一种高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法_2

文档序号:9803567阅读:来源:国知局
。(c)可看出2950cm 1处出现吸收峰 为烯烃不饱和碳原子上的C-H键伸缩振动,可知样品中存在不饱和的双键;在2360cm 1出现 吸收峰是因为存在叔铵盐NH+;在酯基中,C = 0及C-0-C键伸缩振动吸收是红外光谱中酯 类的两个特征吸收谱带。绝大多数饱和羧酸酯的C = 0键伸缩振动吸收都位于1740cm 1附 近;在酯基中,C-0-C键伸缩振动在1300~1000cm \有两个吸收带,此谱带通常比羰基吸 收谱带还要强而宽,因此常为酯类化合物的最强吸收带,是鉴定酯的重要光谱数据。上图中 在1733cm ^ 12680111及1145cm 1处均有吸收峰出现,则说明样品中存在酯基。对比(a) (b) 两条曲线可以发现出现了不饱和的双键;对比(b) (c)两条曲线可以发现出现了酯基。
[0023] 借助荷兰Philips的Nanosem430场发射扫描电子显微镜对得到的PMMA基复合 材料断面进行观察,图3为SEM照片,从图3中可以看出,与常规本体聚合PMMA材料相比, 按照本发明所述方法制备的复合材料微观结构呈现无规的三维网状结构,孔洞分布较为均 匀,孔径为30- 50nm,并且具有较高的孔隙率,孔隙率平均达到98- 99. 5%,可使复合材料 保持较高的隔热性能(导热系数测试结果见表1)。
[0024] 参照研究论文(Silica Aerogel - Poly (ethylene-co-vinyl acetate) Composite for Transparent Heat Retention Films, JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, PART B:P0LYMER PHYSICS 2014, 52, 927 - 935),采用美国Nicolet-5DX傅里叶变换红外光谱测定用于生土 防水的高透明高隔热涂料的透光率。按照国标GB/T1043. 1-2008采用英国Testometric的 M350-20KN万能拉伸试验机,测定各实施例得到复合材料的冲击强度。使用西安夏溪电子科 技有限公司TC3000E型导热系数仪测试各实施例得到复合材料的导热系数,测试结果如表 1所示。将多孔的二氧化硅气凝胶超级绝热材料引入到PMMA中,可以提高复合材料的隔热 性能。与此同时,通过二氧化硅气凝胶表面聚硅氧烷的接枝可以使气凝胶与PMMA间形成高 隔热、高抗冲、高透光的柔性聚硅氧烷界面,使得复合材料的抗冲击性能、隔热性能和透光 性能得到大幅提升,冲击强度平均可达19. 0-21. OkJ/m2,透光率平均可达97% -99%,导热 系数平均可达〇. 01-0. 〇3W/mK。
[0025] 通过本发明的技术途径,将功能化二氧化硅气凝胶作为PMMA功能化相,可以提升 PMMA的冲击强度、隔热性能和可见光透过率,为推广PMMA至建筑透明围护结构保温隔热领 域创造条件。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明二氧化硅气凝胶的SEM照片。
[0027] 图2是本发明二氧化硅气凝胶功能化前后以及复合材料的红外光谱图。
[0028] 图3是本发明PMMA复合材料拉伸断面的SEM照片。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案,其中氨基封端聚硅氧烷购自 美国道康宁公司;Ν,Ν'-羰基二咪唑购自上海吉尔生化试剂有限公司;其他试剂和原料均 购自天津市科密欧化学试剂有限公司,超临界干燥设备采用的是海安县石油科研仪器有限 公司〇) 2超临界高压萃取装置。
[0030] 实施例1
[0031] (1)将150g正娃酸乙酯、170g无水乙醇在70°C下混合搅拌30min,加入0· lg盐酸, 室温搅拌30min后静置180min,随后加入0.0 lg氢氧化钠,搅拌至其完全溶解,将上述溶液 静置6h后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入IgN,Ν' -羰基二咪唑,在60°C下静置lh,随后加入 lg数均分子量5000乙烯基含量摩尔百分数5%的氨基单封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷, 60°C下静置24h,将产物置于0) 2超临界高压萃取装置中,以C02为介质在温度50°C和气压 lOMPa下进行超临界干燥3h,即功能化二氧化硅气凝胶;
[0032] (2)将10g步骤⑴得到的功能化二氧化硅气凝胶加入到100g甲基丙烯酸甲酯 中,然后进行超声分散lh,随后加入0. 2g的过氧化二苯甲酰,超声分散10min,然后将分散 液先后置于75°C的水浴中引发甲基丙烯酸甲酯与二氧化硅气凝胶表面聚硅氧烷的侧乙烯 基进行共聚合,2h后从水浴中取出放入50°C的恒温水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C, 90°C,100°C的恒温水浴中各放置2h,即可得到高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复 合材料。
