CN114395202A - 抗菌高强度亚克力板及其制备方法 - Google Patents

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CN114395202A CN202210080830.4A CN202210080830A CN114395202A CN 114395202 A CN114395202 A CN 114395202A CN 202210080830 A CN202210080830 A CN 202210080830A CN 114395202 A CN114395202 A CN 114395202A
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Abstract

本发明提供了一种抗菌高强度亚克力板及其制备方法。该抗菌高强度亚克力板，按重量份计，包括以下原料：75‑85份高分子量丙烯酸酯聚合体、15‑25份改性超细玻璃纤维粉。通过在超细玻璃纤维上接枝四甲基二乙烯基二硅氧烷、1‑乙烯基咪唑实现了玻璃纤维和丙烯酸聚合物的紧密交联，并使得所制造的亚克力板具有抗菌性。本发明所提供的抗菌高强度亚克力板具有极高的强度和优异的抗菌性能。

Description

抗菌高强度亚克力板及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机玻璃领域，尤其是抗菌高强度亚克力板的制备方法。
背景技术
“亚克力”是一个音译词，英文是ACRYLIC。它是一种化学材料，化学名叫做“PMMA”，属聚丙烯酸酯类，是一种重要的热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，易染色，易加工，外观优美等特点，在应用行业亚克力的原材料一般以颗粒、板材、管材等形式出现。亚克力又称特殊处理的有机玻璃，它具有极好的光学透明性，通常透光率在93.0％左右，雾度低于2.0％，可媲美传统的无机硅酸盐玻璃。其应用范围非常广泛。在建筑领域，PMMA是良好的装潢用材，如楼梯扶栏、安全门窗、装饰顶等；在日常生活方面，PMMA可用作家用电器液晶显示屏的背光扩散板，还可用于制造浴缸、洗脸盆等生活日用品；在交通运输领域，PMMA常用于汽车、飞机等的采光部件；在通讯领域，PMMA可以作为光纤的内芯材料。
市场上，亚克力板材色彩丰富，种类繁多，但大多强度韧性不高，板材容易变形，且表面易产生划痕。此外，划痕也易造成细菌滋生与积累，不利于人们的身体健康，亚克力板的强度和抗菌性能是迫切需要提升的两个方面。
CN 112831145 A公开了一种高强度高透光亚克力板材及其制备方法，其以蜂窝片状结构的玻璃纤维为骨架，通过纳米碳酸钙、纳米石墨烯、纳米碳化硅与萤石粉共同作用，大幅提升了亚克力板的强度及韧性，其中，起主要作用的是玻璃纤维。玻璃纤维能够增强塑料的强度，这早已经成为一种公知常识，但是，目前市面上常见的玻璃纤维直径较大，强度较低、性能较差，不易和塑料较好的融合，以玻纤为中心，由于融合不紧密，在强相互作用力下易发生位移，影响亚克力板的强度，导致亚克力板强度降低。
CN 111040354 A也公开了一种亚克力板及其制备工艺，其采用为聚酯纤维、苎麻纤维与玻璃纤维复配，利用聚酯纤维弥补了玻璃纤维性脆的缺陷，且用于增强亚克力板，并提高亚克力板的抗氧化性，苎麻纤维弥补了玻璃纤维耐磨性差的缺陷，且用于为亚克力板增韧，而玻璃纤维增强了亚克力板的耐热性以及抗腐蚀等性能；改性纤维复配物提高了亚克力板的韧性，从而提高其强度等性能。但是，其依然无法回避玻璃纤维直径较大，强度较低、性能较差，不易和亚克力板较好的融合的问题。此外，目前市面上亚克力板的抗菌性能主要依靠添加有机或无机抗菌剂来实现，不仅影响亚克力板的透明度，也影响其强度。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种抗菌高强度亚克力板及其制备方法。
一种抗菌高强度亚克力板，按重量份计，包括以下原料：75-85份高分子量丙烯酸酯聚合体、15-25份改性超细玻璃纤维粉。
所述高分子量丙烯酸酯聚合体的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份计，将1-2份碳酸镁和98-99份水混合，持续以120-160r/min速率搅拌，得到溶剂A；
S2按重量份计，将99-99.9份丙烯酸单体和0.1-1.0份催化剂混合，得到反应物；
