[发明专利]聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及制备方法，尤其是一种聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）虽有着极高的透明性，良好的化学稳定性和耐候性，以及优异的韧性、易染色、易加工、密度小和电绝缘等性能，在众多领域有着广泛的应用，却因其热稳定性差的缺陷而大大地限制了应用的范围。纳米材料由于其独特的纳米效应和功能特性，在各个领域得到了广泛的应用，尤为将其作为填充材料在改善聚合物的性能方面已发挥了重要的作用，如中国发明专利申请CN 102134363 A于2011年7月27日公开的本申请人的“一种聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料及其制备方法”。该发明专利申请文献中记载的纳米复合材料由聚甲基丙烯酸甲酯与二氧化硅改性的蒙脱土按照重量比为100：0.1～2的比例构成；制备方法为先制备出二氧化硅改性蒙脱土，再将甲基丙烯酸甲酯单体、二氧化硅改性蒙脱土和引发剂偶氮二异丁氰以适当的比例混合制备出聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料。然而，无论是纳米复合材料，还是其制备方法，都存在着不尽人意之处，首先，虽解决了未改性蒙脱土在聚甲基丙烯酸甲酯中分散性差的难题，提高了产物的热稳定性，却有着充填量偏低，热稳定性的提高有限之不足，不利于产物的大规模推广应用；其次，制备方法难以为提升产物的热稳定性而在大幅度地提高充填量的同时又能克服填充物团聚的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不尽人意之处，提供一种具有较大的纳米材料充填量、且分散性好的聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料包括无机填料，特别是，

所述纳米复合材料为粉末状，所述构成粉末状纳米复合材料的颗粒的粒径为5～40μm，其由质量百分比为1～40%：60～99%的无机填料与聚甲基丙烯酸甲酯组成；

所述无机填料为氢氧化锌纳米片，其与聚甲基丙烯酸甲酯以Zn-O化学键相连接；

所述氢氧化锌纳米片的片长为200nm～2μm、片宽为200nm～2μm、片厚为20～100nm；

所述聚甲基丙烯酸甲酯为颗粒状，其粒径为50～500nm。

作为聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料的进一步改进，所述的氢氧化锌纳米片为均匀分散状。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料的制备方法采用双原位聚合法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将可溶性铵盐、可溶性锌盐和水按照铵离子：锌离子：水的摩尔比为1～5:1:20～100的比例相混合，并于60～70℃下搅拌均匀，得到混合液，再向混合液中加入甲基丙烯酸甲酯并搅拌，得到复合液，其中，复合液中的甲基丙烯酸甲酯与锌离子的摩尔比为10～100:1；

步骤2，先向复合液中加入乳化剂，并剧烈搅拌乳化至少1h，得到乳化液，其中，乳化液中的乳化剂与甲基丙烯酸甲酯的质量比为0.5～1.5:10，再向乳化液中加入引发剂，反应2～6h后得到复合乳液，其中，复合乳液中的引发剂与甲基丙烯酸甲酯的质量比为0.2～0.6:100；

步骤3，将复合乳液置于真空度≤0.01MPa、温度为40～60℃下干燥至少5h，制得聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料。

作为聚甲基丙烯酸甲酯-氢氧化锌纳米复合材料的制备方法的进一步改进：

所述的可溶性铵盐为六次甲基四胺、尿素、硝酸铵中的一种或两种以上的混合物。

所述的可溶性锌盐为硝酸锌、醋酸锌、氯化锌中的一种或两种以上的混合物。

所述的水为去离子水，或蒸馏水。

所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或两种以上的混合物。

所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中的一种或两种以上的混合物。

相对于现有技术的有益效果是：