一种耐候性聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体是一种耐候性聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法。

背景技术：

1、pmma是聚甲基丙烯酸甲酯材料，俗称有机玻璃、亚克力等，它是一种高分子聚合物，具有良好的透明性、光学特性、耐冲击性和美观性等特性。其中，聚甲基丙烯酸甲酯材料的相对分子质量大约为200万，而且形成分子的链较为柔软，因此聚甲基丙烯酸甲酯材料的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7～18倍，并常见用于反光膜镀膜中。

2、并且，聚甲基丙烯酸甲酯材料具有良好的耐候性，可以承受室外老化，暴露在阳光下而不影响其透明度；并且，能够抵抗稀无机酸和碱，油脂，油脂，并具有良好的印刷性能。

3、但是，聚甲基丙烯酸甲酯材料的最大缺点是表面硬度低且不耐刮擦。根据中国专利cn109535351b，通常会采用笼型低聚倍半硅氧烷(简称poss)对聚甲基丙烯酸甲酯材料进行改性。由于笼型低聚倍半硅氧烷与有机材料相容性好、有良好的硬度及耐热阻，将笼型低聚倍半硅氧烷用于聚甲基丙烯酸甲酯材料改性，能明显改善聚甲基丙烯酸甲酯材料的耐热稳定性、硬度及耐刮擦性能燃性能。根据中国专利cn101775144b，在改性后的聚甲基丙烯酸甲酯材料结构中进一步引入氟烃基，既可综合聚甲基丙烯酸酯材料与有机氟及低聚倍半硅氧烷的多重性能和优势，能够赋予聚甲基丙烯酸甲酯材料以氟烃基特有的疏水疏油性能。

4、目前，在采用将笼型低聚倍半硅氧烷对聚甲基丙烯酸甲酯材料改性后，虽然能在保持聚甲基丙烯酸甲酯材料的耐候性性上，提高表面硬度，增加了耐刮擦的能力，但是在用于反光膜时的粘附性降低，进而容易造成反光膜上聚甲基丙烯酸甲酯材料膜的脱落。

技术实现思路

1、本技术提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯材料，聚甲基丙烯酸甲酯材料能够在不影响其耐候性的前提下提高了表面硬度，增加耐刮擦能力，并且提高聚甲基丙烯酸甲酯材料成膜后的粘附性，有利于做为抗老化层贴敷在反光膜上。

2、本技术提供的一种耐候性聚甲基丙烯酸甲酯材料，所述聚甲基丙烯酸甲酯材料由甲基丙烯酸甲酯为原料缩聚而成；所述聚甲基丙烯酸甲酯材料合成过程中添加包括有阻燃剂、增粘剂、耐磨剂以及其他添加物；所述耐磨剂包括耐磨因子、耐磨介质以及稳定剂，所述耐磨因子与所述耐磨介质在高温下发生杂化，再添加所述稳定剂形成耐磨剂。所述耐磨因子包括聚倍半硅氧烷，所述稳定剂包括高分子聚合物蜡，所述增粘剂为石油树脂。

3、通过采用上述技术方案，在聚甲基丙烯酸甲酯材料在合成过程中添加阻燃剂、增粘剂、耐磨剂以及其他添加物，能够在保持聚甲基丙烯酸甲酯材料的耐候性性上，提高表面硬度，增加了耐刮擦的能力，还能提高粘附性，并用于反光膜中的抗老化层中。其中，本技术在耐磨剂的添加中做了改性处理，由于目前的耐磨剂，在提高了表面硬度，增加耐刮擦能力往往忽视了聚甲基丙烯酸甲酯材料成膜的粘附性。

4、在本技术中采用的耐磨剂配合增粘剂能够解决以上问题，其中，耐磨因子为现有技术的笼型低聚倍半硅氧烷，在耐磨介质中与稳定剂结合，其中稳定剂中的高分子蜡有助于在聚甲基丙烯酸甲酯热熔胶的成膜，其中高分子蜡容易与聚倍半硅氧烷的r基团进行物理杂化，在添加在聚甲基丙烯酸甲酯热熔胶时，对聚合物成膜后的粘附性做到一定的改善。另外，添加的石油树脂有利于在聚甲基丙烯酸甲酯材料合成过程中提高热熔胶的黏度，有利于贴合在反光膜上。

5、优选的，所述高分子聚合物蜡包括石蜡、微晶蜡、费托蜡以及聚乙烯蜡的一种或多种，所述聚倍半硅氧烷包括梯形聚倍半硅氧烷以及笼型聚倍半硅氧烷。

6、通过采用上述技术方案，由于石蜡、微晶蜡、费托蜡以及聚乙烯蜡与聚甲基丙烯酸甲酯材料材料的相容性更好，通过高分子聚合物蜡首先与聚倍半硅氧烷在耐磨介质的环境中进行充分的物理混合，在一定温度下能够形成热熔胶，进而添加在聚甲基丙烯酸甲酯中以提高聚甲基丙烯酸甲酯材料的粘附性。其中，聚乙烯蜡与费托蜡结晶度高、硬度大，可以提高聚甲基丙烯酸甲酯热熔胶在成膜时的软化点，缩短其固化时间，当熔融的热熔胶接触空气时，会快速冷却收缩形成一种粗糙程度高的磨砂亚光结构；而石蜡与微晶蜡的引入会延长热熔胶的固化时间，且固化后表面形成一种平整光面结构，可根据反光膜上所需要的折射率等，调整高分子聚合物蜡以达到要求。