S3按重量份计，将10-20份步骤S2制得的反应物加入到50-100份步骤S1制得的溶剂A中，持续以120-160r/min速率搅拌，得到反应体系；
S4加热步骤S3得到的反应体系至60-80℃反应1.6-2.4h，得到粗产物；
S5用3wt％-5wt％的稀硫酸洗涤S4所制得的粗产物，过滤取滤饼，再水洗，干燥，得到所述高分子量丙烯酸酯聚合体。
所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯按质量比(60-70):(5-10):(20-35)混合。
所述催化剂由N,N-二甲基甲酰胺、五水合硫酸铜按质量比(80-100):(1-2)混合。
所述改性超细玻璃纤维粉的制备方法，包括以下步骤：
N1将平板玻璃、碳酸钠，助熔剂按质量比(45-55):(1-2):(5-10)混合，在1300-1500℃下熔融15-25min，获得高温玻璃液；
N2对步骤N1制得的高温玻璃液进行澄清和均化后，降温至1000-1100℃，然后将其注入高速旋转的离心盘中，离心盘转速2600-2800r/min、侧壁孔径为0.6-0.8mm、温度为860-940℃，高温玻璃液通过侧壁空隙被甩出，并经过高速高温垂直气流拉丝，得到未冷却的玻璃纤维，所述气流温度为1100-1400℃、气流速度为200-260m/s；
N3对步骤N2所制得的未冷却的玻璃纤维进行冷气流低温处理，使其完全细化定形，所述的冷气流温度为20-40℃、流速为80-120m/s，得到超细玻璃纤维，将所述超细玻璃纤维粉碎，得到超细玻璃纤维粉，长度为100-200μm，直径为4-7μm；
N4将步骤N3制得的超细玻璃纤维粉按浴比1g:(8-12)mL浸入酸液中，以80-120r/min转速搅拌0.5-1h，过滤、洗涤、干燥，得到酸处理超细玻璃纤维粉；
N5将步骤N4制得的酸处理超细玻璃纤维粉、三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛、改性剂按质量比(1-2):(0.01-0.1):(10-20)混合，在60-90℃密闭条件下以80-120r/min转速搅拌10-20min，同时辅以超声处理，所述超声的功率为500-800W，频率为40-60kHz，得到所述改性超细玻璃纤维粉，长度为100-200μm，直径为4-7μm。
所述助熔剂由偏硼酸锂、四硼酸锂按质量比(75-85):(15-25)混合而成。
所述酸液由25wt％氢氟酸、85wt％磷酸、水按质量比(4-8)：(2-4)：(85-95)混合而成。
所述改性剂由四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-乙烯基咪唑按质量比(10-20):(0.8-1)混合而成。
一种抗菌高强度亚克力板的制备方法，包括以下步骤：
在240-260℃无氧条件下，按重量份计，将75-85份高分子量丙烯酸酯聚合体以180-220r/min转速搅拌5-15min，然后加入15-25份改性超细玻璃纤维粉，持续以180-220r/min转速搅拌10-20min，然后浇铸成型，得到所述高强度抗菌亚克力板。
本发明所采用的抗菌高强度亚克力板的制备方法，亦可向其中添加抗紫外剂、增色剂等多种添加剂，不仅限于高分子量丙烯酸酯聚合体和改性超细玻璃纤维。
亚克力板作为一种玻璃的替代品，提升其强度是其发展的必然需求。目前，已有很多对其进行改性的方案被公开，主要分为三种：(1)添加各种添加剂如二氧化硅、蒙拓土、纳米颗粒等，这是最广泛，也是成本最低廉的改性方式；(2)将亚克力板所用的原料甲基丙烯酸树脂与其它树脂进行复配，例如混入一定比例的聚丙烯、聚氨酯等；(3)直接对甲基丙烯酸树脂进行改性，在甲基丙烯酸树脂上接枝各种功能性官能团，或者提升甲基丙烯酸树脂的聚合度，通过提高聚合分子量提升其强度。这三种方式都会在一定程度上影响亚克力板的透明度，其中玻璃纤维作为一种极佳的添加剂进入人们的视线，其对亚克力板的透明度影响极小，同时，玻璃纤维的添加又能极大的提升亚克力板的强度。但是，通过添加玻璃纤维提升亚克力板强度也存在一些难题，最关键的是，由于玻璃纤维表面光滑，且并无能够和丙烯酸树脂交联的基团，其难以实现和丙烯酸树脂的紧密接触，在强相互作用力下，玻璃纤维会发生位移，从而导致其内部产生雾状裂纹。因此，对玻璃纤维进行改性，提升其强度和丙烯酸树脂的交联性对于提升亚克力板的强度十分有益。
