CN1314423A - 耐热有机玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热有机玻璃,该有机玻璃用甲基丙烯酸甲酯与N-单脂肪(或/及单脂环)基取代甲基丙烯酰胺通过自由基共聚合反应制备而成。制得的有机玻璃具有玻璃化转变温度高,由均聚甲基丙酸甲酯的107℃提高到120～123℃；透明度高,透光率约为94－99%及耐气候老化性好,并具有低的吸水性。对本发明的一种耐热有机玻璃样品,经1.5年户外曝晒老化试验,透光率下降仅约2-4%。可广泛适用于玻璃应用领域。

Description

耐热有机玻璃
本发明涉及一种耐热有机玻璃，尤其是一种通过自由基共聚合反应制备而成的耐热有机玻璃。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是通用的性能优异、透明度高(透光率约在95％以上)的有机玻璃，但其耐热温度不高(玻璃化转变温度Tg约为85～110℃)，在较强光源长时间烘烤条件下易变形。因之在灯具系列设备应用中，如作为汽车尾灯透镜，家用灯具装饰及其它相关产品的应用中受到限制。代之而用的是透明度较低(透光率约85％)的聚碳酸酯，且由于在后者的结构中含有芳香环，易吸收紫外线而变黄。或代之而用无机玻璃，其透明度也不高(透光率约为88％)，重量却较有机玻璃重一倍以上，且性脆，易碎伤人。
采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酰胺共聚的办法可以制得耐热性能高，而其他性能与普通有机玻璃相近的材料，但由於在共聚物结构中引入酰胺基团，增大了材料的吸水性，在室温放置过程中会由於吸潮而引起性能下降(见北京大学自然科学学报，1962,8,66，张鸿志等)。
围绕改变酰胺基团为N,N-取代酰胺以降低共聚有机玻璃的吸水性，作了不少工作，如以N,N-二苯基甲基丙烯酰胺或N,N-二甲苯基甲基丙烯酰胺等与MMA共聚(高等学校化学学报，1988,9,1052；丁有骏等，高分子通讯，1983,2,151，丁有骏等)，都可使制得的有机玻璃吸水性显著降低。但由于引入芳香环结构，使制成的有机玻璃易变黄。
本发明的目的是提供一种具有较高的玻璃化转变温度，透明度好，低吸水性，不易变黄的耐热有机玻璃。
本发明的耐热有机玻璃是用甲基丙烯酸甲酯与共聚单体通过共聚合反应制得；所述共聚单体选自N-单脂肪基取代甲基丙烯酰胺和/或N-单脂环基取代甲基丙烯酰胺，共聚单体可以用一种，也可以同时用多种进行与甲基丙烯酸甲酯自由基共聚合反应。
本发明的N-单脂肪基取代甲基丙烯酰胺选自N-甲基甲基丙烯酰胺，N-乙基甲基丙烯酰胺或N-丙基甲基丙烯酰胺，或其组合。N-单脂环基取代甲基丙烯酰胺选自N-环己基甲基丙烯酰胺，N-甲基环己基甲基丙烯酰胺，N-二甲基环己基甲基丙烯酰胺，N-三甲基环己基甲基丙烯酰胺，N-异冰片基甲基丙烯酰胺，N-降冰片基甲基丙烯酰胺，N-冰片基甲基丙烯酰胺，或其组合。
本发明甲基丙烯酸甲酯与共聚单体的重量比为100∶40～1，而以100∶20～5较佳。
本发明改变酰胺基团为N-单脂肪基取代酰胺或N-单脂环基取代酰胺基团，制得的有机玻璃既具有低的吸水性又不易变黄，且能有效地提高Tg值。其结果用MMA与N-单脂肪基甲基丙烯酰胺或/和N-单脂环基甲基丙烯酰胺通过自由基共聚合反应制得的共聚有机玻璃具有与均聚PMMA相似的低吸水性，而Tg则可由均聚PMMA的95～110℃提高到120～123℃；透光率与通用有机玻璃相近，约为94～99％；以MMA与N-异冰片基甲基丙烯酰胺共聚玻璃样品，经1.5年户外阳光曝晒老化试验，透光率下降仅约2-4％，而均聚PMMA对比试验亦下降约2-4％。
本发明的耐热有机玻璃性能测定：
聚合物的吸水率测定：准确称取0.5～0.8克聚合物样品，浸泡在指定温度的蒸溜水中，经指定时间后取出，擦干，称重。浸泡后前重量之差与浸泡前重量的比值为聚合物的吸水率。
聚合物的玻璃化转变温度(Tg)是在TADSC2010型量热扫描仪上测定的，升温速度为10℃/分。
