[发明专利]一种高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑保温隔热材料领域，更加具体地说，涉及一种高抗冲、高透光、高隔 热聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法。

背景技术

建筑物能耗中透明围护结构的热量损失占很大比重，其原因很大程度上源自建筑物 玻璃构件的低隔热性。特别是在环境和能源问题日趋严峻的当下，提高建筑透明围护结 构的保温隔热水平，努力推进建筑节能，对于改善建筑热环境、减轻环境污染、保护地 球资源和生态环境均具有较为深刻的意义。其实人们很早就意识到建筑透明围护结构散 热量大这个问题，提出了一些提高玻璃构件隔热性的方法，比如中空或真空玻璃、热反 射玻璃、Low-E玻璃和贴膜玻璃等。但是这些方法并未从根本上解决透明围护结构散热 的问题，或者说是这些玻璃构件的保温隔热方法还远未达到我们的预期(刘念雄，秦佑 国，建筑热环境，清华大学出版社，2005)。

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，简称PMMA，英文Acrylic)，又称做 压克力或有机玻璃，它的铸板聚合物的数均分子量一般为2.2×10⁴，相对密度为1.19～ 1.20，折射率为1.482～1.521，吸湿度在0.5％以下，玻璃化温度为105℃。具有高透明度， 低价格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。PMMA的导热系数约 为0.2W/m_.K，距离建筑保温隔热要求相去甚远，与此同时，PMMA材料机械强度、抗冲 击性能等仍然有可提升的空间(马占镖，甲基丙烯酸酯树脂及其应用，化学工业出版社， 2002；厉蕾，颜悦，丙烯酸树脂及其应用，化学工业出版社，2012)。

二氧化硅气凝胶是一种新型低密度、透明、结构可控的纳米多孔材料。与传统二氧 化硅颗粒相比，二氧化硅气凝胶具有连续的三维网状结构，具有低密度、高空隙率、高 比表面积等结构特点(不同硅源制备二氧化硅气凝胶的研究进展，王妮等，材料导报A： 综述篇，2014年第28卷第1期，42-45)。同时具有优异的保温隔热性能，常温常压下 导热率极低，是目前已知的导热率最低的固体材料，在建筑保温隔热领域具有广泛的应 用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶功能化的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的 制备方法，采用超级绝热材料二氧化硅气凝胶，对其进行表面化学状态调控，并将其与 PMMA本体聚合体系复合制备复合材料，制得的二氧化硅气凝胶功能化的聚甲基丙烯酸 甲酯复合材料具有高抗冲、高透光、高隔热等特点。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法，按照下述 步骤进行：

步骤1，将80-150重量份正硅酸乙酯和100-170重量份无水乙醇在50-70℃下混合均 匀，加入0.1-1重量份盐酸搅拌均匀后静置30-180min，随后加入0.01-0.2重量份氢氧化 钠，搅拌至其完全溶解，将上述溶液静置2-6h后得到湿凝胶，在湿凝胶中加入0.1-1重 量份N,N’-羰基二咪唑，随后加入1-2重量份氨基封端聚硅氧烷，将产物置于CO₂超临 界高压萃取装置中，以CO₂为介质在温度33-50℃和气压7-10MPa下进行超临界干燥3h， 即功能化二氧化硅气凝胶；

在所述步骤1中，将正硅酸乙酯和无水乙醇混合均匀，搅拌速度为150—300转/min， 搅拌时间为5—30min；

在所述步骤1中，加入0.1-1重量份盐酸搅拌均匀，搅拌速度为150—300转/min， 搅拌时间为5—30min；

在所述步骤1中，所述盐酸为10—12mol/L盐酸(即每升氯化氢的水溶液中，氯化 氢的物质的量)；

在所述步骤1中，向湿凝胶中加入N,N'-羰基二咪唑时，在60-70℃下静置1-3h；

在所述步骤1中，向湿凝胶中加入1-2重量份氨基封端聚硅氧烷时，在60-70℃下静 置20-24h；