专利名称：一步原位合成法制备有机阻燃透明复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一步原位合成法制备聚甲基丙烯酸甲酯有机阻燃透明复合材 料，属有机化合物+无机物合成阻燃透明材料的方法及应用的技术领域。
背景技术：
聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA，是高级透明材料，透光率92%，透紫外光 率73%，耐候性好，易着色，主要用于航空、汽车、轮船、仪器的透明配件，例如 车辆、飞机、船舶的风挡，建筑物窗户、电器绝缘部件等。
由于聚甲基丙烯酸甲酯是脂肪族碳链结构，极易燃烧，必须对其进行阻燃处理， 才能在高级产品上使用，常用的有磷系阻燃剂，例如磷酸铝、氯化聚磷酸酯、聚磷 酸铵等，虽然起到了阻燃作用，但对PMMA的力学性能和光学性能有较大的负面 影响，使透光性降低，强度、硬度、韧性、耐冲击性降低，极大地影响了 PMMA 的应用。
蒙脱土，简称MMT，是硅酸盐类无机材料，具有高长径比和高比表面积，常 被用于聚合物材料，蒙脱土不仅能提高复合材料的力学性能和阻隔性能，而且还能 提高复合材料的阻燃性能；甲基丙烯酸甲酯单体，简称MMA，是制备聚甲基丙烯 酸甲酯的原料，要有高的质量纯度，使用前要进行减压蒸馏。
制备聚甲基丙烯酸甲酯阻燃透明材料，常规方法是先制备、后改性、再添加的 工艺路线，不仅复杂，而且无法实现阻燃剂氢氧化镁在高聚物中的纳米级分散，以 至无法实现通过纳米化减少氢氧化镁用量，提高阻燃性能这一目的，在工艺过程中 也存在着很多弊端和不足
发明内容
发明目的
本发明的目的就是针对背景技术的不足，以聚甲基丙烯酸甲酯为透明材料，以 蒙脱土为阻燃剂，以一步原位合成法制备纳米级透明阻燃复合材料，以大幅度提高透明阻燃复合材料的力学性能、光学性能、透光性和阻燃性能，以填补此类方法和 技术的科研空白。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为十八垸基三甲基氯化铵、环己烷、正己醇、氯
;、无水乙醇、甲基丙烯酸甲酯、N，N—二甲基甲酰胺、偶氮二异丁腈，钠基蒙
.、去离子水、氨气、氮气，其配比用量如下以克、毫升、厘米3为计量单位
十八烷基三甲基氯化铵C18H37N(CH3)3C1150ml士lml
环己烷C6H12386ml士lml
正己醇C6H14055 ml±l ml
氯化镁-MgCl2.6H2017.4327g±0.0005g
无水乙醇CH3CH2OH500ml±lml
甲基丙烯酸甲酯CH2=C(CH3)COOCH342 ml±l ml
N,N—二甲基甲酰胺C3H7NO53ml±lml
偶氮二异丁腈NCC(CH3)2NNC(CH3)2CN0.4g±0.0001g
钠基蒙脱土Naa33(AlL67Mg。.33)(Si40,。)(OH)25g±0.0002g
去离子水H20励00ml士50ml
氨气NH310000cm3±50cm3
氮气N210000cm3±50cm3
一步原位合成法制备阻燃透明复合材料工艺流程如下
(1)精选化学物质材料
对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行纯度控制质量百分率
十八烷基三甲基氯化铵-液态液体》40%
环己烷液态液体》99.5%
正己醇液态液体》99.5%氯化镁-固态固体》99.0%
无水乙醇液态液体》99.7%
甲基丙烯酸甲酯液态液体》99.5%
N,N—二甲基甲酰胺液态液体》99.5%偶氮二异丁腈 固态固体 》99.89%
钠基蒙脱土 固态固体 》90%
去离子水 液态液体 99.9%
氨气 气态气体 99.9%
氮气 气态气体 99.9%
(2) 提纯钠基蒙脱土