聚合板的透光率是在UV250型紫外.可见光谱扫描仪上测定的。扫描在400～700nm之间在透光率，依下式计算聚合物的平均透光率：
其中T400+10n是波长为(400+10n)nm时的透光率。
实施例：
实例1在聚合管中加入100份(重量，以下均为重量份数)MMA,10份N-异冰片基甲基丙烯酰胺(IMAm),0.1份过氧化苯甲酰(BPO)及0.05份叔丁基过氧化苯甲酰(BPB)。将聚合管放入冰浴中冷却，减压脱气10分钟后，在减压状态下封管。在85～90℃聚合。当聚合液粘度达到甘油粘度时，冷却至室温，后在65～70℃聚合24小时，130℃聚合6小时。得无色透明聚合柱体，其Tg为120℃，经2天30℃泡水试验，吸水率为0.48％。
按上述配方在锥形瓶中进行减压脱气10分钟后，充入氮气1分钟，在85～90℃下进行预聚合。当聚合液粘度达到甘油粘度时，冷至室温，灌入事先做好的模具中。模具是由两块平行玻璃板(80×60×4mm)组成，在平行玻璃板的四角垫有直径为4mm聚乙烯管，模具的三个边用玻璃纸封住，当模具中注满聚合粘液后用玻璃纸封住最后一个边。在65～70℃聚24小时，在130℃聚合6小时。制得3.0mm厚聚合板，透光率为99.3％。
比较例 操作同实例1，不同之处在於聚合配方中不加IMAm，进行封管聚合得无色透明聚合柱体，其Tg为107℃；经2天30℃泡水试验，吸水率为0.57％。聚合成3.0mm厚聚合板，透光率为97.7％。
实例2，操作同实例1，不同之处在于聚合配方中以10份N-环己基甲基丙烯酰胺(CMAm)代替原用的10份IMAm。得到无色透明聚合柱体，其Tg为122℃；经30℃泡水两天试验，吸水率为0.47％。用15份CMAm代替10份CMAm制成的聚合板，厚度为2.3mm；透光率为96.3％。
实例3～4。操作同实例2，不同之处在于聚合配方中CMAm用量不同，见表1表1 MMA-CMAm封管聚合
编号  单体配比(重量)             聚合柱体
MMA∶CMAm 外观   吸水率*(％) Tg(℃)
比较例实例2实例3实例4     100∶0100∶10100∶15100∶20 无色透明无色透明无色透明无色透明     0.570.47----0.59     107122122123
*吸水率是在30℃水中浸泡两天测得的。
实例5～8．操作同实例1，不同之处在于聚合配方中以不同用量的N-甲基甲基丙烯酰胺(MMAm)代替原用10份的IMAm，见表2。表2 MMA-MMAm聚合
编号 单体配比(重量) 聚合柱体 聚合板
    MMA∶MMAm   吸水率*(％) Tg(℃)     板厚(mm) 透光率(％)
比较例实例5实例6实例7实例8     100∶0100∶5100∶10100∶15100∶20     0.25--------0.31----  107112115117120     3.0----2.21.9----  97.7----94.095.0----
*吸水率是在20℃水中浸泡三天测得的。

Claims (4)

1．一种耐热有机玻璃，其特征在于该有机玻璃是用甲基丙烯酸甲酯与共聚单体通过自由基共聚合反应制得；所述共聚单体选自N-单脂肪基取代甲基丙烯酰胺、N-单脂环基取代甲基丙烯酰胺，或其组合。
2．如权利要求1所述的耐热有机玻璃，其特征在于所述N-单脂肪基取代甲基丙烯酰胺选自N-甲基甲基丙烯酰胺，N-乙基甲基丙烯酰胺或N-丙基甲基丙烯酰胺，或其组合。
3．如权利要求1所述的耐热有机玻璃，其特征在于所述N-单脂环基取代甲基丙烯酰胺选自N-环己基甲基丙烯酰胺，N-甲基环己基甲基丙烯酰胺，N-二甲基环己基甲基丙烯酰胺，N-三甲基环己基甲基丙烯酰胺，N-异冰片基甲基丙烯酰胺，N-降冰片基甲基丙烯酰胺，N-冰片基甲基丙烯酰胺，或其组合。
4．如权利要求1所述的耐热有机玻璃，其特征在于甲基丙烯酸甲酯与共聚单体的重量比为100∶40～1。
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