本发明属于有机玻璃加工制造技术领域，具体涉及一种有机玻璃用增韧填料的制备方法。
背景技术：
聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，具有优异的光学性能、耐候和耐化学腐蚀特性、电绝缘性和生物相容性好，易于加工成型，力学强度大，广泛用于航空、航海、建筑以及日常生活等方面。为了保证有机玻璃在不同对应领域中的使用品质，多需要对其一种或多种特性进行增强改进，如进行增韧、增强耐温度等。对于有机玻璃的增韧处理方式多样，如添加使用无机填料来改进，虽然取得了一定的成效，但其改进效果仍需进一步提升。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种有机玻璃用增韧填料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种有机玻璃用增韧填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
先将氧化铝粉末投入到酸液中浸泡处理20~25min，滤出后再将其投入到碱液中浸泡处理30~35min，最后滤出用清水冲洗一遍后备用；
（2）一次改性处理：
将步骤（1）处理后的氧化铝粉末投入到改性液a中，加热保持改性液a的温度为70~75℃，不断搅拌处理1~1.5h后滤出，然后将其放入到干燥箱内干燥处理40~50min后取出备用；所述改性液a由如下重量份的物质组成：10~13份聚乙烯醇、3~5份壬基酚聚氧乙烯醚、2~4份硬脂酸镁、4~7份硅烷偶联剂、180~200份水；
（3）二次改性处理：
将步骤（2）处理后的氧化铝粉末投入到改性液b中，加热保持改性液b的温度为80~85℃，不断超声处理50~60min后滤出，然后将其放入到冷冻干燥箱内干燥处理至恒重后取出即可；所述改性液b由如下重量份的物质组成：5~7份纳米二氧化钛、1~3份六偏磷酸钠、0.5~2份十二烷基苯磺酸钠、2~4份三乙醇胺、90~100份水。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝粉末的颗粒直径为300~500nm。
进一步的，步骤（1）中所述的酸液是质量分数为5~8%的磷酸溶液，所述的碱液是质量分数为9~12%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的干燥箱内的温度控制为83~88℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理的频率为100~110khz。
进一步的，步骤（3）中所述的纳米二氧化钛的颗粒直径为20~60nm。
本发明加工制备出了一种特殊结构的填料粒子，具体是一种内层为氧化铝、外层为纳米二氧化钛裹覆的双层结构，制备时先对氧化铝粉末颗粒进行表面预处理，很好的提升了表面活性，增强了其反应能力，接着进行一次改性处理，用改性液a在氧化铝粉末颗粒表面形成一裹覆膜层，然后进行二次改性处理，在裹覆膜层和改性液b的共同配合作用下，纳米二氧化钛很好的接枝固定在氧化铝粉末颗粒的表面上，通过冷冻干燥处理后，最外层的纳米二氧化钛裹覆层硬度提升，填充于有机玻璃中可吸收大量的冲击能量，起到应力集中的作用，进而起到了增韧的作用效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明制备方法制成的填料粒子具有特殊的结构，其能有效对有机玻璃起到增韧作用，改善了有机玻璃的综合使用品质，具有很好的推广使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种有机玻璃用增韧填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
先将氧化铝粉末投入到酸液中浸泡处理20min，滤出后再将其投入到碱液中浸泡处理30min，最后滤出用清水冲洗一遍后备用；
（2）一次改性处理：
将步骤（1）处理后的氧化铝粉末投入到改性液a中，加热保持改性液a的温度为70℃，不断搅拌处理1h后滤出，然后将其放入到干燥箱内干燥处理40min后取出备用；所述改性液a由如下重量份的物质组成：10份聚乙烯醇、3份壬基酚聚氧乙烯醚、2份硬脂酸镁、4份硅烷偶联剂、180份水；
（3）二次改性处理：