① 将钠基蒙脱土 5g土0.0002g，置于烧杯中，加入去离子水50ml土lml，钠基 蒙脱土:去离子水=1:10;用搅拌器匀速搅拌60min士5min;静置1440min土20min; 杂质沉淀；将烧杯上部的钠基蒙脱土浆液倒入离心试管中，弃掉沉淀物；
② 离心分离钠基蒙脱土浆液
将盛有钠基蒙脱土浆液的离心管置于离心机上，开启离心机使其转动，离心分 离转数为3000r/min，时间10min，进一步去除沙石；
③ 真空抽滤
将离心液置于烧杯中，加入絮凝剂聚丙烯酰胺10mg士lmg，倾倒上层清液，将 烧杯中的絮凝物倒入真空抽滤瓶的布氏漏斗中，用中性双层定性滤纸进行真空抽滤 5min士lmin，滤纸上的留存产物为钠基蒙脱土滤饼，废液抽至滤瓶中；
④ 无水乙醇洗涤
将产物滤饼置于三口烧瓶中，加入无水乙醇50ml，用搅拌器剧烈搅拌30min， 使其充分分散为悬浮乳液；
⑤ 真空抽滤
将洗涤的悬浮乳液置于真空抽滤瓶的布氏漏斗中，用中性双层定性滤纸进行真 空抽滤5min，滤纸上留下的产物即为钠基蒙脱土滤饼，废液抽至滤瓶中；
将产物滤饼收集于烧杯中，然后置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温 度60°C±2°C，真空度15Pa，干燥时间360min，干燥后得到高纯度灰色疏松状钠 基蒙脱土粉体；
(3) 制备氢氧化镁微Mg(OH)2乳液
① 配制氯化镁水溶液
将氯化镁17.4327g土0.0005g置于烧杯中，加入去离子水25ml土lml，在常温下， 在磁力搅拌机上进行搅拌15min，成氯化镁水溶液；
② 配制十八烷基三甲基氯化铵+正己醇溶液将十八烷基三甲基氯化铵150ml土lml置于烧杯中，加入正己醇55ml土lml，在 常温下、在磁力搅拌机上搅拌30min，成十八烷基三甲基氯化铵+正己醇混合液； ③配制氢氧化镁微乳液在四口烧瓶中，依次加入十八烷基三甲基氯化铵+正己醇混合液205ml土2ml、 环己烷386ml土lml、氯化镁水溶液25ml土lml;在四口烧瓶上依次安装氨气管、搅拌器、出气管，氨气管连接氨气瓶，开启搅 拌器，搅拌速度300r/min，搅拌时间30min土lmin;开启氨气瓶，向四口烧瓶中输 入氨气，输入速度为5cm"min，在输入过程中，连续搅拌，用试纸进行酸碱度pH 值检测，当pH》10、呈碱性时，停止输入氨气，得到泛青色氢氧化镁微乳液；(4) 配制引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液剂将偶氮二异丁腈0.4g土0.0001g置于烧杯中，加入无水乙醇10ml土lml，用搅 拌器搅拌5min，成偶氮二异丁腈+无水乙醇混合溶液；(5) 四口烧瓶中一步法原位合成三相复合粒子产物① 将四口烧瓶置于电加热器上；② 在四口烧瓶上依次插入氮气管、滴液漏斗、搅拌器、水循环冷凝管；③ 将氢氧化镁微乳液加入到四口烧瓶中； 将提纯的钠基蒙脱土粉体加入到四口烧瓶中； 将甲基丙烯酸甲酯单体加入到四口烧瓶中；④ 将引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液置于滴液漏斗中；⑤ 开启电加热器，温度由2(TC升至60。C士2。C; 开启搅拌器，进行搅拌，搅拌时间180min; 开启氮气管，向四口烧瓶输入氮气，输入速度5cm3/min; 开启水循环冷凝管，出气口开启；◎开启滴液漏斗，滴加引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液，滴加速度lml/min;⑦ 化学反应在80。C土2。