[发明专利]一种增韧改性的有机玻璃平板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增韧改性的有机玻璃平板及其制备方法。

背景技术

目前，筒口水密封装置采用的是自裂式凸膜组件，球壳本体是凸膜组件的重要零件，负责筒口的密封功能，也是凸膜组件各部件的安装基础，球壳本体是聚甲基丙烯酸甲酯制成的超大型薄壳结构件，采用金属夹紧环固定在筒口上。

以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA，俗称有机玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。

聚甲基丙烯酸甲酯力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料，常温下其断裂伸长率仅2～3％，冲击韧性较差，一般为12-13kJ/m²，且具有缺口敏感性。同时聚甲基丙烯酸甲酯的耐寒性也较差，特别是在低温环境下易应力开裂。

由于目前工业级有机玻璃性能不稳定，且性能不能满足使用要求，国内现有军用有机玻璃主要应用在航空领域，现有的几种航空有机玻璃牌号均不太适用于水下的工作环境，为此专门研发了一种增韧改性的有机玻璃平板，以满足凸膜组件球壳本体生产原料需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种增韧改性的有机玻璃平板。

本发明的技术方案是：一种增韧改性的有机玻璃平板，它是由以下重量份数的原料组成：甲基丙烯酸甲酯90～110、丙烯酸丁酯10～20、偶氮二异丁腈0.2～0.3、硬脂酸正丁酯0.3～0.8。

一种增韧改性的有机玻璃平板，优选由以下重量份数的原料组成：甲基丙烯酸甲酯100、丙烯酸丁酯14～16、偶氮二异丁腈0.22～0.24、硬脂酸正丁酯0.4～0.6。

增韧改性的有机玻璃平板的制备方法，它包括如下步骤：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和硬脂酸正丁酯加入预聚釜中搅拌加热，温度保持70～90℃，反应2～4小时，制成浆液，然后把浆液经过滤器吸入真空脱泡贮槽中进行真空处理，处理时间为0.5～1小时，最后制模、灌片、聚合、脱模，制成有机玻璃平板。

本发明中：

通过甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯共聚，将甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯制备成预聚体，利用本体聚合浇铸成型的工艺方法，制得有机玻璃平板。

其中甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯共聚是是通过自由基聚合完成的。甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的自由基聚合经历链引发，增长，终止三个阶段。

偶氮二异丁腈(ABN)用为引发剂，首先把甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)混合物料与引发剂偶氮二异丁腈一起升温，当温度达到40～60℃时，引发剂开始分解，产生活泼的异丁腈自由基，然后由异丁腈自由基引发甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯产生活泼的单体自由基。在甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯单体与异丁腈自由基反应生成原始增长自由基后，假定有游离的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯单体存在的情况下速率增长。在甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯聚合期间，增长的聚合物链与单体之间可以发生转移反应，这些反应涉及到一个氢原子转移到一个增长的聚合物链，该反应生成一个最终带一个饱和端基的聚合物链和一个引发增长的自由基。

硬脂酸正丁酯为脱模剂。

本发明制备方法的详细步骤包括以下几个环节：配料、脱泡过滤、制模、灌片、聚合、脱模。

按照实际配方比例，将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈(ABN)、硬脂酸正丁酯单体及辅料进行计量配料，加入预聚釜中搅拌加热，温度保持70～90，两小时后开始检测预聚浆液的粘度，制成常温下粘度为55～60秒的浆液后，把浆液经过滤器吸入真空脱泡贮槽中进行真空处理，真空度为0.085MPa，处理时间为0.5～1小时。

模板采用两块2730x2730x12mm的硅玻璃，经模板玻璃清洗机进行清洗后，在下模板四周用玻璃纸包好橡胶管夹好，然后盖上上模板。上下模具合拢对准后，再检查模具的清洁度，用行灯照明检查是否达到要求，不合要求的再清理干净。

灌片工艺将预聚好经过真空脱泡的浆液灌入模具，将计量好的预聚浆液灌入稍倾斜的模具中，灌好后赶净气泡，缓慢放平排气，排完气后封口，不能漏料。

聚合的第一天烘房(风浴烘房或水浴烘房均可)温度为33～40℃，为聚合诱导期，维持20～24小时后，温度降至31～35℃，维持低温聚合温度，预聚浆液出现凝胶状时，拉脱模具橡胶管，继续保温至硬化，硬化后逐渐升温，升温速度为2～3℃/5min。温度升至100～105℃后，保持3～4小时。然后自然冷却至常温，完成聚合过程。最后脱开模具，取出平板，完成有机玻璃制备。