CN102796336A - 改性聚甲基丙烯酸甲酯透明材料及其制备方法 - Google Patents

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秦舒浩
何敏
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粟多文
张家宝
刘渝
刘跃谋
吴兵
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Abstract

本发明公开了一种改性聚甲基丙烯酸甲酯透明材料，按重量份数计算，包括20～80份PMMA，20～80份SAN以及5～30份MBS；PMMA与SAN的份数总和为100份。本发明将PMMA、SAN及MBS通过熔融共混挤出的方式制备获得产品，MBS作为一种改性剂加入到PMMA/SAN共混物中不仅提高了它们的相容性，而且当PMMA/SAN处于40/60到55/45范围内时，MBS在大大提高其冲击韧性的同时几乎不影响它的透明性，从而使其兼具相对较高的冲击韧性和透明性。本发明的制备方法工艺简单、易操作，非常适宜工业化生产。

Description

改性聚甲基丙烯酸甲酯透明材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料科学领域，尤其是一种高分子材料及其制备方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗称有机玻璃，是目前塑料中透明性最好的品种之一，具有突出的耐老化性和化学稳定性，良好的绝缘性和加工性，没有残余应力，已经被广泛应用于农业、航空、建筑、光学仪器、灯具装饰等领域。但与其他透明塑料相比，PMMA冲击强度低，耐热、耐磨及耐划伤性差，使其应用受到了限制。
对PMMA共混改性的大量工作集中在共混和共聚之上。有人用甲基丙烯酸甲酯原位聚合的方法制备得到了EVA/PMMA透光复合材料；掺入第二相粒子是共混改性的重要形式，也是塑料增韧最重要的一条途径，除了橡胶增韧，国内外众多研究者也对其它第二相粒子填充PMMA复合材料进行了广泛的研究，考虑到复合材料的透光性能，一般均选用纳米粒子。
发明内容
本发明的目的是：提供一种改性聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法，它具有优良的透明性和冲击韧性，且成本低廉，耐热性也有较大提高，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，按重量份数计算，包括20～80份PMMA，20～80份SAN以及5～30份MBS；PMMA与SAN的份数总和为100份。
优选的方案有四个：
1、按重量份数计算，包括40份PMMA,60份SAN以及5～30份MBS。
2、按重量份数计算，包括45份PMMA,55份SAN以及5～30份MBS。
3、按重量份数计算，包括50份PMMA,50份SAN以及5～30份MBS。
4、按重量份数计算，包括55份PMMA，45份SAN以及5～30份MBS。
PMMA熔融指数为16g/10min。
SAN中丙烯腈含量为16～20%。
改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备方法，将PMMA，SAN以及MBS混合均匀后，获得混合物料；将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，并将挤出的物料经冷却、干燥、切粒，获得成品。
挤出温度为190～230℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为300rad/min。
在PMMA的应用中，其成本和冲击韧性常常是一个值得考虑的重要因素，而苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）树脂的透明度、硬度均接近于PMMA，尤其强度，耐热性，生产成本等方面均优于PMMA。
MBS是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）和苯乙烯（ST）接枝于聚丁二烯（PB）或丁苯胶（SBR）大分子链上而形成的接枝共聚物。在MBS中，含有橡胶小球和塑料成分。其中，橡胶小球可起到明显的增韧改性作用，且 MBS与PMMA和SAN均具有良好地相容性。
与现有技术相比，本发明将PMMA、SAN及MBS通过熔融共混挤出的方式制备获得产品，MBS作为一种改性剂加入到PMMA/SAN共混物中不仅提高了它们的相容性，而且在大大提高其冲击韧性的同时对其透明性却并无较大影响。本发明的制备方法工艺简单、易操作，非常适宜工业化生产。
附图说明
附图1为PMMA/SAN 为30/70、40/60、50/50、70/30时，MBS含量对PMMA/SAN/MBS共混物透光率的影响；
附图2为PMMA/SAN 为30/70、40/60、50/50、70/30时，MBS含量对PMMA/SAN/MBS共混物冲击韧性的影响；；
附图3为MBS含量为30份时，PMMA/SAN 配比对PMMA/SAN/MBS共混物透光率的影响； 
附图4为MBS含量为30份时，PMMA/SAN 配比对PMMA/SAN/MBS共混物冲击韧性的影响；
附图5为PMMA/SAN 为50/50时,MBS对PMMA/SAN/MBS共混物耐热性的影响；
附图6为MBS含量为30份时，不同PMMA/SAN配比对PMMA/SAN/MBS共混物耐热性的影响。
具体实施方式
本发明的实施例1：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取50份PMMA、50份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，然后将混合后的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，挤出温度为190℃～230℃，双螺杆挤出机螺杆转速为300rad/min；将挤出的物料冷却、干燥、切粒即得成品。得到产品冲击韧性为10.322KJ/m2,透光率为82.5%。
实施例2：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取50份PMMA、50份SAN以及15份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为5.686KJ/m2,透光率为85.3%。