C恒温状态下，继续反应480min土20min;⑧ 在四口烧瓶中、在加热状态下、在氮气保护下、在水循环冷凝状态下、在持 续搅拌中、在滴加引发剂过程中，四口烧瓶内的氢氧化镁微乳液、钠基蒙脱土、甲 基丙烯酸甲酯单体将发生聚合化学反应，聚合反应式如下CH2顿3匿H3 NCC(CH CN> ，C n +80°C/480min/N2CH2= C(CH3)COOCH3:甲基丙烯酸甲酯 NCC(CH3)2NNC(CH3)2CN:偶氮二异丁腈引发剂 +CH2CCH3CH3COOCH3^1:聚甲基丙烯酸甲酯 ⑨关闭加热器，关闭氮气瓶，关闭水循环冷凝管，关闭搅拌器，四口烧瓶及其 内的混合反应溶液随瓶冷却至20°C ±3°C;(6) 真空抽滤将混合反应溶液置于真空抽滤瓶的布氏漏斗中，用中性双层定性滤纸进行真空 抽滤10min，滤纸上留下产物滤饼，废液抽至抽滤瓶中；(7) 去离子水洗涤+真空抽滤10次将产物滤饼置于烧杯中，加入去离子水100ml，用搅拌器搅拌洗涤5min，成混 合液；洗涤后将混合液置于布氏漏斗中，用双层定性滤纸进行真空抽滤，滤纸上留下 产物滤饼；去离子水洗涤+真空抽滤重复进行十次，并收集产物滤饼；(8) 真空干燥将产物滤饼置于烧杯中，然后置于真空干燥箱中，进行干燥处理，干燥温度60 °C±2°C，真空度15Pa，干燥时间1440min，干燥后得最终产物白色复合粒子粉 体，S卩聚甲基丙烯酸甲酯+氢氧化镁+钠基蒙脱土三相阻燃纳米复合材料，其成分 如下聚甲基丙烯酸甲酯 80% 氢氧化镁 10% 钠基蒙脱土 10%(9) 检测、化验、分析、表征、对比对制备的白色松散状的复合粒子粉体的形貌、色泽、成分、性能、热稳定性进行检测、化验、分析、表征、对比用场发射扫描电镜进行形貌分析；用X射线衍射分析仪进行产物晶型结构分析；用红外光谱仪进行红外光谱分析；用热重分析仪对产物粉体进行热重分析；用紫外-可见分光光度计对复合材料成膜后的紫外-可见光的透过率进行分析； (10) 储存将制备的白色松散状的复合粒子粉体置于无色透明的玻璃容器中，储存于阴凉、 干燥、洁净环境，要防水、防潮、放酸碱盐侵蚀，储存温度20°C±3°C，相对湿度 《10%。所述的一步原位合成法制备有机阻燃透明材料，是在四口烧瓶中进行的、是在 加热状态下、氮气保护下、水循环冷凝状态下、持续搅拌中、滴加引发剂过程中完成的，四口烧瓶2置于电热套1上，四口烧瓶2的上部设有锥体塞17、 18、 19、 20， 锥体塞17、 18、 19、 20上分别插入氮气管7、滴液漏斗9、搅拌器IO、水循环冷凝 管11，水循环冷凝管11上设置出气口 12、进水口 13、出水口 14;氮气管7连接 氮气阀8、氮气瓶6;电热套1上设置温度显示屏3、指示灯4、操纵按钮5、滴液 漏斗9中置放引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液21;四口烧瓶内置放氢氧化镁微 乳液+钠基蒙脱土+甲基丙烯酸甲酯单体混合液16，氮气管7向四口烧瓶2中输入 氮气15。所述的一步原位合成法制备的有机阻燃透明材料，为纳米级聚甲基丙烯酸甲酯 透明材料，其产物形貌为白色松散状复合粒子粉体，产物成膜后，其中氢氧化镁平 均粒径为60nm，钠基蒙脱土呈单片层分散，产物透光率为85%,产物紫外光吸收 率为40%，产物极限氧指数由19%提高到26%，产物硬度提高10%。所述的一步原位合成制备有机阻燃复合材料，是以甲基丙烯酸甲酯单体为原料， 以钠基蒙脱土、氢氧化镁为阻燃剂，以偶氮二异丁腈+无水乙醇为引发剂，以氯化 镁+十八烷基三甲基氯化铵+正己醇+环己烷为氢氧化镁微乳液，以氨气为酸碱度 碱性调节剂，以无水乙醇、去离子水为洗涤剂，以氮气为保护气体。有益效果本发明与背景技术相比具有明显的先进性，采用了一步原位合成法制备有机阻 燃透明材料聚甲基丙烯酸甲酯，采用阻燃材料钠基蒙脱土、氢氧化镁及辅助材料， 先对钠基蒙脱土进行提纯、离心分离，预制氢氧化镁微乳液，在四口烧瓶中一次原位合成，在加热60。C状态下、在滴加引发剂偶氮二异丁腈无水乙醇溶液、在氮气保护下，在水循环冷凝状态下、在持续搅拌下完成整个制备， 一步合成了聚甲基丙烯 酸甲酯+氢氧化镁+钠基蒙脱土三相纳米复合材料，即有机阻燃透明材料，材料形貌为白色、松散状复合粒子粉体，产物成膜后，其中的氢氧化镁平均粒径为60nm， 钠基蒙脱土呈单片层分散，产物透光率为85%，产物紫外光吸收率为40%，产物极 限氧指数由19%提高到26%，产物硬度可提高10%,此制备方法使用设备少，工艺 流程短，产收率高，不污染环境，有效的解决了复合材料中纳米粒子的均匀分散问 题，是十分理想的一步原位合成制备有机阻燃透明材料的方法。