[0033] 实施例2
[0034] (1)将80g正娃酸乙酯、100g无水乙醇在50°C下混合搅拌5min,加入0· lg盐酸, 室温搅拌5min后静置30min,随后加入0.0 lg氢氧化钠,搅拌至其完全溶解,将上述溶液静 置2h后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入IgN,Ν'-羰基二咪唑,在65°C下静置lh,随后加入lg 数均分子量数均分子量1000乙烯基含量摩尔百分数0. 1 %的氨基双封端的聚二甲基二乙 烯基硅氧烷,60°C下静置24h,将产物置于0)2超临界高压萃取装置中,以C0 2为介质在温度 35°C和气压7MPa下进行超临界干燥3h,即功能化二氧化硅气凝胶;
[0035] (2)将5g步骤⑴得到的功能化二氧化硅气凝胶加入到100g甲基丙烯酸甲酯 中,然后进行超声分散lh,随后加入0. 02g的过氧化二苯甲酰,超声分散3min,然后将分散 液先后置于75°C的水浴中引发甲基丙烯酸甲酯与二氧化硅气凝胶表面聚硅氧烷的侧乙烯 基进行共聚合,2h后从水浴中取出放入50°C的恒温水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C, 90°C,100°C的恒温水浴中各放置2h,即可得到高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复 合材料。
[0036] 实施例3
[0037] (1)将96g正娃酸乙酯、145g无水乙醇在65°C下混合搅拌24min,加入0· 5g盐酸, 室温搅拌12min后静置87min,随后加入0. 13g氢氧化钠,搅拌至其完全溶解,将上述溶液静 置5h后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入IgN,Ν'-羰基二咪唑,在68°C下静置lh,随后加入lg 数均分子量3500乙烯基含量摩尔百分数3. 4%的氨基单封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷, 60°C下静置24h,将产物置于0)2超临界高压萃取装置中,以C0 2为介质在温度44°C和气压 9MPa下进行超临界干燥3h,即功能化二氧化硅气凝胶;
[0038] (2)将7g步骤⑴得到的功能化二氧化硅气凝胶加入到100g甲基丙烯酸甲酯中, 然后进行超声分散lh,随后加入0. 14g的过氧化二苯甲酰,超声分散4. 8min,然后将分散液 先后置于75°C的水浴中引发甲基丙烯酸甲酯与二氧化硅气凝胶表面聚硅氧烷的侧乙烯基 进行共聚合,2h后从水浴中取出放入50°C的恒温水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C, 90°C,100°C的恒温水浴中各放置2h,即可得到高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复 合材料。
[0039] 实施例4
[0040] (1)将113g正娃酸乙酯、156g无水乙醇在64°C下混合搅拌27min,加入0· 34g盐 酸,室温搅拌25min后静置76min,随后加入0. 04g氢氧化钠,搅拌至其完全溶解,将上述溶 液静置5h后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入0. 56gN,Ν' -羰基二咪唑,在69°C下静置lh,随 后加入1. 8g数均分子量4500乙烯基含量摩尔百分数4. 1 %的氨基双封端的聚二甲基二乙 烯基硅氧烷,60°C下静置24h,将产物置于0)2超临界高压萃取装置中,以C0 2为介质在温度 50°C和气压8MPa下进行超临界干燥3h,即功能化二氧化硅气凝胶;
[0041] (2)将9g步骤⑴得到的功能化二氧化硅气凝胶加入到100g甲基丙烯酸甲酯 中,然后进行超声分散lh,随后加入0. 14g的过氧化二苯甲酰,超声分散9min,然后将分散 液先后置于75°C的水浴中引发甲基丙烯酸甲酯与二氧化硅气凝胶表面聚硅氧烷的侧乙烯 基进行共聚合,2h后从水浴中取出放入50°C的恒温水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C, 90°C,100°C的恒温水浴中各放置2h,即可得到高抗冲、高透光、高隔热聚甲基丙烯酸甲酯复 合材料。
[0042] 实施例5
[0043] (1)将145g正娃酸乙酯、148g无水乙
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