一种耐热性能好的有机玻璃的制作方法

[0001]
本发明涉及有机玻璃技术领域，具体为一种耐热性能好的有机玻璃。


背景技术：

[0002]
有机玻璃是一种通俗的名称，缩写为pmma，此高分子透明材料的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物，是一种开发较早的重要热塑性塑料，有机玻璃分为无色透明、有色透明、珠光、压花有机玻璃四种，有机玻璃俗称亚克力、中宣压克力、亚格力，有机玻璃具有较好的透明性、化学稳定性，力学性能和耐候性，易染色，易加工，外观优美等优点，有机玻璃又叫明胶玻璃、亚克力等。
[0003]
有机玻璃表面光滑、色彩艳丽，比重小，强度较大，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能好，隔声性好，可分管形材、棒形材、板形材三种。
[0004]
以丙烯酸及其酯类为原料聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛，聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为pmma，俗称有机玻璃，透光性能好，可透过92％以上的太阳光，紫外线达73.5％；机械强度较高，有一定的耐热耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳定，易于成型，质地较脆，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易擦毛，可作要求有一定强度的透明结构件，如油杯、车灯、仪表零件，光学镜片，装饰礼品等等，在里面加入一些添加剂可以对其性能有所提高，如耐热、耐摩擦等，该材料广泛的应用于广告灯箱，铭牌等方面的制作。
[0005]
聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能，在通用塑料中居前列，拉伸、弯曲、压缩等强度均高于聚烯烃，也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等，冲击韧性较差，但也稍优于聚苯乙烯。浇注的本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材(例如航空用有机玻璃板材)拉伸、弯曲、压缩等力学性能更高一些，可以达到聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。
[0006]
一般而言，聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸强度可达到50-77mpa水平，弯曲强度可达到90-130mpa，这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料，其断裂伸长率仅2％-3％，故力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在应力下易开裂，但断裂时断口不像聚苯乙烯和普通无机玻璃那样尖锐参差不齐，40℃是一个二级转变温度，相当于侧甲基开始运动的温度，超过40℃，该材料的韧性，延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低，容易擦伤。
[0007]
聚甲基丙烯酸甲酯的强度与应力作用时间有关，随作用时间增加，强度下降，经拉伸取向后的聚甲基丙烯酸甲酯(定向有机玻璃)的力学性能有明显提高，缺口敏感性也得到改善。
[0008]
有机玻璃是由聚甲基丙烯酸甲酯制成，聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基，具有较强吸湿性能，吸水率一般在亚克力板材必须保持干燥，干燥需要的条件是78℃-80℃下干燥5-6h，有机玻璃是一种无形的聚合物，它的收缩范围都在减小，一般都是在0.45％-0.9，所以对于亚克力生产时候的成型精度提供了很好的条件，一般情况下成型都是很精确的，由聚甲基丙烯酸甲酯对周围温度的适应范围不具有普通流体性，而是具有非牛顿流体性，
