[发明专利]一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性材料领域，具体涉及一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯是以甲基丙烯酸甲酯为单体聚合而成的聚合物，是一种热塑性塑料。由于具有耐老化性好、透光性好、绝缘性好、机械强度高、耐候性好、阻燃性好等优异的综合性能，所以长期在电子、电器、机械、汽车、医疗器具、食品加工等领域得到广泛的应用。

随着人们对材料抗疲劳性能要求的不断提高，未经抗疲劳改性的聚甲基丙烯酸甲酯已难以满足需求，因而，对聚甲基丙烯酸甲酯进行抗疲劳改性成为必要。现今对聚甲基丙烯酸甲酯的抗疲劳改性处理方法种类繁多，改性效果也很好，尤其是随着纳米材料的出现和应用，聚甲基丙烯酸甲酯的抗疲劳性增加效果显著，使聚甲基丙烯酸甲酯能在更多领域大量使用，但也存在不足。纳米材料虽然具有抗疲劳增强效果好，添加量小的优点，但也存在分散困难，成本高等缺陷。在进行抗疲劳改性过程中，纳米材料分散不均会影响其抗疲劳效果，得到的改性材料抗疲劳性较差，对改性材料的生产和应用造成不利影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有聚甲基丙烯酸甲酯材料抗疲劳性较差的缺陷，提供一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法；本发明将经过针对性改性处理的纳米玄武岩纤维与聚甲基丙烯酸甲酯进行复合，并使纳米玄武岩纤维均匀分散在聚甲基丙烯酸甲酯体系中，得到的聚甲基丙烯酸甲酯材料抗疲劳性能优异，有利于聚甲基丙烯酸甲酯在更多领域中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，包括以下重量份原材料制备得到：8-12份的纳米玄武岩纤维、2-5份的改性剂、25-40份的聚乙烯、55-75份的聚甲基丙烯酸甲酯、0.3-0.8份的偶联剂、0.3-0.5份的交联剂、5-10份的聚氨酯橡胶。

上述一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，根据纳米玄武岩纤维和交联能增加树脂材料抗疲劳性的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高纳米玄武岩纤维与聚甲基丙烯酸甲酯之间的相容性，并使纳米玄武岩纤维在聚甲基丙烯酸甲酯中分散更均匀，使纳米玄武岩纤维对聚甲基丙烯酸甲酯的抗疲劳性增强作用更好，还通过控制聚甲基丙烯酸甲酯的聚合度来使改性后的聚甲基丙烯酸甲酯材料在抗疲劳性与加工性之间达到最佳平衡关系，从而使得到的聚甲基丙烯酸甲酯材料在具有优异的抗疲劳性的条件下，也具有优异的加工性，使其可以在更多领域中得到应用。

上述一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其中，所述的纳米玄武岩纤维直径为1-10nm，长径比为2-10︰1；纳米玄武岩纤维长径比越大，分散性越差，纳米玄武岩纤维长径比越小，对聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸强度增强作用越差；优选的，所述的纳米玄武岩纤维直径为3-5nm，长径比为3-6︰1。

上述一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其中，所述的改性剂为甲基丙烯酸羟丙酯与乙二醇二甲基丙烯酸酯组成的混合物；所述的改性剂既能改善纳米玄武岩纤维与聚甲基丙烯酸甲酯的相容性，又能在纳米玄武岩纤维表面形成极性基团，利于分散；优选的，所述的改性剂中甲基丙烯酸羟丙酯与乙二醇二甲基丙烯酸酯的物质的量之比为1︰1。

上述一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其中，聚乙烯的聚合度越大，则交联后聚甲基丙烯酸甲酯材料的抗疲劳性越差，加工性越好，聚乙烯的聚合物越小，则交联后聚甲基丙烯酸甲酯材料的抗疲劳性越好，加工性越差，因此，选择合理的聚乙烯聚合度，是平衡抗疲劳性和加工性的重要手段。所述的聚乙烯的聚合度为200-300；优选的，所述的聚乙烯的聚合度为230-280；最优的，所述的聚乙烯的聚合度为250；通过优选，得到的聚甲基丙烯酸甲酯材料既具有优异的抗疲劳性，也具有较好的加工性，适合在更多领域中的应用。

其中，所述的聚甲基丙烯酸甲酯聚合度为1200-1800；优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯的聚合度为1400-1600；最优选的，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的聚合度为1500；通过优选，得到的聚甲基丙烯酸甲酯材料既具有优异的抗疲劳性，也具有较好的加工性。

上述一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其中，所述的偶联剂为羧基硅烷偶联剂；羧基硅烷能增加纳米玄武岩纤维与聚甲基丙烯酸甲酯以及改性剂之间的相容性，提高聚甲基丙烯酸甲酯材料的性能。

其中，所述的交联剂为丙烯酸丁酯，该交联剂能将两种不同聚合度的聚合物原材料适当交联，提高聚甲基丙烯酸甲酯材料的抗疲劳性。