[发明专利]一种宽温域高阻尼丙烯酸乳液材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于有机高分子材料领域，特别涉及一种无机-有机复合，宽温域高阻尼性能丙烯酸乳液功能材料的制备方法。

背景技术：

互穿网络聚合物乳液作为一种常见的阻尼材料，具有高阻尼性能和宽阻尼温域的特点，具备减振抗噪的用途。这种新型高分子阻尼材料可以作为阻尼功能材料广泛的应用于生活生产，交通运输，航空航天等领域。

丙烯酸酯互穿网络聚合物乳液是一种高性能阻尼材料。由于丙烯酸酯类的玻璃化转变温度T_g可调范围很宽，因此适于设计和制备宽温域的阻尼材料，满足不同温度使用区间对阻尼响应的需要。同时这种材料所具备的互穿网络微观结构既可实现强迫混容，又可通过核-壳以及网络成分的组分设计有效地调节相结构形态。但是，单纯的有机高分子阻尼材料在常温区域内阻尼因子较低，往往无法满足实际需求。因此，在乳液聚合技术基础之上，无机-有机复合材料作为提高阻尼性能的有效途径，得到了高度的重视。目前常见的复合用无机材料有硅化物，纳米碳酸钙，纳米二氧化钛，石墨和云母等。文献1(J.European Polymer Journal 2006；42：2968-2976)中报道，以甲基丙烯酸甲酯，聚氨酯单体和纳米硅为主要原料，先将其均匀混合，再倒入特定真空钢制模具中，分别在60℃，80℃和90℃条件下聚合24小时，制备出的聚合物阻尼材料其阻尼因子tanδ＞0.3的阻尼温域大于130℃，但是该方法制备工艺耗时，反应设备要求高，且在低温区域内阻尼性能改善不显著。文献2(功能高分子学报2007；19：60-62)采用纳米粘土对丙烯酸乳液进行复合改性，当纳米粘土和聚合单体在引发剂作用下聚合后，在90℃条件下保温1小时，降温制得复合乳液。虽然其阻尼因子相对于原始未经复合的纯乳液有所提高，但是常温条件下阻尼因子值仍然较低，大部分处于0.1～0.2之间，无法满足阻尼因子大于0.3的要求。

以上方法的特点是，无机-有机复合阻尼材料的制备工艺复杂，而且改性结果不够显著。

发明内容：

本发明的目的是为了解决无机-有机复合互穿网络聚合物阻尼材料制备工艺复杂，改性结果不显著的问题。

本研究发现，由于六方氮化硼和云母都是一种具有微观层状结构，自身具备一定的阻尼性能，且无毒无害的无机纳米粒子，因此，向乳液体系中引入纳米六方氮化硼或云母微粒，会使之在材料中发挥阻尼功效和纳米作用，达到提高材料阻尼性能的目的。

一种宽温域高阻尼丙烯酸乳液材料的制备方法，技术方案为：

采用乳液聚合法制备无机-有机复合丙烯酸互穿网络聚合物阻尼材料：

(1)聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯P(MMA-St)乳液的合成：以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)为聚合单体，使用JS-2型乳化剂，对二乙烯苯为交联剂，碳酸氢钠溶液为缓冲剂，过硫酸铵为引发剂，水为溶剂，以有机硅(VTS)、纳米六方氮化硼(h-BN)、云母三种材料中的一种或者两种为复合材料；其中，单体MMA∶St的质量比例为55∶45-65∶35，乳化剂占MMA与St质量之和的0.8-1.5％，交联剂、缓冲剂和引发剂加入量相同，都占MMA与St质量之和的0.5-0.8％，有机硅(VTS)占MMA与St质量之和的8-15％，纳米六方氮化硼-h-BN或云母占MMA与St质量之和的0.8-3.2％。将单体、乳化剂、交联剂、缓冲剂、六方氮化硼或云母或有机硅的混合液经超声分散30分钟后，常温高速预乳化1小时，分散均匀后制得预乳化液。将1/4预乳化液在60℃水浴条件下搅拌升温至75℃，加入1/4引发剂后继续升温至78-80℃，在反应体系变蓝后匀速滴加剩余预乳化液和引发剂1.5-2个小时。滴加完毕后79-80℃保温至乳液蓝色几乎消失，抽滤，制得P(MMA-St)复合乳液。