本发明首先在甲基丙烯酸甲酯原料中添加2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，由于甲基丙烯酸甲酯聚合方式为线性聚合，其聚合大分子多为直链，因此，链与链之间连接不紧密，表现出来的性质为脆，极易断裂，但是甲基丙烯酸甲酯与2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯的聚合方式为交联，甲基丙烯酸甲酯聚合链能够以2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯为中性形成交联网络，极大的提升了了其韧性，间接的提升了所制造出的亚克力板的抗冲击能力；我们又在原料中补充了一部分的甲基丙烯酸丁酯，进一步增加了丙烯酸酯链的强度，增加了所制造的亚克力板的硬度。其次，本发明采用悬浮聚合法，进行甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯的聚合交联，形成了较大分子量的聚合物，进一步提升了制造出的亚克力板的硬度。
此外，我们选择了对亚克力板透明度影响最小的玻璃纤维作为添加剂，通过气流拉丝的方法，制得了直径超细的玻璃纤维，直径仅为4-7μm，玻璃纤维越细，其原子排列越紧密规则，玻璃纤维的强度越大，在亚克力板中起到的支撑了越大；但是，这也代表其表面越光滑，难以和丙烯酸酯接枝。所以我们采用酸液对所制得的超细玻璃纤维进行蚀刻，使其表面变得粗糙，产生更多的接触位点，增大超细玻璃纤维和丙烯酸酯间的摩擦力。但是，氢氟酸蚀刻超细玻璃纤维存在一个问题，会使超细玻璃纤维强度下降，变脆，降低其支撑力，而磷酸蚀刻能力较弱，腐蚀速度慢，腐蚀效果差，所以本发明采用氢氟酸和磷酸复配蚀刻超细玻璃纤维，得到了强度较高且表面存在大量缺陷的超细玻璃纤维。进一步的，本发明采用四甲基二乙烯基二硅氧烷对氢氟酸蚀刻后的超细玻璃纤维表面进行处理，利用四甲基二乙烯基二硅氧烷中的硅氧原子对超细玻璃纤维表面的蚀痕进行填充，一定程度上弥补了超细玻璃纤维的强度损失，并且利用四甲基二乙烯基二硅氧烷上的乙烯键和丙烯酸酯中的乙烯键反应，通过化学键合的方式，实现超细玻璃纤维与丙烯酸酯的接枝，大大增强了丙烯酸酯与超细玻璃纤维间的作用力，增强了超细玻璃纤维的支撑作用。
为了在不影响亚克力板透明度的情况下进一步增加亚克力板的功能性，采用1-乙烯基咪唑和四甲基二乙烯基二硅氧烷对超细玻璃纤维进行改性，由于咪唑分子中氮原子电子云密度较大，对于氮原子连接的乙烯基团起到活化作用，再采用三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛催化剂活化四甲基二乙烯基二硅氧烷中的乙烯基，使得1-乙烯基咪唑与四甲基二乙烯基二硅氧烷发生烷基化反应，实现接枝，咪唑基团具有极强的抗菌性，赋予了亚克力板较强的抗菌性能。
通过上述方式制备得到的亚克力板具有极高的强度和优异的抗菌性能。
本发明有益效果：
1.本发明通过悬浮聚合法合成出了大分子量的丙烯酸聚合物颗粒，并采用甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯的配比，提升了产品的抗冲击性能。
2.本发明通过对添加的玻璃纤维从形貌及表面改性，既通过物理手段制得超细玻璃纤维，极大的提升了其强度，进一步通过接枝四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-乙烯基咪唑实现了玻璃纤维和丙烯酸聚合物的紧密交联，同时咪唑基团能够起到很好的杀菌作用。
3.本发明所提供的抗菌高强度亚克力板由高分子量丙烯酸酯聚合体、改性超细玻璃纤维混熔而成，具有极高的强度和优异的抗菌性能。
具体实施方式
2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，CAS号：52628-03-2。
平板玻璃，采用普通的钠钙硅酸盐浮法玻璃，其主要成分为72.8％SiO2、13.86％Na2O、8.61％CaO、3.42％MgO、0.84％Al2O3、0.12％K2O、0.35％其它。
四甲基二乙烯基二硅氧烷，CAS号：2627-95-4。
三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛，CAS号：123927-75-3。
1-乙烯基咪唑，CAS号：1072-63-5。
市售玻璃纤维粉，直径：11-17μm，长度：100-200μm，五河县维佳复合材料有限公司。
实施例1
一种抗菌高强度亚克力板，按重量份计，包括以下原料：80份高分子量丙烯酸酯聚合体、20份超细玻璃纤维粉。