图1为一步原位合成制备有机阻燃透明材料状态2为三相材料聚合反应复合过程原理3为添加蒙脱土、氢氧化镁微乳液的产物形貌对比4为有机阻燃透明材料断面对比5为钠基蒙脱土在产物结构中的衍射图谱图6为氢氧化镁在产物结构中的衍射图谱图7为产物红外光图谱图8为产物的成膜后紫外、可见光透过光谱图中所示，附图标记清单如下1、电热套，2、四口烧瓶，3、温度显示屏，4、指示灯，5、操纵按钮，6、氮 气瓶，7、氮气管，8、氮气阀，9、滴液漏斗，10、搅拌器，11、水循环冷凝管， 12、出气口， 13、进水口， 14、出水口， 15、氮气，16、钠基蒙脱土水溶液+氢氧 化镁微乳液+甲基丙烯酸甲酯混合液，17、锥体塞，18、锥体塞，19、锥体塞，20、 锥体塞，21、偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明图1所示，为一步原位合成制备有机阻燃透明材料状态图，是在四口烧瓶中一步原位合成的，各步骤要严格控制，数据要准确无误。合成使用的化学物质材料是按预先设置的数值范围确定的，以克、毫升、厘米 3为计量单位。合成使用的各种器皿要先进行洁净处理，不得有杂质进入，以防产生不明副产物。图2所示，为三相材料聚合反应复合过程状态图，图中可知十八垸基三甲基 铵离子通过离子交换作用进入到钠基蒙脱土片层之间，碳氢长链增大了片层间距， 有利于吸附更多的甲基丙烯酸甲酯单体进入到钠基蒙脱土层间发生聚合，也就更容 易形成剥离型结构纳米复合材料，钠基蒙脱土片层和氢氧化镁粒子在基体中均匀分 布。图3所示，为添加蒙脱土、氢氧化镁微乳液的产物形貌对比图，a为纯PMMA 薄膜，颜色均一，表面光滑；b为复合材料薄膜，球形粒子为氢氧化镁，长条状为 钠基蒙脱土片层，由图可知，钠基蒙脱土片层已经剥离，在基体中基本呈单分散， 并且氢氧化镁纳米粒子和蒙脱土片层在整个视野范围内均匀分散，氢氧化镁粒子平 均粒径为60nm。图4所示，为有机阻燃透明材料断面对比图，c为纯PMMA断面，断面齐整， 属于脆性断裂；d为复合材料断面，断面出现很多韧窝，属塑性断裂。图5所示，为钠基蒙脱土在产物结构中的衍射图谱，图中可知天然钠基蒙脱 土在29=7.25°处出现很强的衍射峰，对应于钠基蒙脱土的(001)晶面，其晶面层间距 为1.219nm;而复合材料在26=3-10°之间并未出现相应的衍射峰，说明钠基蒙脱土 片层结构已经完全剥离，蒙脱土以单片层结构分散于PMMA基体中。图6所示，为氢氧化镁在产物结构中的衍射图谱，图中可知图中B标记为氢 氧化镁衍射峰与标准粉末衍射卡片中JCPDS No.7-239的氢氧化镁谱图一致，分别 对应于(001)、 (101)、 (102)、 (110)和(111)晶面，属于六方晶型，图中出现的馒头峰 表明PMMA基体是无定形结构，图中T为MMT (103)晶面的衍射峰。图7所示，为产物红外图谱，a为天然蒙脱土红外图谱，1050cm"处的强吸收 峰为MMT中Si-O-Si骨架振动，523cm-1和468cm'1分别对应于Al-0和Si-0的特 征吸收峰；b为PMMA红外图谱，在1730cm'1和1439cm"处出现的峰是由PMMA 中的C=0和CH3伸縮振动引起的；2928 cm1和2856 cm'1分别对应于脂肪族CH2的 不对称和对称振动；1150 cm—1, 1196 cm_1， 1242 cm"和1270 cm"处的峰对应于PMMA的CX)"C的伸縮振动；而1640 cm—'处对应于甲基丙烯酸甲酯的碳碳双键特 征吸收峰消失，说明甲基丙烯酸甲酯基本完全聚合；c为复合材料红外图谱，图中 出现了氢氧化镁晶体结构中的羟基(3698cm—1)伸縮振动峰；而对应MMT的 600~400cm"之间的Al-0和Si-0特征吸收峰均向低波数发生偏移，表明PMMA有 机长链进入到硅酸盐片层间，改变了硅酸盐结构力的分布。