将步骤（2）处理后的氧化铝粉末投入到改性液b中，加热保持改性液b的温度为80℃，不断超声处理50min后滤出，然后将其放入到冷冻干燥箱内干燥处理至恒重后取出即可；所述改性液b由如下重量份的物质组成：5份纳米二氧化钛、1份六偏磷酸钠、0.5份十二烷基苯磺酸钠、2份三乙醇胺、90份水。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝粉末的颗粒直径为300~500nm。
进一步的，步骤（1）中所述的酸液是质量分数为5%的磷酸溶液，所述的碱液是质量分数为9%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的干燥箱内的温度控制为83℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理的频率为100khz。
进一步的，步骤（3）中所述的纳米二氧化钛的颗粒直径为20~60nm。
本发明制备方法制得的填料用于有机玻璃制造中，与仅填充氧化铝填料的有机玻璃的耐冲击强度提升了22~24%，而若不进行冷冻干燥处理，其增韧效果会下降35~40%。
实施例2
一种有机玻璃用增韧填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
先将氧化铝粉末投入到酸液中浸泡处理23min，滤出后再将其投入到碱液中浸泡处理32min，最后滤出用清水冲洗一遍后备用；
（2）一次改性处理：
将步骤（1）处理后的氧化铝粉末投入到改性液a中，加热保持改性液a的温度为73℃，不断搅拌处理1.2h后滤出，然后将其放入到干燥箱内干燥处理45min后取出备用；所述改性液a由如下重量份的物质组成：12份聚乙烯醇、4份壬基酚聚氧乙烯醚、3份硬脂酸镁、6份硅烷偶联剂、190份水；
（3）二次改性处理：
将步骤（2）处理后的氧化铝粉末投入到改性液b中，加热保持改性液b的温度为82℃，不断超声处理55min后滤出，然后将其放入到冷冻干燥箱内干燥处理至恒重后取出即可；所述改性液b由如下重量份的物质组成：6份纳米二氧化钛、2份六偏磷酸钠、1.5份十二烷基苯磺酸钠、3份三乙醇胺、95份水。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝粉末的颗粒直径为300~500nm。
进一步的，步骤（1）中所述的酸液是质量分数为7%的磷酸溶液，所述的碱液是质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的干燥箱内的温度控制为85℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理的频率为105khz。
进一步的，步骤（3）中所述的纳米二氧化钛的颗粒直径为20~60nm。
本发明制备方法制得的填料用于有机玻璃制造中，与仅填充氧化铝填料的有机玻璃的耐冲击强度提升了23~27%，拉伸强度提升了15%左右。
实施例3
一种有机玻璃用增韧填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
先将氧化铝粉末投入到酸液中浸泡处理25min，滤出后再将其投入到碱液中浸泡处理35min，最后滤出用清水冲洗一遍后备用；
（2）一次改性处理：
将步骤（1）处理后的氧化铝粉末投入到改性液a中，加热保持改性液a的温度为75℃，不断搅拌处理1.5h后滤出，然后将其放入到干燥箱内干燥处理50min后取出备用；所述改性液a由如下重量份的物质组成：13份聚乙烯醇、5份壬基酚聚氧乙烯醚、4份硬脂酸镁、7份硅烷偶联剂、200份水；
（3）二次改性处理：
将步骤（2）处理后的氧化铝粉末投入到改性液b中，加热保持改性液b的温度为85℃，不断超声处理60min后滤出，然后将其放入到冷冻干燥箱内干燥处理至恒重后取出即可；所述改性液b由如下重量份的物质组成：7份纳米二氧化钛、3份六偏磷酸钠、2份十二烷基苯磺酸钠、4份三乙醇胺、100份水。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝粉末的颗粒直径为300~500nm。
进一步的，步骤（1）中所述的酸液是质量分数为8%的磷酸溶液，所述的碱液是质量分数为12%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的干燥箱内的温度控制为88℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理的频率为110khz。
进一步的，步骤（3）中所述的纳米二氧化钛的颗粒直径为20~60nm。
本发明制备方法制得的填料用于有机玻璃制造中，与仅填充氧化铝填料的有机玻璃的耐冲击强度提升了21~25%，软化点温度提高了30℃左右。