所述高分子量丙烯酸酯聚合体的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份计，将1份碳酸镁和99份水混合，持续以120r/min速率搅拌，得到溶剂A；
S2按重量份计，将99.6份丙烯酸单体和0.4份催化剂混合，得到反应物；
S3按重量份计，将15份步骤S2制得的反应物加入到75份步骤S1制得的溶剂A中，溶剂A始终以140r/min速率搅拌，得到反应体系；
S4将步骤S3得到的反应体系加热至70℃反应2.0h，得到粗产物；
S5用4wt％的稀硫酸洗涤步骤S4制得的粗产物，过滤，再水洗，干燥，得到所述高分子量丙烯酸酯聚合体。
所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯按质量比65:8:30混合。
所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、五水合硫酸铜按质量比100:1混合。
所述超细玻璃纤维粉的制备方法，包括以下步骤：
N1将平板玻璃、碳酸钠，助熔剂按质量比50:1.5:7混合，在1400℃下熔融20min，获得高温玻璃液；
N2对步骤N1制得的高温玻璃液进行澄清和均化后，降温至1050℃，然后将其注入高速旋转的离心盘中，所述的离心盘转速2800r/min、侧壁孔径为0.7mm、温度为900℃，高温玻璃液通过侧壁空隙被甩出，并经过高速高温垂直气流拉丝，得到未冷却的玻璃纤维，所述的气流温度为1300℃、气流速度为240m/s；
N3对步骤N2所制得的未冷却的玻璃纤维进行冷气流低温处理，使其完全细化定形，所述的冷气流温度为30℃、流速为100m/s，得到超细玻璃纤维，将所述超细玻璃纤维粉碎，得到超细玻璃纤维粉，长度为180μm，直径为6μm。
所述助熔剂由偏硼酸锂、四硼酸锂按质量比80:20混合而成。
一种抗菌高强度亚克力板的制备方法，包括以下步骤：
在250℃无氧条件下，按重量份计，将80份高分子量丙烯酸酯聚合体以200r/min转速搅拌10min，然后加入20份超细玻璃纤维粉，持续以200r/min转速搅拌15min，然后浇铸成型，得到所述高强度抗菌亚克力板。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：采用改性超细玻璃纤维粉代替超细玻璃纤维粉。
所述改性超细玻璃纤维粉的制备方法，包括以下步骤：
N1将平板玻璃、碳酸钠，助熔剂按质量比50:1.5:7混合，在1400℃下熔融20min，获得高温玻璃液；
N2对步骤N1制得的高温玻璃液进行澄清和均化后，降温至1050℃，然后将其注入高速旋转的离心盘中，所述的离心盘转速2800r/min、侧壁孔径为0.7mm、温度为900℃，高温玻璃液通过侧壁空隙被甩出，并经过高速高温垂直气流拉丝，得到未冷却的玻璃纤维，所述的气流温度为1300℃、气流速度为240m/s；
N3对步骤N2所制得的未冷却的玻璃纤维进行冷气流低温处理，使其完全细化定形，所述的冷气流温度为30℃、流速为100m/s，得到超细玻璃纤维，将所述超细玻璃纤维粉碎，得到超细玻璃纤维粉，长度为180μm，直径为6μm；
N4将步骤N3制得的超细玻璃纤维粉按浴比1g:10mL浸入酸液中，以100r/min转速搅拌0.6h，过滤取滤饼、洗涤、干燥，得到酸处理超细玻璃纤维粉；
N5将步骤N4制得的酸处理超细玻璃纤维粉、三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛、改性剂按质量比1.6:0.06:16混合，在80℃密闭条件下以100r/min转速搅拌15min，同时辅以超声处理，所述超声功率为600W、频率为50kHz的，得到所述改性超细玻璃纤维粉，长度为180μm，直径为6μm。
所述助熔剂由偏硼酸锂、四硼酸锂按质量比80:20混合而成。
所述酸液由25wt％氢氟酸、85wt％磷酸、水按质量比5：3：92混合而成。
所述改性剂由四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-乙烯基咪唑按质量比19:0.9混合而成。
实施例3
与实施例2基本相同，区别仅在于：
所述改性超细玻璃纤维粉的制备方法，包括以下步骤：
N1将平板玻璃、碳酸钠，助熔剂按质量比50:1.5:7混合，在1400℃下熔融20min，获得高温玻璃液；
N2对步骤N1制得的高温玻璃液进行澄清和均化后，降温至1050℃，然后将其注入高速旋转的离心盘中，所述的离心盘转速2800r/min、侧壁孔径为0.7mm、温度为900℃，高温玻璃液通过侧壁空隙被甩出，并经过高速高温垂直气流拉丝，得到未冷却的玻璃纤维，气流温度为1300℃、气流速度为240m/s；