实施例3：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取50份PMMA、50份SAN以及5份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为2.840KJ/m2,透光率为86.9%。
实施例4：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取40份PMMA、60份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为11.00KJ/m2,透光率为82.0%。
实施例5：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取45份PMMA、55份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为11.89KJ/m2,透光率为84.9%。
实施例6：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取55份PMMA、45份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为12.75KJ/m2,透光率为77.4%。
实施例7：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取60份PMMA、40份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为12.66KJ/m2,透光率为65.8%。
实施例8：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取70份PMMA、30份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为10.726KJ/m2,透光率为29.7%。
实施例9：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取30份PMMA、70份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为9.191KJ/m2,透光率为48.4%。
实施例10：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取80份PMMA、20份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为11.53KJ/m2,透光率为29.5%。
实施例11：改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备，按重量百分比称取20份PMMA、80份SAN以及30份MBS,将三者充分混合均匀，采用与实施例1相同的制备方法，制备获得产品，经测定得知，产品的冲击韧性为8.527KJ/m2,透光率为38.1%。 
为了进一步验证本发明的实验效果，对不同的用量配比方案进行实验，测定产品的透光性能，其结果如图1及图3所示；根据图1及图3的结果可以得知，本发明的产品的透光性，受到PMMA与SAN比例的影响，当PMMA与SAN比例相同（即PMMA/SAN为50/50）和PMMA/SAN为40/60时，无论MBS的加入量为多少份（5phr～30phr）其透光性与其它比例的共混物相比都是最优的，且受MBS加入量的影响很小，当PMMA比例增加或降低后，产品的透光性均有所下降，且加入的MBS越多，透光性越差。
将不同配比的产品进行冲击韧性测试，其结果如图2及图4所示；从图中可以得知，产品的冲击韧性主要受MBS用量的影响，随着MBS用量的增加，产品的冲击韧性会有明显提高。但是随着PMMA用量的增加，产品的冲击韧性变化不大。
再将不同配比的产品进行耐热性能的测试，其结果如图5及图6所示；从图中可以看出，产品的热变形温度随MBS用量的增加略有下降，但是SAN的加入却使共混物的热变形温度得到了明显的提高。SAN含量越高，其耐热性能也越好。

Claims (9)

1.一种改性聚甲基丙烯酸甲酯透明材料，其特征在于：按重量份数计算，包括20～80份PMMA，20～80份SAN以及5～30份MBS；PMMA与SAN的份数总和为100份。
2.根据权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：按重量份数计算，包括40份PMMA，60份SAN以及5～30份MBS。
3.根据权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：按重量份数计算，包括45份PMMA，55份SAN以及5～30份MBS。
4.根据权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：按重量份数计算，包括50份PMMA，50份SAN以及5～30份MBS。
5.根据权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：按重量份数计算，包括55份PMMA，45份SAN以及5～30份MBS。
6.根据权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：PMMA熔融指数为16g/10min。
7.根据权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于：SAN中丙烯腈含量为16～20%。
8.一种如权利要求1所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备方法，其特征在于：将PMMA，SAN以及MBS混合均匀后，获得混合物料；将混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，并将挤出的物料经冷却、干燥、切粒，获得成品。
9.根据权利要求8所述的改性聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备方法，其特征在于：挤出温度为190～230℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为300rad/min。
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