[发明专利]一种应用于激光打标的PMMA抗冲材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料增韧改性领域，尤其涉及一种适用于激光打标的PMMA抗冲材料的制备方法。

背景技术

在塑料件上进行激光打标，近些年来已得到越来越广泛的应用，目前常用的激光打标塑料有PP、PVC、ABS等，但这些塑料却各自都存在着这样那样的缺点，例如，PP分子主链上交替存在叔碳原子，在热、氧、光等因素的作用下，极易发生各类热氧老化和光降解反应；PVC不仅抗冲性差(纯硬质PVC制品缺口冲击强度只有2-3kJ/m2)，而且热稳定性差，在较低温度下即开始明显分解、降解；而ABS树脂则是耐候性和耐紫外线较差，其树脂表层的PB含C＝C双键，双键在老化过程中发生断链和交联而变脆。这些材料进行激光打标时，标记颜色不纯正，且与底板色的对比度偏低。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)除在冲击强度偏低外，其他力学性能以及耐候性等方面均较好。除此之外，PMMA材料进行激光打标时，标记颜色纯正，且与底板色的对比度高。因此，对PMMA进行增韧改性，将有利于PMMA激光打标产品的开发。

目前，PMMA增韧改性常用的方法有共聚增韧和共混增韧等方法。例如：

①李志科等采用了丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯三元共聚的方法，制备了增韧透明的有机玻璃(参见：李志科，胡玉杰，于杰等.贵州工业大学学报(自然科学版)，2006，35(3)，74-77)；

②Qu Xiongwei等通过本体浇注聚合方法制备了PMMA/蒙脱土(MTT)纳米复合材料(参见：Qu X W，Guan T Ha，Liu G D，She Q Y，Zhang L C.Journalof Applied Polymer Science，2005，97：348-357)；

上述两篇参考文献所述的方案，所得的改性PMMA的热稳定性和机械性能都相应增强，但这些方法均以不太改变PMMA的光学性质为目的，生产方法较为复杂，无法进行大规模产业化。

另外，也有人采用纳米二氧化硅粒子作为增韧剂来改性PMMA，例如：

(1)房春燕等用MMA与苯乙烯共聚到一定的时候，然后加入交联剂二乙烯苯与SiO₂交联固化，通过改变单体组分的比例和交联剂二乙烯苯的百分含量，使其达到要求(参见：房春燕，曾舒，薛涛等.化工新型材料，2007，35(11)，61-62)；

(2)郭卫红等将纳米二氧化硅处理之后，分散于MMA单体中形成胶体，在适当的条件下引发聚合，制成PMMA/SiO₂纳米复合材料(参见：郭卫红，唐颂超，唐颂超等.材料导报，2000，14(10)，71-72)；

(3)张淑梅等就以甲基丙烯酸甲酯，纳米二氧化硅为主要原料，以偶氮二异丁腈为引发剂，以硬脂酸为脱模剂，采用本体聚合法制备了PMMA/SiO₂纳米复合材料，对PMMA进行改性(参见：张淑梅，王井志.化学工程师，2004，103(4)，61-62)；

但这些方法制得的PMMA/SiO₂纳米复合材料，要么冲击性能提高幅度不大(仅20％-30％)，要么冲击强度虽有较大提升但拉伸性能也大幅下降，无法满足要求。

发明内容

本发明目的是提供一种PMMA的增韧剂，对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料进行增韧改性，使改性后的PMMA在聚合物中可以分散均匀，从而改善PMMA材料的抗冲击性能，使之适用于激光打标；同时，简化改性PMMA材料的制备方法，使之便于工业化生产。

为达到上述目的，本发明具体技术方案是，一种增韧剂，所述增韧剂为以纳米二氧化硅粒子为核，以聚丙烯酸酯或聚醋酸乙烯酯为壳层的改性纳米二氧化硅粒子，所述壳层通过硅烷偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷与纳米二氧化硅表面相连，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷脱去β-甲氧基乙氧基与纳米二氧化硅粒子的氧形成硅氧键相连，聚丙烯酸酯或聚醋酸乙烯酯与乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的双键相连；所述增韧剂的制备方法包括以下步骤：

(1)使用硅烷偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷对纳米二氧化硅粒子进行表面烷基化改性，得到烷基化纳米二氧化硅粒子；