N3对步骤N2所制得的未冷却的玻璃纤维进行冷气流低温处理，使其完全细化定形，所述的冷气流温度为30℃、流速为100m/s，得到超细玻璃纤维，将所述超细玻璃纤维粉碎，得到超细玻璃纤维粉，长度为180μm，直径为6μm；
N4将步骤N3制得的超细玻璃纤维粉按浴比1g:10mL浸入酸液中，以100r/min转速搅拌0.6h，过滤取滤饼、洗涤、干燥，得到酸处理超细玻璃纤维粉；
N5将步骤N4制得的酸处理超细玻璃纤维、三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛、改性剂按质量比1.6:0.06:16混合，在80℃密闭条件下以100r/min转速搅拌15min，同时辅以超声处理，所述超声功率为600W，频率为50kHz，得到所述改性超细玻璃纤维粉，长度为100-200μm，直径为6μm。
所述助熔剂由偏硼酸锂、四硼酸锂按质量比80:20混合而成。
所述酸液由25wt％氢氟酸、水按质量比8：92混合而成。
所述改性剂由四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-乙烯基咪唑按质量比19:0.9混合而成。
实施例4
与实施例2基本相同，区别仅在于：
所述的改性超细玻璃纤维粉的制备方法，包括以下步骤：
N1将平板玻璃、碳酸钠，助熔剂按质量比50:1.5:7混合，在1400℃下熔融20min，获得高温玻璃液；
N2对步骤N1制得的高温玻璃液进行澄清和均化后，降温至1050℃，然后将其注入高速旋转的离心盘中，所述的离心盘转速2800r/min、侧壁孔径为0.7mm、温度为900℃，高温玻璃液通过侧壁空隙被甩出，并经过高速高温垂直气流拉丝，得到未冷却的玻璃纤维，气流温度为1300℃、气流速度为240m/s；
N3对步骤N2所制得的未冷却的玻璃纤维进行冷气流低温处理，使其完全细化定形，所述的冷气流温度为30℃、流速为100m/s，得到超细玻璃纤维，将所述超细玻璃纤维粉碎至长度为100-200μm，得到超细玻璃纤维粉；
N4将步骤N3制得的超细玻璃纤维粉按浴比1g:10mL浸入酸液中，以100r/min转速搅拌0.6h，过滤取滤饼、洗涤、干燥，得到酸处理超细玻璃纤维；
N5将步骤N4制得的酸处理超细玻璃纤维粉、三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛、改性剂按质量比1.6:0.06:16混合，在80℃密闭条件下以100r/min转速搅拌15min，同时辅以超声处理，所述超声功率为600W，频率为50kHz的超声震荡，得到所述改性超细玻璃纤维粉，长度为180μm，直径为6μm。
所述助熔剂由偏硼酸锂、四硼酸锂按质量比80:20混合而成。
所述酸液由85wt％磷酸、水按质量比8：92混合而成。
所述改性剂由四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-乙烯基咪唑按质量比19:0.9混合而成。
对比例1
一种亚克力板的制备方法，包括以下步骤：在250℃无氧条件下，将80份高分子量丙烯酸酯聚合体以200r/min转速搅拌10min，然后加入20份市售玻璃纤维粉，持续以200r/min转速搅拌15min，然后浇铸成型，得到所述亚克力板。
测试例1
参照GB/T 1043.1-2008《塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击试验》对实施例和对比例所制得的抗菌高强度亚克力板进行冲击性能测试，所有样品在测试之前均置于温度为23℃，湿度为50％的恒温恒湿箱中处理48h，试样的尺寸为80mm×10mm×4mm，测试温度23℃。测试结果见表1。
表1：冲击性能测试结果
冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)
实施例1 52
实施例2 59
实施例3 56
实施例4 57
对比例1 47
