[发明专利]纳微米级植硅体PMMA复合材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了纳微米级植硅体新型PMMA复合材料及其制备工艺，所述PMMA复合材料包含以下重量份的组分：PMMA填充剂0.1～0.5份、甲基丙烯酸甲酯50～75份和过氧化二苯甲酰0.1～0.2份；其中，所述PMMA填充剂为植硅体粉末，或者所述PMMA填充剂为植硅体粉末和白炭黑粉末，所述植硅体含量为纳微米级植硅体新型PMMA复合材料总质量的0.2～0.6％；当所述PMMA填充剂为植硅体粉末和白炭黑粉末，所述植硅体粉体：白炭黑粉体的重量比例为1.5～2.5:1。本发明提供了一种纳微米级植硅体新型PMMA复合材料，采用纳微米级的植硅体粉体粉末和白炭黑粉体作为填充原料，并辅以粉体改性，提高PMMA制备产品的多元化，同时提高PMMA复合材料的力学性能和热力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是一种纳微米级植硅体PMMA复合材料及其制备工艺。

背景技术

PMMA是市场上广泛受欢迎使用的高分子材料，别名为有机玻璃；它是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为单体，通过自由基聚合而成的高分子塑料，其分子式为CH₂C(CH₃)COOCH₃。PMMA是一种具有高透光度的高分子材料，其密度大约在1.15-1.19g/cm³，是玻璃(2.40-2.80g/cm³)的一半、金属铝的43％，具有质轻、价廉，易於成型等优点。有机玻璃分为无色透明、有色透明、珠光压花、有机玻璃四种，俗称亚克力，是一种无毒且环保材料，有机玻璃不但在商业、轻工、建筑、化工等方面有广泛的应用，而且在广告、装潢、沙盘模型上应用也十分广泛，如标牌广告牌灯箱面板和中英字母面板。除此之外PMMA还具有优越的透明性、光泽性、良好的耐候性、耐化学药品性、电气绝缘性、化学稳定性以及机械特性等优越的性能，这使其应用范围越来越广泛，并且不断地应用于高端产业，如光学纤维、防射线PMMA、太阳能光伏电池等。与普通无机玻璃相比，它还具有重量轻和高韧性的特点，且该特性已被广泛应用于农业、航空、建筑、光学仪器、灯具装饰等领域。

植硅体粉体是指草本科植物的根系在吸收地下水的同时，吸收了一定量的可溶性二氧化硅，这些二氧化硅经过植物的输导组织输送到了茎、叶、花、果实等处，而后在植物细胞间和细胞内沉淀下来，形成非晶质含有机质二氧化硅颗粒，死亡后形成大型植硅体硅矿(粉体)。本次所获得的植硅体(SiO₂)矿矿粉颗粒非常小，约为100nm～5微米。植硅体硅矿原矿化学成分为：SiO₂77.01-80.54％、Al₂O₃3.03-5.35％、Fe₂O₃1.08-3.73％、CaO 0.07-0.69％、LOI(烧失量)11.96-16.13％、TiO₂约为0.69％；植硅体硅矿原矿矿物成分约为：脉石8％、粘土3％、黄铁矿0.5％、针铁矿0.5％、腐植质10％、SiO₂78％。植硅体矿中SiO₂粒度范围：100nm-5um，多以团聚方式出现。

虽然PMMA广泛应用于各个方面，但其还是有硬度低、不耐刮伤的缺点，在使用过程中表面易被擦伤，使材料的透明度下降，装饰效果劣化。又由于PMMA耐热性较差，限制了其使用范围。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)应用广泛但其力学性能及热力学性能都存在一定缺陷。为提高其性能，前人做了许多研究，其中以无机颗粒、介孔材料以及金属氧化物作为增强体的研究较多，并取得了较好的效果。本发明以植硅体为原料，对植硅体进行一系列的处理得到植硅体粉体。基于本发明所得高纯度植硅体粉体，以植硅体粉体为填料，甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料进行原位聚合得到复合材料，探究植硅体粉体，植硅体粉体与白炭黑按比例混合作为增强体制备复合材料，所得复合材料的性能变化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳微米级植硅体PMMA复合材料及其制备工艺，以解决上述技术背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：