图8为产物成膜后紫外光、可见光透过光谱图，图中可知纯PMMA薄膜在可 见光波长400-760nm范围内基本保持相同的透过率92%，在紫外光波长〈400nm范 围内也有较高的透过率，对300nm处的紫外光透光率为77%;添加了阻燃剂的复合 材料薄膜在760nm处的透过率为80%，而在紫外光段则有较大幅度的降低，原因是 蒙脱土纳米片层及纳米氢氧化镁对紫外光有强散射或吸收作用，从而可以提高 PMMA基体材料的抗紫外能力。
权利要求
1.一步原位合成法制备有机阻燃透明复合材料，其特征在于使用的化学物质材料为十八烷基三甲基氯化铵、环己烷、正己醇、氯化镁、无水乙醇、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基甲酰胺、偶氮二异丁腈，钠基蒙脱土、氨气、去离子水、氮气，其配比用量如下以克、毫升、厘米3为计量单位。十八烷基三甲基氯化铵 C18H37N(CH3)3Cl150ml±1ml环己烷C6H12 386ml±1ml正己醇C6H14O 55ml±1ml氯化镁MgCl2·6H2O17.4327g±0.0005g无水乙醇 CH3CH2OH 500ml±1ml甲基丙烯酸甲酯CH2＝C(CH3)COOCH3 42ml±1mlN，N-二甲基甲酰胺 C3H7NO 53ml±1ml偶氮二异丁腈 NCC(CH3)2NNC(CH3)2CN 0.4g±0.0001g钠基蒙脱土Na0.33(Al1.67Mg0.33)(Si4O10)(OH)2 5g±0.0002g去离子水 H2O10000ml±50ml氨气 NH310000cm3±50cm3氮气 N2 10000cm3±50cm3一步原位合成法制备阻燃透明复合材料工艺流程如下(1)精选化学物质材料对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行纯度控制质量百分率十八烷基三甲基氯化铵 液态液体 ≥40％环己烷液态液体 ≥99.5％正己醇液态液体 ≥99.5％氯化镁固态固体 ≥99.0％无水乙醇 液态液体 ≥99.7％甲基丙烯酸甲酯液态液体 ≥99.5％N，N-二甲基甲酰胺 液态液体 ≥99.5％偶氮二异丁腈 固态固体 ≥99.89％钠基蒙脱土 固态固体≥90％去离子水液态液体99.9％氨气气态气体99.9％氮气气态气体99.9％(2)提纯钠基蒙脱土①将钠基蒙脱土5g±0.0002g，置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，钠基蒙脱土∶去离子水＝1∶10；用搅拌器匀速搅拌60min±5min；静置1440min±20min；杂质沉淀；将烧杯上部的钠基蒙脱土浆液倒入离心试管中，弃掉沉淀物；②离心分离钠基蒙脱土浆液将盛有钠基蒙脱土浆液的离心管置于离心机上，开启离心机使其转动，离心分离转数为3000r/min，时间10min，进一步去除沙石；③真空抽滤将离心液置于烧杯中，加入絮凝剂聚丙烯酰胺10mg±1mg，倾倒上层清液，将烧杯中的絮凝物倒入真空抽滤瓶的布氏漏斗中，用中性双层定性滤纸进行真空抽滤5min±1min，滤纸上的留存产物为钠基蒙脱土滤饼，废液抽至滤瓶中；④无水乙醇洗涤将产物滤饼置于三口烧瓶中，加入无水乙醇50ml，用搅拌器剧烈搅拌30min，使其充分分散为悬浮乳液；⑤真空抽滤将洗涤的悬浮乳液置于真空抽滤瓶的布氏漏斗中，用中性双层定性滤纸进行真空抽滤5min