因此在温度高的情况下，有机玻璃的溶粘性将会降低，这是有机玻璃对温度非常敏感的表现，有机玻璃在流动的过程中的温度一般都在150℃左右，但是当有机玻璃开始分解的时候，温度却是高于270℃，所以说在温度的变化方面还是很灵活的，不会受到温度的影响而生产，耐高温是有机玻璃的特性，有机玻璃还具有很好的切割性能，可以在量好尺寸的清况下通过激光切割进行加工，简单质量高，这个特点是玻璃都不具备的，因此亚克力可以承受高温低温各种环境，消费者在生产过程中根本不用担心温度的问题。
[0009]
有机玻璃具有以上优良性能，使它的用途极为广泛，除了在飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗外，也用作吉普车的风挡和车窗、大型建筑的天窗(可以防破碎)、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩、电讯仪表的外壳、望远镜和照相机上的光学镜片。
[0010]
本申请人发现现有技术中至少存在以下技术问题：现有的有机玻璃耐热性能较差，无法满足市场的需求，限制了其发展与推广，为此，我们提出一种耐热性能好的有机玻璃。


技术实现要素：

[0011]
本发明的目的在于提供一种耐热性能好的有机玻璃，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0012]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐热性能好的有机玻璃，包括有机玻璃本体，所述有机玻璃本体包括基材层，所述基材层的外侧涂设有增强层，所述增强层的外侧涂设有耐热层。
[0013]
优选的，所述基材层按对应重量份称取下列物质放入到反应釜内备用：90-100份甲基丙烯酸甲酯、8-10份共聚单体、5-7份交联剂、3-6份橡胶粒子、1-3份无机填料、0.1-0.3份混合盐、2-4份助剂，且加工步骤如下：
[0014]
a1：对反应釜进行加热处理，并保持反应釜内的温度为70-75℃，同时对反应釜进行匀速率增压处理，期间不断进行搅拌处理，反应4-5h后取出得半成品物料备用；
[0015]
a2：将所得的半成品物料进行浇注、脱模、拉伸、切割、抛光加工后得成品。
[0016]
优选的，所述增强层为超高分子量聚乙烯涂层，其原料包括9300超高分子量聚乙烯粉料、硬脂酸锌、二氧化硅、硬脂酸钙、硬脂酸、炭黑粉，原料重量比为25∶0.1∶0.1∶0.026∶0.024∶0.015，且加工步骤如下：
[0017]
b1：将原料放入粉料混和机内的搅拌桨进行混合搅拌，将原料混合在一起搅拌一段时间；
[0018]
b2：将搅拌后的原料进行加热和保温。
[0019]
优选的，所述耐热层为有机硅玻璃树脂层，且加工步骤如下：
[0020]
c1：将纳米二氧化硅均匀分散到乙醇溶液中，配制成质量分数为30-42％的纳米二氧化硅分散液，加热至65-70℃，以580r/min转速搅拌30-35min，然后再调节温度至45-52℃，再向纳米二氧化硅分散液中添加其质量1.5-2.0％的有机硅烷偶联剂，以1200r/min转速搅拌2小时，然后超声波处理10min，自然冷却至室温；
[0021]
c2：有机硅树脂预聚体制备：将纳米二氧化硅分散液、甲基三烷氧基硅烷、柠檬酸、水按12-15∶6-8∶0.1-0.3∶1.2的质量比例均匀混合到一起，然后加热至68-75℃，以1500r/min转速搅拌40min，再添加纳米二氧化硅分散液质量0.5％的甲基纤维素，继续搅拌10小
时，即得有机硅树脂预聚体；
[0022]
c3：有机硅玻璃树脂制备：将有机硅树脂预聚体按3∶10-15质量比与异丙醇在超声场下进行混合，以300r/min转速搅拌40min，然后再添加有机硅树脂预聚体质量0.2-0.5％的环氧树脂，加热至60℃，以350r/min转速搅拌2小时，即可。
[0023]
优选的，其加工方法包括以下步骤：
[0024]
