CN114716625A - 一种高耐污亚克力板及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了种高耐污亚克力板及其制备方法与应用，涉及高分子材料领域。其中，高耐污亚克力板主要由以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸甲酯93～98份，耐污分散液0.2～10份，引发剂0.05～1.5份，助剂0～10份；其中，所述耐污分散液包括以下重量比的组分：耐污改性剂30～100％，分散剂0～70％；所述耐污改性剂选用含有反应性基团的有机硅氧烷、含有反应性基团的有机氟化物中的一种或组合。实施本发明，可有效提升亚克力板的耐污性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种高耐污亚克力板及其制备方法与应用。
背景技术
亚克力浴缸是一种由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)塑料材料制作而成的浴缸，其优点是造型丰富、重量轻、表面光洁度好、价格低廉，因而广受消费者喜爱。但其缺点是其表面易受污染，且污染难以清除，影响美观性及深度。尤其是随着使用时间的加长，亚克力浴缸表面刮伤等增多，会导致污染积累越来越多。目前常见的防污方法是在浴缸表面粘贴一层PE或PET保护膜。但这种保护膜需要定期更换，成本高；且由于大面积粘贴，难以有效保障铺贴的平滑度，影响使用感受。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高耐污亚克力板及其制备方法与应用，其可赋予亚克力板耐污易洁的特性。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种高耐污亚克力板，主要由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸甲酯93～98份，耐污分散液0.2～10份，引发剂0.05～1.5份，助剂0～10份；
其中，所述耐污分散液包括以下重量比的组分：
耐污改性剂30～100％，分散剂0～70％；
所述耐污改性剂选用含有反应性基团的有机硅氧烷、含有反应性基团的有机氟化物中的一种或组合。耐污分散液的用量为0.2～10份，当其用量超过10份时，MMA难以聚合，导致成品板材的机械性能(如硬度等)大幅下降。优选的，耐污分散液的用量为1～5份，更优选的为1～3份。
本发明选用含有反应性基团的有机硅氧烷、有机氟化物作为耐污改性剂，通过耐污改性剂与甲基丙烯酸甲酯的聚合反应，可在亚克力板上形成低表面能的表面，加大接触角，从而达到高耐污，且污染易于清洁的优点。
所述耐污改性剂选用甲基丙烯酸酯化聚硅氧烷，具体可以为单端丙烯酸酯基聚硅氧烷、双端丙烯酸酯基聚硅氧烷、单端甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷、双端甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷中的一种或组合。
具体的，单端丙烯酸酯基聚硅氧烷的结构式如下所示，其中，R1为H或CH3；R2为CH2或CH2CH2CH2。
双端丙烯酸酯基聚硅氧烷的结构式如下所示，其中，R1为H或CH3；R2/R3为CH2或CH2CH2CH2。
进一步优选的，耐污改性剂选用单端丙烯酸酯基聚硅氧烷。
所述耐污改性剂选用含氟丙烯酸酯，具体可以为氟烷基(甲基)丙烯酸酯、全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯中的一种或组合。
具体的，氟烷基(甲基)丙烯酸酯可为丙烯酸八氟戊酯，但不限于此；氟烷基甲基丙烯酸酯可为甲基丙烯酸十三氟辛酯或甲基丙烯酸十七氟癸酯，但不限于此。全氟聚醚丙烯酸酯的分子式PFPE-CH2-R，其中PFPE为全氟聚醚链，R为甲基丙烯酰氧基或丙烯酰氧基。
基于上述耐污改性剂时，可在液/气界面排列形成分子膜，有效降低亚克力板的表面能，使得各种污染物不易粘附；同时也使得粘附后污物容易被清楚。此外，基于上述耐污改性剂，还可有效降低亚克力板材的摩擦系数，提升亚克力板的耐磨性和表面光洁度，延长了亚克力板制品的使用寿命，也减少了随使用时间延长而生成的划痕，也进一步提升了耐污性能。
优选的，在选用(甲基)丙烯酸酯化聚硅氧烷和全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯作为耐污改性剂时，其数均分子量≥1000，更优选的，其数均分子量为2000～10000。在选用氟烷基(甲基)丙烯酸酯作为耐污改性剂时，其氟原子数≥8。
