本发明属于复合材料领域，更具体地说，具体涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)复合材料，特别是以pmma为基体，通过π-π堆积作用填充碳纳米管(cnts)制备出的pmma基纳米复合材料和提高其力学性能的方法。
背景技术：
聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)作为一种优秀的有机合成材料，因其优异的可加工性被广泛地应用于工业的各个领域中。然而pmma自身的使用温度较低，耐热性不够好，在温度达到80℃时就不能正常使用，这使得它的应用范围变窄。一般做法是加入纳米填料如白炭黑、碳纤维等，以增强pmma基复合材料的热稳定性。由于纳米填料本身易团聚的特性，通常需要对其进行有机改性后才能使用，这使得pmma基纳米复合材料的制备工艺更加复杂，制备过程更加冗长，同时改性剂的添加也可能影响pmma基纳米复合材料的性能。这些副作用对于工业化生产而言，会在很大程度上增加经济成本。
技术实现要素：
本发明的技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚甲基丙烯酸甲酯-碳纳米管复合材料及提高其热血稳定性的方法。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种聚甲基丙烯酸甲酯-碳纳米管复合材料，以第二单体二苯甲烷双马来酰亚胺对第一单体甲基丙烯酸甲酯通过悬浮聚合的方式进行共聚，然后碳纳米管与共聚产物实现复合，最后将共聚产物热压成型；所述的甲基丙烯酸甲酯和二苯甲烷双马来酰亚胺两种单体组成油相，按质量比，所述的甲基丙烯酸甲酯的用量为80～87份，所述的二苯甲烷双马来酰亚胺的用量为13～20份，所述的碳纳米管的用量为油相质量的0.01～1wt％。
一种提高聚甲基丙烯酸甲酯-碳纳米管复合材料热稳定性的方法，按照下述步骤进行：
步骤1，在水相中添加质量份数为0.01～1份的碳纳米管，制得均匀分散的悬浮液，将该悬浮液和油相加入反应器中，搅拌，保持惰性气体气氛升温，同时加入引发剂以引发聚合，得到复合物a；
所述的水相与油相的体积比为2.5～3.2；
所述的油相由作为第一单体的甲基丙烯酸甲酯和作为第二单体的二苯甲烷双马来酰亚胺组成，所述的甲基丙烯酸甲酯的质量份数为80～87份，所述的二苯甲烷双马来酰亚胺的质量份数为13～20份；
所述的水相由水、分散剂和表面活性剂组成，其中分散剂的质量份数为2.5～3，表面活性剂的质量份数为0.1～0.15；
所述的引发剂的质量份数为0.8～1.8；
步骤2，将步骤1所得的复合物a进行过滤和洗涤，烘干后得到复合物粉末b；
步骤3，将复合物粉末b用热压成型机热压成型，热压条件是：压力5～7mpa，温度170～190℃，时间10～20min。
而且，在步骤1中，优选地，所述的水相与油相的体积比为2.7～3；所述的甲基丙烯酸甲酯的质量份数为80～85份，所述的二苯甲烷双马来酰亚胺的质量份数为13～15份；所述的引发剂的质量份数为0.8～1。
而且，在步骤1中，所述分散剂为碱式碳酸镁、羟基磷酸钙(hap)、羟乙基纤维素(hec)或者磷酸三钙中的一种；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(sdbs)、十二烷基硫酸钠(sds)或者甘胆酸钠中的一种。
而且，在步骤1中，所述引发剂为偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈(abvn)、过氧化苯甲酰(bpo)或者过氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(ehp)中的一种。
而且，在步骤1中，所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气中的一种。
而且，在步骤1中，在加热到引发剂的引发温度之上时，根据反应物的多少需要聚合反应足够长的时间，以保证两种单体在共聚时实现较高的转化率，优选反应时间为4～8小时。
而且，在步骤3中，优选地，热压条件是：压力5～6mpa，温度180～185℃，时间12～15min。
本发明的优势在于：本发明技术方案选用bmi和mma共聚，共聚物分子链通过π-π堆积作用吸附、分散cnts，以实现cnts在共聚物基体中的均匀分布，同时通过cnts与共聚物基体的π-π堆积作用增强界面结合力。本发明的技术方案经过悬浮聚合后制备的树脂粉末较纯pmma树脂的热稳定性得到大幅度提高，并且成功改善了cnts在基体中的分散性和与基体的界面结合力，解决了pmma基纳米复合材料适用温度不高的问题。
附图说明
图1是本发明中的碳纳米管的红外谱图，
图2是本发明对比例和实施例的热失重曲线，
其中，a为原始碳纳米管，b为pmma/cnts经丙酮充分抽提后的残余碳纳米管，c为p(mma-co-bmi)/cnts经丙酮充分抽提后的残余碳纳米管。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。实施例选用的主要药品如下表所示：