d1：把加工完成过后的基材层放置于喷涂设备中进行固定，接着，把保温的超高分子量聚乙烯涂层即增强层，通过喷涂设备均匀的喷涂于基材层的表面自然冷却至室温即可；
[0025]
d2：把搅拌的有机硅玻璃树脂涂层即耐热层，通过喷涂设备均匀的喷涂于增强层的表面自然冷却至室温即可。
[0026]
优选的，所述增强层的厚度在基材层厚度的零点一到零点二倍之间。
[0027]
优选的，所述耐热层的厚度在基材层厚度的零点三到零点四倍之间。
[0028]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0029]
1、本发明通过对有机玻璃的方法进行了特殊的改进处理，很好的提升了有机玻璃的综合品质和使用性能，其中在原料成分的选择上，添加了共聚单体和交联剂成分，其与甲基丙烯酸甲酯反应形成了复杂的立体结构，显著提升了聚甲基丙烯酸甲酯的空间位阻，使得聚甲基丙烯酸甲酯的主链旋转困难，链段转动活动能增加，进而改善了有机玻璃的强度、耐温、耐冲击等特性，添加的橡胶粒子和无机填料成分可增强有机玻璃整体的抗裂、耐冲击、韧性等特性，添加的混合盐产生的金属镉、铜、镁离子穿插固定于聚甲基丙烯酸甲酯等成分形成的高分子链中，其与高分子链上的氧原子、氢原子有较强的吸引力，进而很好的抑制了高分子链的运动，从而改善了有机玻璃的耐温、力学特性等特性；在加工处理过程中，对半成品物料反应期间进行的匀速率增压处理可提升反应的速度，增强了各成分聚合的结合强度，改善了有机玻璃的使用特性，有效提升了有机玻璃的耐温、耐冲击、耐腐蚀、耐破裂等特性，综合品质好。
[0030]
2、本发明通过耐热层的作用，有机硅玻璃树脂层的涂设，能够增加有机玻璃表面的耐热性能，进一步提高了本有机玻璃的耐热性能，足以满足人们的使用需求。
[0031]
3、本发明通过增强层的作用，超高分子量聚乙烯涂层的涂设，能够增加有机玻璃自身的抗冲击性能，进而延长了其使用寿命，提高了其市场竞争力。
附图说明
[0032]
图1为本发明结构示意图；
[0033]
图2为本发明结构有机玻璃本体示意图。
[0034]
图中：1、有机玻璃本体；11、基材层；12、增强层；13、耐热层。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
在申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0037]
本发明的有机玻璃本体1、基材层11、增强层12和耐热层13部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
[0038]
请参阅图1-2，一种耐热性能好的有机玻璃，包括有机玻璃本体1，有机玻璃本体1包括基材层11，基材层11的外侧涂设有增强层12，增强层12的外侧涂设有耐热层13。
[0039]
基材层11按对应重量份称取下列物质放入到反应釜内备用：90-100份甲基丙烯酸甲酯、8-10份共聚单体、5-7份交联剂、3-6份橡胶粒子、1-3份无机填料、0.1-0.3份混合盐、2-4份助剂，且加工步骤如下：
[0040]
a1：对反应釜进行加热处理，并保持反应釜内的温度为70-75℃，同时对反应釜进行匀速率增压处理，期间不断进行搅拌处理，反应4-5h后取出得半成品物料备用；
[0041]
a2：将所得的半成品物料进行浇注、脱模、拉伸、切割、抛光加工后得成品，通过对有机玻璃的方法进行了特殊的改进处理，很好的提升了有机玻璃的综合品质和使用性能，其中在原料成分的选择上，添加了共聚单体和交联剂成分，其与甲基丙烯酸甲酯反应形成了复杂的立体结构，显著提升了聚甲基丙烯酸甲酯的空间位阻，使得聚甲基丙烯酸甲酯的主链旋转困难，链段转动活动能增加，进而改善了有机玻璃的强度、耐温、耐冲击等特性，添加的橡胶粒子和无机填料成分可增强有机玻璃整体的抗裂、耐冲击、韧性等特性，添加的混合盐产生的金属镉、铜、镁离子穿插固定于聚甲基丙烯酸甲酯等成分形成的高分子链中，其与高分子链上的氧原子、氢原子有较强的吸引力，进而很好的抑制了高分子链的运动，从而改善了有机玻璃的耐温、力学特性等特性；在加工处理过程中，对半成品物料反应期间进行的匀速率增压处理可提升反应的速度，增强了各成分聚合的结合强度，改善了有机玻璃的使用特性，有效提升了有机玻璃的耐温、耐冲击、耐腐蚀、耐破裂等特性，综合品质好。