，滤纸上留下的产物即为钠基蒙脱土滤饼，废液抽至滤瓶中；⑥将产物滤饼收集于烧杯中，然后置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度60℃±2℃，真空度15Pa，干燥时间360min，干燥后得到高纯度灰色疏松状钠基蒙脱土粉体；(3)制备氢氧化镁微Mg(OH)2乳液①配制氯化镁水溶液将氯化镁17.4327g±0.0005g置于烧杯中，加入去离子水25ml±1ml，在常温下，在磁力搅拌机上进行搅拌15min，成氯化镁水溶液；②配制十八烷基三甲基氯化铵+正己醇溶液将十八烷基三甲基氯化铵150ml±1ml置于烧杯中，加入正己醇55ml±1ml，在常温下、在磁力搅拌机上搅拌30min，成十八烷基三甲基氯化铵+正己醇混合液；③配制氢氧化镁微乳液在四口烧瓶中，依次加入十八烷基三甲基氯化铵+正己醇混合液205ml±2ml、环己烷386ml±1ml、氯化镁水溶液25ml±1ml；在四口烧瓶上依次安装氨气管、搅拌器、出气管，氨气管连接氨气瓶，开启搅拌器，搅拌速度300r/min，搅拌时间30min±1min；开启氨气瓶，向四口烧瓶中输入氨气，输入速度为5cm3/min，在输入过程中，连续搅拌，用试纸进行酸碱度pH值检测，当pH≥10、呈碱性时，停止输入氨气，得到泛青色氢氧化镁微乳液；(4)配制引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液剂将偶氮二异丁腈0.4g±0.0001g置于烧杯中，加入无水乙醇10ml±1ml，用搅拌器搅拌5min，成偶氮二异丁腈+无水乙醇混合溶液；(5)四口烧瓶中一步法原位合成三相复合粒子产物①将四口烧瓶置于电加热器上；②在四口烧瓶上依次插入氮气管、滴液漏斗、搅拌器、水循环冷凝管；③将氢氧化镁微乳液加入到四口烧瓶中；将提纯的钠基蒙脱土粉体加入到四口烧瓶中；将甲基丙烯酸甲酯单体加入到四口烧瓶中；④将引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液置于滴液漏斗中；⑤开启电加热器，温度由20℃升至60℃±2℃；开启搅拌器，进行搅拌，搅拌时间180min；开启氮气管，向四口烧瓶输入氮气，输入速度5cm3/min；开启水循环冷凝管，出气口开启；⑥开启滴液漏斗，滴加引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液，滴加速度1ml/min；⑦化学反应在80℃±2℃恒温状态下，继续反应480min±20min；⑧在四口烧瓶中、在加热状态下、在氮气保护下、在水循环冷凝状态下、在持续搅拌中、在滴加引发剂过程中，四口烧瓶内的氢氧化镁微乳液、钠基蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯单体将发生聚合化学反应，聚合反应式如下式中CH2＝C(CH3)COOCH3甲基丙烯酸甲酯NCC(CH3)2NNC(CH3)2CN偶氮二异丁腈引发剂 id="icf0002" file="A2009100745740005C1.tif" wi="52" he="4" top= "43" left = "27" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>聚甲基丙烯酸甲酯⑨关闭加热器，关闭氮气瓶，关闭水循环冷凝管，关闭搅拌器，四口烧瓶及其内的混合反应溶液随瓶冷却至20℃±3℃；(6)真空抽滤将混合反应溶液置于真空抽滤瓶的布氏漏斗中，用中性双层定性滤纸进行真空抽滤10min，滤纸上留下产物滤饼，废液抽至抽滤瓶中；(7)去离子水洗涤+真空抽滤10次将产物滤饼置于烧杯中，加入去离子水100ml，用搅拌器搅拌洗涤5min，成混合液；洗涤后将混合液置于布氏漏斗中，用双层定性滤纸进行真空抽滤，滤纸上留下产物滤饼；去离子水洗涤+真空抽滤重复进行十次，并收集产物滤饼；(8)真空干燥将产物滤饼置于烧杯中，然后置于真空干燥箱中，进行干燥处理，干燥温度60℃±2℃，真空度15Pa，干燥时间1440min，干燥后得最终产物白色复合粒子粉体，即聚甲基丙烯酸甲酯+氢氧化镁+钠基蒙脱土三相阻燃纳米复合材料，其成分如下聚甲基丙烯酸甲酯80％氢氧化镁10％钠基蒙脱土 