250份甲苯,然后将(1)中含引发剂的甲苯加入釜中,反应釜搅拌速度维持100-150rpm,反应釜温度维持70-80℃,将准备的(2)的单体混合液缓慢滴加,约半小时滴加完成;反应2h后,补加0.1-0.2份引发剂,升高5℃,继续反应2h后冷却降温;
(4)将所得产物旋蒸除去甲苯,所得产品即为耐低温PMMA增韧剂样品6。
将上述各实施例所得的PMMA增韧剂分别以PMMA增韧剂25份,PMMA 75份,其他助剂0.5份的比例高速混合均匀,通过挤出机和切粒机制得增韧改性的PMMA粒子。
将上述所得的增韧改性的PMMA粒子分别通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击试样。
实施例7
将上述所得的增韧改性的PMMA粒子分别通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击试样。
同时将A-866增韧剂同时将A-866增韧剂以A-866:PMMA为25份:75份的比例添加至PMMA之中,通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击对照组样品,置入冰箱保鲜层冷冻24h待用。
同时取同等份量的PMMA,通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击空白组样品,置入冰箱保鲜层冷冻24h待用。
将实施例1-6制得的样品1-6置入冰箱保鲜层冷冻24h待用。根据GB/T1040-1992通过万能拉力机进行拉伸强度及断裂伸长率的测试。根据GB/T1043-2008通过简支梁摆锤冲击试验机进行缺口冲击强度的测试。
不同的MMA、HA3的用量比例的测试结果如下:
表一常温(25℃)下样品1-6的各项实验数据
表二低温(0-5℃)下样品1-6的各项实验数据
从以上表一、表二可以看出,本发明提供的增韧剂与市面上应用较多的A-866增韧剂相比,冲击强度更高,断裂伸长率更低,本发明提供的增韧剂具有更好的增韧效果和良好的耐低温性能。
实施例8
将实施例3所得的PMMA增韧剂分别以表三的比例添加至PMMA之中,高速混合均匀,通过挤出机和切粒机制得增韧改性的PMMA粒子,并分别通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击样品7-11,将样品7-11置入冰箱保鲜层冷冻24h待用。
同时将A-866增韧剂以A-866:PMMA为25份:75份的比例添加至PMMA之中,高速混合均匀,通过挤出机和切粒机制得增韧改性的PMMA粒子,并通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击对照组样品,置入冰箱保鲜层冷冻24h待用。
同时取同等份量的PMMA,通过挤出机和切粒机制得增韧改性的PMMA粒子,并通过注塑机制作成1B型哑铃试样和缺口冲击空白组样品,置入冰箱保鲜层冷冻24h待用。
根据GB/T1040-1992通过万能拉力机进行拉伸强度及断裂伸长率的测试。根据GB/T1043-2008通过简支梁摆锤冲击试验机进行缺口冲击强度的测试。
表三样品7-11中PMMA增韧剂、PMMA、其他助剂的成分比例表
不同的PMMA、增韧剂的用量比例的测试结果如下:
表四常温(25℃)下样品7-11的各项实验数据
表五低温(0-5℃)下样品7-11的各项实验数据
从表三、表四对比,相比于未添加增韧剂的PMMA样品和添加了A-866的样品,本发明公开的增韧剂起到明显增韧效果,在低温环境下表现良好。
以上所述,仅是本发明的优选实施例,并非对本发明做任何形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或者修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (9)
2.如权利要求1所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子,其特征在于,所述耐低温PMMA增韧剂还包括抗氧剂,耐低温PMMA增韧剂的组分与质量比例为:P(CLHA-MMA)95-100份,抗氧剂0.3-0.5份。
3.如权利要求2所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子,其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂168。
4.一种如权利要求1-3任一所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子的制备方法,其特征在于,所述耐低温PMMA增韧剂的制备方法包括如下步骤:
S1:称取甲基丙烯酸甲酯 65-90份、己内酯改性的丙烯酸酯10-35份混合均匀,得到单体混合液A;
S2:取部分反应溶剂,将引发剂和抗氧剂溶于部分反应溶剂中,超声混合均匀,制备预制反应溶剂B,反应溶剂B加入至剩余的反应溶剂中,在反应釜中搅拌混合,然后滴入单体混合液A;在70-80℃反应2h后,升高温度5℃,继续反应2h后冷却降温;将所得产物旋蒸除去溶剂,得到耐低温PMMA增韧剂;
其中R为脂肪族取代基或H原子,a为己内酯改性的丙烯酸酯基团的数量,a的取值范围在100-200;b为甲基丙烯酸甲酯基团的数量,b的取值范围在500-1000;n为己内酯基团的数量,n=2。
5.如权利要求4所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子的制备方法,其特征在于,所述S2中,所述抗氧剂为0.3-0.5份,抗氧剂包括抗氧剂168;所述S2中引发剂为0.1-0.3份;总反应溶剂为200-300份。
6.如权利要求4所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子的制备方法,其特征在于,所述耐低温PMMA增韧剂的制备方法的S2中,溶剂A加入釜中搅拌混合的温度维持在70-80℃,搅拌转速维持在100-150rpm。
8.如权利要求4所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子的制备方法,其特征在于,所述引发剂为偶氮二异丁腈。
9.如权利要求4所述的包含耐低温PMMA增韧剂的PMMA粒子的制备方法,其特征在于,所述反应溶剂为甲苯。
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2021
- 2021-08-03 CN CN202110884914.9A patent/CN113493537B/zh active Active
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