优选的，所述分散剂选用乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丁酮、甲基异丁酮、二异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、丙烯酸异辛酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。优选的为丁酮。
优选的，所述助剂按重量份计包括：
增塑剂0.1～5份，色浆0.5～10份，脱模剂0.1～2份。
具体的，增塑剂可选用邻苯二甲酸酯类(如DOP、DINP)、对苯二甲酸酯类(如DOTP)、烷基磺酸苯酯类(如T-50石油酯)、多元醇酯类(如季戊四醇硬脂酸酯)、脂肪族三元酸酯类、环氧酯类(如环氧大豆油)、磷酸酯类(如TPP)、偏苯三酸酯类(如TOTM)等。
脱模剂可选用硬脂酸锌、硅油、白油等。
具体的，色浆可选用钛白粉色浆、炭黑色浆等。
需要说明的是，本发明中的助剂不限于上述物质，例如助剂还可包括阻聚剂，其可选用对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚，甲基氢醌、对羟基苯甲醚等，但不限于此。
相应的，本发明还公开了一种高耐污亚克力板的制备方法，用于制备上述的耐污亚克力板，其包括：
(1)将耐污改性剂、分散剂混合均匀，得到耐污分散液；
(2)将所述耐污分散液、甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入反应釜中搅拌加热，在90～100℃下反应1～60min，得到预聚浆料；
(3)将助剂与所述预聚浆料混合均匀，得到浆料；
(4)将所述浆料固化，即得到高耐污亚克力板成品。
本发明中的高耐污亚克力板也可通过下述方法制备：
(1)将耐污改性剂、分散剂混合均匀，得到耐污分散液；
(2)将所述甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入反应釜中搅拌加热，在90～100℃下反应1～60min，得到预聚浆料；
(3)将助剂、耐污分散液与所述预聚浆料混合均匀，得到浆料；
(4)将所述浆料固化，即得到高耐污亚克力板成品。
优选的，步骤(4)包括：
(4.1)将所述浆料在50～80℃聚合2.5～5h，得到预聚板材；
(4.2)将所述预聚板材在110～130℃聚合2.5～5h，得到高耐污亚克力板成品。
优选的，步骤(3)中，先将预聚浆料降温至20～35℃，然后再加入助剂、引发剂，混合均匀后得到浆料。
相应的，本发明还公开了上述亚克力板在制备浴缸中的应用。
具体的，该浴缸的制备方法为：
(1)将亚克力板在60～80℃加热拉伸；
(2)将拉伸后的亚克力板切割、粘接，然后打磨抛光。即得到浴缸成品。
实施本发明，具有以下有益效果：
本发明选用含有反应性基团的有机硅氧烷、含有反应性基团的有机氟化物作为耐污改性剂，通过耐污改性剂与甲基丙烯酸甲酯的聚合反应，可在亚克力板上形成低表面能的表面，加大接触角，从而达到高耐污，且污染易于清洁的优点。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
A：甲基丙烯酸甲酯，市售；
B：耐污分散液，具体由耐污改性剂C1、C2、C3与分散剂D1、D2混合而成；
C1：耐污改性剂，单端丙烯酸基有机硅DCA-2205，广州锐聚公司，数均分子量为800；
C2：耐污改性剂，单端丙烯酸基有机硅DCA-2210，广州锐聚公司，数均分子量为10000；
C3：耐污改性剂，全氟聚醚丙烯酸酯DCA-F21，广州锐聚公司，数均分子量为5000；
D1：分散剂，乙酸乙酯，市售；
D2：分散剂，丁酮，市售；
E：引发剂，偶氮二异丁腈，市售；
F：增塑剂，DOP，市售；
G：色浆，肇庆市声鹊环保材料有限公司生产，型号：8069；
H：脱模剂，硬脂酸锌，市售。
实施例1～8及对比例1～3
实施例1～8及对比例1～3的高耐污亚克力板的组分及重量份选择以及其检测结果如表1所示。
其中，实施例1～8、对比例2～3中高耐污亚克力板的制备方法为：
(1)将耐污改性剂、分散剂混合均匀，得到耐污分散液；
(2)将耐污分散液、甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入反应釜中，加热至95℃后反应10min，得到预聚浆料；
(3)将增塑剂、色浆、脱模剂与预聚浆料混合均匀，得到浆料；
(4)将浆料在60℃聚合3h，得到预聚板材；
(5)将预聚板材在120℃聚合3h，得到高耐污亚克力板成品。
对比例1中亚克力板的制备方法为：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、色浆、脱模剂、引发剂混合均匀，得到浆料；
