[发明专利]一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保材料领域，具体涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料及其制备方法。

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。

随着人们对塑料硬度要求的不断提高，未经改性的聚甲基丙烯酸甲酯环保材料的硬度已难以满足需求，因而，对聚甲基丙烯酸甲酯进行硬度改性成为必要。现今对聚甲基丙烯酸甲酯的硬度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硬度增加效果显著，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。纳米材料虽然具有硬度增强效果好，添加量小的优点，但也存在分散困难，成本高等缺陷。在进行硬度改性过程中，纳米材料分散不均会影响其硬度增强效果，得到的环保材料硬度偏低，对环保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环保材料硬度较差的缺陷，提供一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料及其制备方法；本发明将经过针对性改性处理的纳米氮化硅与聚甲基丙烯酸甲酯进行复合，并使纳米氮化硅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环保材料硬度高，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，本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，包括以下重量份原材料制备得到：35-45份的聚甲基丙烯酸甲酯、10-15份的纳米氮化硅、2-5份的改性剂、20-30份的聚氨酯、0.3-0.8份的偶联剂、0.3-0.5份的交联剂、3-8份的硬脂酸锌。

上述一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，根据纳米氮化硅和交联能增加树脂材料硬度的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高纳米氮化硅与聚甲基丙烯酸甲酯之间的相容性，并使纳米氮化硅在聚甲基丙烯酸甲酯中分散更均匀，使纳米氮化硅对聚甲基丙烯酸甲酯的硬度增强作用更好，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环保材料在硬度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环保材料在具有更高硬度的条件下，也具有优异的加工性，使其可以在更多领域中得到应用。

上述一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，其中，所述的纳米氮化硅粒径为10-80nm；纳米氮化硅粒径越小，分散性越差，纳米氮化硅粒径越大，对聚甲基丙烯酸甲酯的硬度增强作用越差；优选的，所述的纳米氮化硅粒径为30-50nm；最优选的，所述的纳米氮化硅粒径为40nm。

上述一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，其中，所述的改性剂为二甲基硅油与二甲基丙烯酸乙二醇酯组成的混合物；所述的改性剂既能改善纳米氮化硅与聚甲基丙烯酸甲酯的相容性，又能在纳米氮化硅表面形成极性基团，利于分散；优选的，所述的改性剂中二甲基硅油与二甲基丙烯酸乙二醇酯的物质的量之比为1︰1。

上述一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，其中，聚氨酯的聚合度越大，则交联后聚甲基丙烯酸甲酯环保材料的硬度越低，加工性越好，聚氨酯的聚合物越小，则交联后聚甲基丙烯酸甲酯环保材料的硬度越高，加工性越差，因此，选择合理的聚氨酯聚合度，是平衡硬度和加工性的重要手段。所述的聚氨酯的聚合度为300-380；优选的，所述的聚氨酯的聚合度为330-350；最优的，所述的聚氨酯的聚合度为340；通过优选，得到的聚甲基丙烯酸甲酯环保材料既硬度高，也具有较好的加工性，适合聚甲基丙烯酸甲酯在更多领域中进行推广应用。

其中，所述的聚甲基丙烯酸甲酯聚合度为800-1400；优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯的聚合度为1000-1200；最优选的，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的聚合度为1100；通过优选，得到的聚甲基丙烯酸甲酯环保材料既具有优异的硬度，也具有较好的加工性。

上述一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，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氮化硅与聚甲基丙烯酸甲酯环保材料之间的相容性，对提高聚甲基丙烯酸甲酯环保材料的硬度具有促进作用。

其中，所述的交联剂为对甲苯磺酸，该交联剂能将两种不同聚合度的聚合物原材料适当交联，对提高聚甲基丙烯酸甲酯环保材料的硬度具有促进作用。

上述一种聚甲基丙烯酸甲酯环保材料，其中，其原材料还包括分散剂、增塑剂、抗静电剂、染色剂、増亮剂中的一种或多种助剂；上述的助剂能提高聚甲基丙烯酸甲酯环保材料的加工性，增加其功能性等作用，从而增加其适用性。