10％(9)检测、化验、分析、表征、对比对制备的白色松散状的复合粒子粉体的形貌、色泽、成分、性能、热稳定性进行检测、化验、分析、表征、对比用场发射扫描电镜进行形貌分析；用X射线衍射分析仪进行产物晶型结构分析；用红外光谱仪进行红外光谱分析；用热重分析仪对产物粉体进行热重分析；用紫外-可见分光光度计对复合材料成膜后的紫外-可见光的透过率进行分析；(10)储存将制备的白色松散状的复合粒子粉体置于无色透明的玻璃容器中，储存于阴凉、干燥、洁净环境，要防水、防潮、放酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±3℃，相对湿度≤10％。
2. 根据权利要求1所述的一步原位合成法制备有机阻燃透明复合材料，其特征在于所述的一步原位合成法制备有机阻燃透明材料，是在四口烧瓶中进行的、是 在加热状态下、氮气保护下、水循环冷凝状态下、持续搅拌中、滴加引发剂过程中完成的，四口烧瓶置于电热套(l)上，四口烧瓶(2)的上部设有锥体塞(17、 18、 19、 20)， 锥体塞(17、 18、 19、 20)上分别插入氮气管(7)、滴液漏斗(9)、搅拌器(IO)、水循环冷 凝管(ll)，水循环冷凝管(11)上设置出气口(12)、进7K口(13)、出水口(14);氮气管(7) 连接氮气阀(8)、氮气瓶(6);电热套(1)上设置温度显示屏(3)、指示灯(4)、操纵按钮(5)、 滴液漏斗(9)中置放引发剂偶氮二异丁腈+无水乙醇溶液(21);四口烧瓶内置放氢氧化 镁微乳液+钠基蒙脱土+甲基丙烯酸甲酯单体混合液(16)。
3. 根据权利要求1所述的一步原位合成法制备有机阻燃透明复合材料，其特征在于所述的一步原位合成法制备的有机阻燃透明材料为纳米级聚甲基丙烯酸甲酯透明材料，其产物形貌为白色松散状复合粒子粉体，产物成膜后，其中的氢氧化镁平均粒径为60nm，蒙脱土呈单片层分散，产物的透光率为85%，产物的紫外光吸收 率为40%,产物的极限氧指数由19%提高到26%，产物的硬度可提高10%。
4. 根据权利要求1所述的一步原位合成法制备有机阻燃透明复合材料，是以甲 基丙烯酸甲酯单体为原料，以钠基蒙脱土、氢氧化镁为阻燃剂，以偶氮二异丁腈+ 无水乙醇为引发剂，以氯化镁+十八烷基三甲基氯化铵+正己醇+环己垸为氢氧化镁 微乳液，以氨气为酸碱度碱性调节剂，以无水乙醇、去离子水为洗涤剂，以氮气为 保护气体。
全文摘要
本发明涉及一步原位合成法制备有机阻燃透明复合材料，以甲基丙烯酸甲酯为原料、以钠基蒙脱土、氢氧化镁为阻燃剂，先对钠基蒙脱土进行提纯，预制氢氧化镁微乳液，在四口烧瓶中，添加甲基丙烯酸甲酯单体，在氮气保护、水循环冷凝、持续恒温加热、匀速搅拌下，滴加引发剂偶氮二异丁腈无水乙醇溶液，一步合成聚甲基丙烯酸甲酯+氢氧化镁+钠基蒙脱土三相复合材料，即有机阻燃纳米复合材料，材料形貌为白色松散状复合粒子粉体，成膜后基体中氢氧化镁平均粒径为60nm，钠基蒙脱土剥离，产物透光率为85％，紫外光吸收率为40％，极限氧指数由19％提高到26％，硬度可提高10％，此方法使用设备少，工艺流程短，不污染环境，产收率高。
文档编号C08F120/14GK101597350SQ20091007457
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者刘旭光, 猛 张, 戴晋明, 泓 晏, 许并社, 贾虎生, 魏丽乔 申请人:太原理工大学