(2)将浆料在60℃聚合3h，得到预聚板材；
(3)将预聚板材在120℃聚合3h，得到亚克力板成品。
其中，各实施例、对比例的高耐污亚克力板材的测试方法如下：
(1)水接触角测试方法：参考GB/T 30693-2014
(2)油接触角测试方法：参考GB/T 30693-2014，用正十六烷作为试剂。
(3)耐磨性测试方法：参考HG/T 4303-2012进行耐磨性试验，负重200g，摩擦200次，用光泽度仪测试耐磨前后的表面60°光泽度，用光泽度的变化值来评价耐磨性。具体的，耐磨性＝耐磨测试前光泽度-耐磨测试后光泽度。
(4)硬度测试方法：参考GB/T 3854-2017。
表1
通过实施例1与对比例1的对比可以看出，若不添加本发明的耐污分散液或添加量少于本发明所要求的范围时，接触角明显较小，表明其耐污性能较差。通过实施例1与对比例3的对比可以看出，若耐污分散液的添加量超出本发明所要求的范围时，所得亚克力板材的接触角虽然有提升，但耐磨性和硬度性能较差，特别是硬度较低，难以满足产品实际使用需求。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高耐污亚克力板，其特征在于，主要由以下重量份的原料制成：
甲基丙烯酸甲酯93～98份，耐污分散液0.2～10份，引发剂0.05～1.5份，助剂0～10份；
其中，所述耐污分散液包括以下重量比的组分：
耐污改性剂30～100％，分散剂0～70％；
所述耐污改性剂选用含有反应性基团的有机硅氧烷、含有反应性基团的有机氟化物中的一种或组合。
2.如权利要求1所述的高耐污亚克力板，其特征在于，所述耐污改性剂选用单端丙烯酸酯基聚硅氧烷、双端丙烯酸酯基聚硅氧烷、单端甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷、双端甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷中的一种或组合。
3.如权利要求1所述的高耐污亚克力板，其特征在于，所述耐污改性剂选用氟烷基丙烯酸酯、全氟聚醚丙烯酸酯、氟烷基甲基丙烯酸酯、全氟聚醚甲基丙烯酸酯中的一种或组合。
4.如权利要求1所述的高耐污亚克力板，其特征在于，所述分散剂选用乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丁酮、甲基异丁酮、二异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、丙烯酸异辛酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的高耐污亚克力板，其特征在于，所述助剂按重量份计包括：
增塑剂0.1～5份，色浆0.5～10份，脱模剂0.1～2份。
6.一种高耐污亚克力板的制备方法，用于制备如权利要求1～5任一项所述的耐污亚克力板，其特征在于，包括：
(1)将耐污改性剂、分散剂混合均匀，得到耐污分散液；
(2)将所述耐污分散液、甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入反应釜中搅拌加热，在90～100℃下反应1～60min，得到预聚浆料；
(3)将助剂与所述预聚浆料混合均匀，得到浆料；
(4)将所述浆料固化，即得到高耐污亚克力板成品。
7.一种高耐污亚克力板的制备方法，用于制备如权利要求1～5任一项所述的耐污亚克力板，其特征在于，包括：
(1)将耐污改性剂、分散剂混合均匀，得到耐污分散液；
(2)将所述甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入反应釜中搅拌加热，在90～100℃下反应1～60min，得到预聚浆料；
(3)将助剂、耐污分散液与所述预聚浆料混合均匀，得到浆料；
(4)将所述浆料固化，即得到高耐污亚克力板成品。
8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)包括：
(4.1)将所述浆料在50～80℃聚合2.5～5h，得到预聚板材；
(4.2)将所述预聚板材在110～130℃聚合2.5～5h，得到高耐污亚克力板成品。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，先将预聚浆料降温至20～35℃，然后再加入助剂、引发剂，混合均匀后得到浆料。
10.如权利要求1～5任一项所述的亚克力板在制备浴缸中的应用。
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