7、优选的，所述耐磨介质为苯、氯仿、乙醚中的一种。

8、通过采用上述技术方案，做为聚倍半硅氧烷的溶剂能够使得耐磨剂在稳定状态下混合，并添加在聚甲基丙烯酸甲酯材料中。

9、优选的，所述阻燃剂为梯形倍半硅氧烷型有机硅阻燃剂、poss型有机硅阻燃剂。

10、通过采用上述技术方案，梯形倍半硅氧烷型有机硅阻燃剂、poss型有机硅阻燃剂中均具有中si—o—si。由于si—o—si的结构稳定，在高温下会形成致密的氧化硅膜层，可以有效阻止聚合物裂解后产生小分子逸出和熔滴滴落，阻隔氧气和热量传递到聚合物内部，从而提升聚合物材料的阻燃性能。并另外，采用poss型有机硅阻燃剂，其中的无机硅笼核受热分解形成致密的陶瓷阻隔层，隔绝可燃气体的释放和外部热量进入内部，进而延缓内部材料进一步分解。并且，在本技术中的耐磨因子为聚倍半硅氧烷，其中均可以为poss结构，对聚甲基丙烯酸甲酯材料的纯度影响不高，避免了不必要的杂质掺入。

11、优选的，所述增粘剂为脂肪族石油树脂、芳香族石油树脂或者共聚石油树脂的一种。

12、通过采用上述技术方案，石油树脂能够有利于在聚甲基丙烯酸甲酯材料合成过程中提高热熔胶的黏度。其中，脂肪族石油树脂(c5)是石油裂解过程中的馏分，软化点温度介于60～150℃之间，通过加氢处理后得到的hc5树脂与c5树脂相比其不饱和双键含量较少，熔融黏度增大，氧化稳定性增强，能够提高聚倍半硅氧烷在聚甲基丙烯酸甲酯之间的相容性；芳香族石油树脂(c9)是具有苯环结构软化点、相对密度与粘结强度均比c5石油树脂高，c9石油树脂经加氢反应后内部不饱和双键被破坏，且残余的卤素被脱除，与加氢处理前相比具有更高的耐低温性、抗老化性能、增粘性与热稳定性；共聚石油树脂(c5-c9)是以c5和c9石油树脂为原料，在催化剂作用下经共聚、碱洗、水洗和蒸馏得到的改性产物，c5-c9树脂经加氢反应后其相容性、稳定性和粘结性均进一步提高，能够进一步提高聚倍半硅氧烷在聚甲基丙烯酸甲酯之间的相容性，有助于对聚甲基丙烯酸甲酯材料成膜粘附在反光膜上。

13、另一方面，本技术提供一种聚甲基丙烯酸甲酯材料的制备方法，优化了聚甲基丙烯酸甲酯材料的改性工艺；其中包括以下步骤：s1、在配料罐中加入一定量的所述甲基丙烯酸甲酯以及一定量的经过前处理的所述阻燃剂、所述增粘剂、所述耐磨剂以及其他添加物，并搅拌均匀制备出油相；往反应釜内加入一定量的去离子水和分散剂，搅拌溶解均匀制备出水相；将配料罐内中的所述油相物料加入反应釜所述水相中，并采用氮气充分置换，同时开启搅拌制备悬浮液；s2、加热升温至一定温度下开始加压进行聚合，待聚合放热高峰结束后，在一定温度下继续反应一定时间得到所述聚甲基丙烯酸甲酯材料粗品。

14、通过采用上技术方案，对阻燃剂、增粘剂、耐磨剂进行前处理操作，同时改变了聚合过程中的控温方式，进而控制反应放热，有利于提高最终转化率。

15、优选的，包括所述耐磨剂的前处理：称取所述一定量的聚倍半硅氧烷溶解在所述耐磨介质中搅拌，并添加高分子聚合物蜡同时进行升温搅拌一定时间得到所述耐磨剂。

16、优选的，包括所述增粘剂的前处理：称取所述石油树脂，放置于鼓风干燥箱中在一定温度下干燥一定时间，并转移至密炼机中添加一定量的聚甲基丙烯酸甲酯在一定温度下熔融共混得到所述增粘剂。

17、优选的，对所述聚甲基丙烯酸甲酯材料粗品进行成膜处理并粘附在反光膜上。

18、另一方面，本技术耐候性聚甲基丙烯酸甲酯材料或通过耐候性聚甲基丙烯酸甲酯材料制备方法制得的聚甲基丙烯酸甲酯材料成膜粘附于反光膜上应用于公安交通、交通监理、消防、铁路、煤矿、体育场馆等路面提示、导示信息等。

19、本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

20、1、本技术采用对耐磨剂进行改性，将耐磨介质与稳定剂结合，有助于在聚甲基丙烯酸甲酯热熔胶的成膜，并通过添加增粘剂石油树脂，使得聚甲基丙烯酸甲酯材料合成过程中，提高热熔胶的黏度，有利于贴合在反光膜上。

21、2、本技术采用的阻燃剂为梯形倍半硅氧烷型有机硅阻燃剂或者poss型有机硅阻燃剂可以有效阻止聚合物裂解后产生小分子逸出和熔滴滴落，阻隔氧气和热量传递到聚合物内部，从而提升聚合物材料的阻燃性能。

22、3、本技术采用的工业步骤为对阻燃剂、增粘剂、耐磨剂进行前处理操作，改变了聚合过程中的控温方式，进而控制反应放热，有利于提高最终转化率。