[0042]
增强层12为超高分子量聚乙烯涂层，其原料包括9300超高分子量聚乙烯粉料、硬脂酸锌、二氧化硅、硬脂酸钙、硬脂酸、炭黑粉，原料重量比为25∶0.1∶0.1∶0.026∶0.024∶0.015，且加工步骤如下：
[0043]
b1：将原料放入粉料混和机内的搅拌桨进行混合搅拌，将原料混合在一起搅拌一段时间；
[0044]
b2：将搅拌后的原料进行加热和保温。
[0045]
耐热层13为有机硅玻璃树脂层，且加工步骤如下：
[0046]
c1：将纳米二氧化硅均匀分散到乙醇溶液中，配制成质量分数为30-42％的纳米二氧化硅分散液，加热至65-70℃，以580r/min转速搅拌30-35min，然后再调节温度至45-52℃，再向纳米二氧化硅分散液中添加其质量1.5-2.0％的有机硅烷偶联剂，以1200r/min转速搅拌2小时，然后超声波处理10min，自然冷却至室温；
[0047]
c2：有机硅树脂预聚体制备：将纳米二氧化硅分散液、甲基三烷氧基硅烷、柠檬酸、水按12-15∶6-8∶0.1-0.3∶1.2的质量比例均匀混合到一起，然后加热至68-75℃，以1500r/
min转速搅拌40min，再添加纳米二氧化硅分散液质量0.5％的甲基纤维素，继续搅拌10小时，即得有机硅树脂预聚体；
[0048]
c3：有机硅玻璃树脂制备：将有机硅树脂预聚体按3∶10-15质量比与异丙醇在超声场下进行混合，以300r/min转速搅拌40min，然后再添加有机硅树脂预聚体质量0.2-0.5％的环氧树脂，加热至60℃，以350r/min转速搅拌2小时，即可。
[0049]
其加工方法包括以下步骤：
[0050]
d1：把加工完成过后的基材层11放置于喷涂设备中进行固定，接着，把保温的超高分子量聚乙烯涂层即增强层12，通过喷涂设备均匀的喷涂于基材层11的表面自然冷却至室温即可，通过耐热层13的作用，有机硅玻璃树脂层的涂设，能够增加有机玻璃表面的耐热性能，进一步提高了本有机玻璃的耐热性能，足以满足人们的使用需求；
[0051]
d2：把搅拌的有机硅玻璃树脂涂层即耐热层13，通过喷涂设备均匀的喷涂于增强层12的表面，自然冷却至室温即可，通过增强层12的作用，超高分子量聚乙烯涂层的涂设，能够增加有机玻璃自身的抗冲击性能，进而延长了其使用寿命，提高了其市场竞争力。
[0052]
增强层的厚度在基材层厚度的零点一到零点二倍之间。
[0053]
耐热层的厚度在基材层厚度的零点三到零点四倍之间
[0054]
使用时，通过对有机玻璃的方法进行了特殊的改进处理，很好的提升了有机玻璃的综合品质和使用性能，其中在原料成分的选择上，添加了共聚单体和交联剂成分，其与甲基丙烯酸甲酯反应形成了复杂的立体结构，显著提升了聚甲基丙烯酸甲酯的空间位阻，使得聚甲基丙烯酸甲酯的主链旋转困难，链段转动活动能增加，进而改善了有机玻璃的强度、耐温、耐冲击等特性，添加的橡胶粒子和无机填料成分可增强有机玻璃整体的抗裂、耐冲击、韧性等特性，添加的混合盐产生的金属镉、铜、镁离子穿插固定于聚甲基丙烯酸甲酯等成分形成的高分子链中，其与高分子链上的氧原子、氢原子有较强的吸引力，进而很好的抑制了高分子链的运动，从而改善了有机玻璃的耐温、力学特性等特性；在加工处理过程中，对半成品物料反应期间进行的匀速率增压处理可提升反应的速度，增强了各成分聚合的结合强度，改善了有机玻璃的使用特性，有效提升了有机玻璃的耐温、耐冲击、耐腐蚀、耐破裂等特性，综合品质好，通过耐热层13的作用，有机硅玻璃树脂层的涂设，能够增加有机玻璃表面的耐热性能，进一步提高了本有机玻璃的耐热性能，足以满足人们的使用需求，通过增强层12的作用，超高分子量聚乙烯涂层的涂设，能够增加有机玻璃自身的抗冲击性能，进而延长了其使用寿命，提高了其市场竞争力。
[0055]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。