[发明专利]一种高耐热PMMA树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物树脂，具体为一种高耐热PMMA树脂及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有许多优良的性能，如光学性能优异、物理机械性能较均衡、耐候性、电绝缘性良好、易加工成型、成本低廉、且密度小、质轻性韧等等，因此伴随着光电子产业的快速增长，以及电子电器领域中的小型化、汽车产业中的轻量化等社会需求，PMMA表现出强大的优越性。目前，PMMA树脂已广泛用于农业、航空、建筑、光学仪器等领域，俗称有机玻璃。然而，PMMA树脂具有热变形温度低、耐热性差、易吸湿变形等缺点，大大限制了它在光学有机玻璃、光纤及电子波导等光电学领域的应用。因此，制备高耐热PMMA树脂具有重要意义。

采用微乳液聚合方法可以制得高玻璃化温度(T_g)的PMMA树脂，可是由于微乳聚合制得的产品产量低，而且后处理工序复杂、成本较高，不适合工业化(参见中国专利CN02110867.6)。

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酰胺(MAAM)共聚的办法可以提高PMMA树脂的Tg，改善其耐热性，但是由于聚合物结构中引入酰胺基团，增大了材料的吸水率，在保存或运输的过程中因吸潮而使性能下降(见Polymer，2003，44(22)：6873，Chang FC等)。

将酰胺基团改为N-单脂肪或单脂环基取代甲基丙烯酰胺可以降低共聚PMMA树脂的吸水性，如N-甲基甲基丙烯酰胺(MMAm)、N-环己基甲基丙烯酰胺(CMAm)、N-异冰片烯甲基丙烯酰胺(IMAm)等与MMA共聚都可以使制得的PMMA树脂比P(MMA-co-MAAM)树脂吸水率显著降低。但由于氢键作用减弱，改性PMMA树脂的耐热性明显降低(参见中国专利CN01110243.8)。

引入含有疏水基团第三单体与MMA及MAAM共聚也可以降低共聚PMMA树脂的吸水性，如苯乙烯(St)与MMA和MAAM共聚(见Polymer，2005，46(7)：2354，Chang FC等)，甲基丙烯酸三环(5.2.1.0^2，6)癸烷酯(TCM)与MMA和MAAM共聚(见Polymer，2010，51(4)：883，Chang FC等)都可以使P(MMA-co-MAAM)树脂的吸水率降低，但是苯环的存在使制得的材料在近紫外吸收增加，耐候性下降，而TCM使共聚物的分子链间距离增大，玻璃化温度显著下降。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供了一种高耐热PMMA树脂及其制备方法。通过特定的配方设计使PMMA树脂具有耐热性优良、吸水率低、透明度好等特点，进一步拓宽其应用领域。

本发明的技术方案是：

一种高耐热PMMA树脂，该耐热PMMA树脂由共聚物A和P(MMA-co-MAA)这两种共聚物组成，其质量比为：共聚物A∶P(MMA-co-MAA)＝0.25～4∶1；

其中，聚合物A为P(MMA-co-MAAM)或P(MMA-co-AM)；

所述的P(MMA-co-MAAM)为甲基丙烯酸酯(MMA)与甲基丙烯酰胺(MAAM)的共聚物；P(MMA-co-MAA)为甲基丙酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸(MAA)的共聚物；P(MMA-co-AM)为甲基丙酸甲酯(MMA)与丙烯酰胺(AM)的共聚物；

上面所述高耐热PMMA树脂的制备方法，包括以下步骤

第一步：聚合物A与P(MMA-co-MAA)按照以上配比加入转矩流变仪中熔融共混，温度为190℃，转速为32转/分条件下熔融共混5分钟，再于转速64转/分条件下熔融共混5分钟。

第二步：在热压机中190℃和10MPa下热压5分钟，常温5MPa下冷压10分钟后即得到共混材料。

所述的P(MMA-co-MAA)、P(MMA-co-MAAM)和P(MMA-co-AM)这三种共聚物组成如下：

所述质子受体单体为甲基丙烯酰胺(MAAM)、丙烯酰胺(AM)，质子给体单体为甲基丙烯酸(MAA)，当质子受体或给体单体为不同物质时，得到对应的共聚物。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)与单纯共聚改性相比，可以进一步提高PMMA树脂的耐热性，如改性后的P(MMA-co-MAAM)-3/P(MMA-co-MAA)-3T_g为154℃，比两种共聚物平均值提高30℃，比均聚PMMA提高51℃。