实施例1
将3.0gbmi与57.0gmma单体混合后加入三口瓶中(单体总量为60g)，同时在270ml去离子水中添加1.8g羟乙基纤维素(hec)和0.072g十二烷基苯磺酸钠(sdbs)，再加入0.06gcnts，将混合物超声分散后加入三口瓶中，并以400r/min的转速低速搅拌。通入n2保护40min后，升温至75℃，并持续保持惰性气氛，加入0.6g引发剂bpo引发聚合，转速调到700r/min；反应6h后停止加热，继续搅拌；30min后，将转速降至400r/min；15min后反应结束。将反应体系冷却过滤，反复用去离子水洗涤过滤产物，在60℃下真空干燥至恒定重量，得到p(mma-co-bmi)/cnts纳米复合物。
实施例2
将6.0gbmi与54.0gmma单体混合后加入三口瓶中(单体总量为60g)，同时在270ml去离子水中添加1.8g羟乙基纤维素(hec)和0.072g十二烷基苯磺酸钠(sdbs)，再加入0.06gcnts，将混合物超声分散后加入三口瓶中，并以400r/min的转速低速搅拌。通入n2保护40min后，升温至75℃，并持续保持惰性气氛，加入0.6g引发剂bpo引发聚合，转速调到700r/min；反应6h后停止加热，继续搅拌；30min后，将转速降至400r/min；15min后反应结束。将反应体系冷却过滤，反复用去离子水洗涤过滤产物，在60℃下真空干燥至恒定重量，得到p(mma-co-bmi)/cnts纳米复合物。
实施例3
将9.0gbmi与51.0gmma单体混合后加入三口瓶中(单体总量为60g)，同时在270ml去离子水中添加1.8g羟乙基纤维素(hec)和0.072g十二烷基苯磺酸钠(sdbs)，再加入0.06gcnts，将混合物超声分散后加入三口瓶中，并以400r/min的转速低速搅拌。通入n2保护40min后，升温至75℃，并持续保持惰性气氛，加入0.6g引发剂bpo引发聚合，转速调到700r/min；反应6h后停止加热，继续搅拌；30min后，将转速降至400r/min；15min后反应结束。将反应体系冷却过滤，反复用去离子水洗涤过滤产物，在60℃下真空干燥至恒定重量，得到p(mma-co-bmi)/cnts纳米复合物。
实施例4
将12.0gbmi与48.0gmma单体混合后加入三口瓶中(单体总量为60g)，同时在270ml去离子水中添加1.8g羟乙基纤维素(hec)和0.072g十二烷基苯磺酸钠(sdbs)，再加入0.06gcnts，将混合物超声分散后加入三口瓶中，并以400r/min的转速低速搅拌。通入n2保护40min后，升温至75℃，并持续保持惰性气氛，加入0.6g引发剂bpo引发聚合，转速调到700r/min；反应6h后停止加热，继续搅拌；30min后，将转速降至400r/min；15min后反应结束。将反应体系冷却过滤，反复用去离子水洗涤过滤产物，在60℃下真空干燥至恒定重量，得到p(mma-co-bmi)/cnts纳米复合物。
对比例1
将60gmma单体加入三口瓶中，同时在270ml去离子水中加入1.8g羟乙基纤维素(hec)和0.072g十二烷基苯磺酸钠(sdbs)，初步搅拌后将其倒入三口瓶中，并以400r/min的转速低速搅拌。通入n2保护40min后，升温至75℃，并持续保持惰性气氛，加入0.6g引发剂bpo引发聚合，转速调到700r/min；反应6h后停止加热，继续搅拌；30min后，将转速降至400r/min；15min后反应结束。将反应体系冷却过滤，反复用去离子水洗涤过滤产物，在60℃下真空干燥至恒定重量，得到pmma树脂粉末。
对比例2
将60gmma单体加入三口瓶中，同时在270ml去离子水中加入1.8g羟乙基纤维素(hec)和0.072g十二烷基苯磺酸钠(sdbs)，再加入0.06gcnts，将混合物超声分散后加入三口瓶中，并以400r/min的转速低速搅拌。通入n2保护40min后，升温至75℃，并持续保持惰性气氛，加入0.6g引发剂bpo引发聚合，转速调到700r/min；反应6h后停止加热，继续搅拌；30min后，将转速降至400r/min；15min后反应结束。将反应体系冷却过滤，反复用去离子水洗涤过滤产物，在60℃下真空干燥至恒定重量，得到pmma树脂粉末。
本发明得到的p(mma-co-bmi)/cnts纳米复合材料可采用以下方式进行热稳定性的测试。
热稳定性测试：对实施例和对比例产物利用德国netzsch公司的sta449f3型综合热分析仪进行热失重测试。测试条件如下：氩气气氛，测试温度范围为50-600℃，升温速率为10℃/min。在热失重曲线中，材料失重10％的温度t10表示材料的起始分解温度，失重50％的温度t50则反映材料的热稳定性。一般来说，t50越高，表明材料的热稳定性越好。
测试结果如下：
依照本发明内容进行工艺参数的调整均可制备聚甲基丙烯酸甲酯-碳纳米管复合材料并有良好的热稳定性。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。