由表1可以看出实施例2所制得的抗菌高强度亚克力板抗冲击性能一致且最为优异，这是由于本发明通过气流拉丝的方法，制得了直径超细的玻璃纤维，直径仅为4-7μm，具有极高的强度，在亚克力板中起到的强有力的支撑作用；同时，本发明进一步的，采用四甲基二乙烯基二硅氧烷对酸液蚀刻后的超细玻璃纤维表面进行处理，利用四甲基二乙烯基二硅氧烷中的硅氧原子对超细玻璃纤维表面的蚀痕进行填充，一定程度上弥补了超细玻璃纤维的强度损失，并且利用四甲基二乙烯基二硅氧烷上的乙烯键和丙烯酸酯中的乙烯键反应，通过化学键合的方式，实现超细玻璃纤维与丙烯酸酯的接枝，大大增强了丙烯酸酯与超细玻璃纤维间的作用力，增强了超细玻璃纤维的支撑作用。相比之下，实施例3和实施例4抗冲击性能下降，这是由于氢氟酸蚀刻能力过强，玻璃纤维过细，用氢氟酸蚀刻超细玻璃纤维会使超细玻璃纤维强度下降，变脆，降低其支撑力，而磷酸蚀刻能力较弱，腐蚀速度慢，腐蚀效果差，无法使得所述超细玻璃纤维表面出现大量硅氧原子缺陷，导致四甲基二乙烯基二硅氧烷难以接枝。所以本发明采用氢氟酸和磷酸混合酸液蚀刻超细玻璃纤维，得到了强度较高且表面存在大量缺陷的超细玻璃纤维。
相较于实施例2，实施例1和对比例1所制得的样品的抗冲击性能就差了许多。尤其是对比例1和实施例1的比较，可以看出，市售玻璃纤维的添加，比添加超细玻璃纤维的样品抗冲击性能低上很多，这可能是由于，本发明采用悬浮聚合法，进行甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯的聚合交联，形成了较大分子量的聚合物，由于聚合物分子量较大，在强相互作用力的作用下，其相对于玻璃纤维的位移更明显，尤其是较粗的玻璃纤维。这导致市售玻璃纤维在高分子量亚克力板内部起到的支撑作用进一步变小。
测试例2
参照GB/T 2411-2008《塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)》测定实施例和对比例所制得的抗菌高强度亚克力板的邵氏硬度。采用邵氏D型硬度计，试样的尺寸为80mm×10mm×4mm，测试区温度为23℃，湿度为50％。测试结果见表2.
表2：邵氏硬度测量值
邵氏硬度(HD)
实施例1 94.2
实施例2 96.8
实施例3 96.1
实施例4 96.2
对比例1 92.9
邵氏硬度大小能反映材料硬度的大小，材料的邵氏硬度的数值在90HD及以上，表明其属于硬塑，邵氏硬度大小在70～90HD时，材料属于中等硬度的塑胶。由表2可以看出，实施例1-4及对比例1所制得的样品皆达到了硬塑的标准。这表明本发明在甲基丙烯酸甲酯原料中添加2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，由于甲基丙烯酸甲酯聚合方式为线性聚合，其聚合大分子多为直链，因此，链与链之间连接不紧密，表现出来的性质为脆，极易断裂，但是甲基丙烯酸甲酯与2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯的聚合方式为交联，甲基丙烯酸甲酯聚合链能够以2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯为中性形成交联网络，一定程度上提升了亚克力板的硬度；我们又在原料中补充了一部分的甲基丙烯酸丁酯，进一步增加了丙烯酸酯链的强度，增加了所制造的亚克力板的硬度。其次，本发明采用悬浮聚合法，进行甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯的聚合交联，形成了较大分子量的聚合物，对亚克力板的硬度也具有提升效果。实施例2依旧显示出了最强的硬度，这表明本发明所提供的改性超细玻璃纤维在亚克力板中起到了极好的支撑作用，提升了所制造出的亚克力板的硬度。
测试例3
参照GB/T 31402-2015《塑料塑料表面抗菌性能试验方法》测定实施例和对比例所制得的抗菌高强度亚克力板表面抗菌性能，试样尺寸为50mm×50mm×5mm。
测试菌种为金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus subsp.Aureus，菌株编号为CGMCC 1.2910和大肠埃希氏菌Escherichia coli，菌株编号为CGMCC 1.2463，均购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，接种菌液浓度为6.0×105CFU/mL。
测试结果显示实施例2-4都具有良好的抗菌性，在本发明所制备的抗菌高强度亚克力板中，起到抗菌作用的主要为1-乙烯基咪唑，本发明根据咪唑分子中氮原子电子云密度较大，对于氮原子连接的乙烯基团起到活化作用，让其与四甲基二乙烯基二硅氧烷中的乙烯基反应，实现接枝，咪唑基团具有极强的抗菌性，赋予了亚克力板较强的抗菌性能。

Claims (9)

1.一种抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高分子量丙烯酸酯聚合体和改性超细玻璃纤维粉混熔，浇铸成型，得到所述高强度抗菌亚克力板。
2.一种抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在240-260℃无氧条件下，按重量份计，将75-85份高分子量丙烯酸酯聚合体以180-220r/min转速搅拌5-15min，然后加入15-25份改性超细玻璃纤维粉，持续以180-220r/min转速搅拌10-20min，然后浇铸成型，得到所述高强度抗菌亚克力板。
3.如权利要求1或2所述抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述高分子量丙烯酸酯聚合体的制备方法，包括以下步骤：
S1按重量份计，将1-2份碳酸镁和98-99份水混合，持续以120-160r/min速率搅拌，得到溶剂A；
S2按重量份计，将99-99.9份丙烯酸单体和0.1-1.0份催化剂混合，得到反应物；
S3按重量份计，将10-20份步骤S2制得的反应物加入到50-100份步骤S1制得的溶剂A中，溶剂A始终以120-160r/min速率搅拌，得到反应体系；
S4将步骤S3得到的反应体系加热至60-80℃，反应1.6-2.4h，得到粗产物；
S5用3wt％-5wt％的稀硫酸洗涤步骤S4制得的粗产物，过滤，再水洗，干燥，得到所述高分子量丙烯酸酯聚合体。
4.如权利要求3所述抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸丁酯按质量比(60-70):(5-10):(20-35)混合而成。
5.如权利要求3所述抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、五水合硫酸铜按质量比(80-100):(1-2)混合。
6.如权利要求1或2所述抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述改性超细玻璃纤维粉的制备方法，包括以下步骤：
N1将平板玻璃、碳酸钠，助熔剂按质量比(45-55):(1-2):(5-10)混合，在1300-1500℃下熔融15-25min，获得高温玻璃液；
N2对步骤N1制得的高温玻璃液进行澄清和均化后，降温至1000-1100℃，然后将其注入高速旋转的离心盘中，所述的离心盘转速2600-2800r/min、侧壁孔径为0.6-0.8mm、温度为860-940℃，高温玻璃液通过侧壁空隙被甩出，并经过高速高温垂直气流拉丝，得到未冷却的玻璃纤维，气流温度为1100-1400℃、气流速度为200-260m/s；
N3对步骤N2所制得的未冷却的玻璃纤维进行冷气流低温处理，使其完全细化定形，所述的冷气流温度为20-40℃、流速为80-120m/s，得到直径为4-7μm的超细玻璃纤维，将所述超细玻璃纤维粉碎至长度为100-200μm，得到超细玻璃纤维粉；
N4将步骤N3制得的超细玻璃纤维粉按浴比1g:(8-12)mL浸入酸液中，以80-120r/min转速搅拌0.5-1h，过滤取滤饼、洗涤、干燥，得到酸处理超细玻璃纤维粉；
N5将步骤N4制得的酸处理超细玻璃纤维粉、三甲氧基(五甲基环戊二烯)钛、改性剂按质量比(1-2):(0.01-0.1):(10-20)混合，在60-90℃密闭条件下以80-120r/min转速搅拌10-20min，同时辅以超声处理，所述超声的功率为500-800W，频率为40-60kHz，得到所述改性超细玻璃纤维粉，长度为100-200μm，直径为4-7μm。
7.如权利要求6所述抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为偏硼酸锂、四硼酸锂按质量比(75-85):(15-25)混合而成；所述酸液由25wt％氢氟酸、85wt％磷酸、水混合而成。
8.如权利要求6所述抗菌高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述改性剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-乙烯基咪唑按质量比(10-20):(0.8-1)混合而成。
9.一种高强度抗菌亚克力板，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述抗菌高强度亚克力板的制备方法制备而成。
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