一种制备大尺寸大厚度涤纶增强丙烯酸酯板材的方法与流程

本发明涉及一种制备均匀分布的大厚度涤纶增强丙烯酸酯板材的新方法，是一种通过涤丝绸浸润甲基丙烯酸甲酯溶液制备聚合成为大厚度均匀分布的丙烯酸酯板材的方法；是一种经过360°翻转机匀速翻转聚合方法，涤丝绸和甲基丙烯酸甲酯溶液均匀平稳聚合制备成为大厚度均匀分布的丙烯酸酯板材的方法，是一种复合材料的制备新方法。

背景技术：

涤纶增强丙烯酸酯板材属复合材料，主要应用在有机玻璃制件与工业装备骨架的连接，通过涤纶增强丙烯酸酯板材制成的连接件可将有机玻璃透明件承受的外部载荷传递到工业制备骨架上。近年来有机玻璃因物理机械性能优异用途日益广泛，在飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗，也用作吉普车的风挡和车窗、大型建筑的天窗、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩、电讯仪表的外壳等。以涤纶增强丙烯酸酯板材为加强材料的有机玻璃制硬件连接是一种优良的边缘连接方式，可有效避免因边缘钻孔造成的应力集中；均匀传递有机玻璃透明件受到的载荷；安装精度高可保证良好的气密性；同时涤纶增强丙烯酸酯板材材料与有机玻璃透明件本体材料物理机械性能相似，线性膨胀系数相近，可减少温度变化引起的应力。我国于1994年12月发表了《d-1涤纶织物增强丙烯酸酯板材制造工艺》航空工业标准，该技术及工艺只能生产小尺寸薄板，如利用此工艺制备10mm及以上厚度板材时，涤丝绸在其结构内部的分布不均匀，导致材料整体性能呈现不规则的无序分散，对各型工业装备骨架边缘连接处的承载能力造成影响并带来安全隐患，从而不能满足各行工业装备对有机玻璃透明件边缘连接的更新更高要求。

技术实现要素：

本发明采用655型涤丝绸与甲基丙烯酸甲酯(mma)本体聚合，将一定数量涤丝绸固定在特制的模型中，灌注一定粘度的mma浆液，通过聚合制备出厚度可达50mm，并且涤丝绸在板材内部结构中均匀分布的涤纶增强丙烯酸酯板材。并且涤丝绸在板材内部结构中均匀分布的涤纶增强丙烯酸酯板材。

本发明所述的本体聚合过程中，引发剂abn与甲基丙烯酸甲酯的配比为0.005(±0.001)：100(质量比)；

本发明所述的本体聚合过程中，耐光剂uvp与甲基丙烯酸甲酯的配比为0.05(±0.01)：100(质量比)；

利用本发明所述方法制成的涤纶增强丙烯酸酯板材树脂含量(聚甲基丙烯酸甲酯含量)为45％～55％。

本发明解决了大厚度涤纶增强丙烯酸酯板材材料内部均匀性问题。即先将检验合格的甲基丙烯酸甲酯(mma)按质量比加入耐光剂uvp和引发剂abn在75℃～80℃下预聚合、降温，搅拌至室温，(0.073～0.080)mpa下真空处理制备成粘度在12～20s的mma浆液。先将所需要的涤丝绸用高温压烫机干燥处理提高平整度，固定在特定的模型内，除尘、除杂质后模型直立式放入水浴低温翻转聚合装置中，已制备的甲基丙烯酸甲酯(mma)浆液灌注模型内，浸透12小时，排出涤丝绸布丝之间的气泡，3小时真空脱气，排出涤丝绸布层之间的气体。利用水浴低温翻转槽35℃按一定的转速顺时针360°循环翻转，使mma和涤丝绸均匀分布，体系平稳反应。预聚合后之后进行100℃～120℃风浴高温聚合制成大厚度涤纶增强丙烯酸酯板材。这样制成的涤纶增强丙烯酸酯板材其涤丝绸在板材内部结构中均匀分布，板材层间剪切强度、拉伸强度、挤压强度等性能大幅度提高，满足了不同用户的更高要求，提高了大厚度涤纶增强丙烯酸酯板材产品质量，保证了供货及时性，生产过程易控制，易实现工业化生产。目前制备的30mm厚度板材已通过用户应用考核，并得到认可。

本发明所述的大厚度涤纶增强丙烯酸酯板材性能检测方法包括：

板材层间剪切强度按gjb5872《定向有机玻璃层间剪切强度试验方法》标准进行检测。

板材线膨胀系数按gb2572《纤维增强塑料平均线膨胀系数试验方法》标准进行检测。

板材其它性能按hb5445《涤纶增强丙烯酸酯板材规范》标准进行检测。

附图说明

图1为实施例1剖面图。

图2为比较例1剖面图。

图3为比较例2剖面图。

具体实施方式

实施例1：将精制合格的甲基丙烯酸甲酯mma100份(质量，以下均为质量份数)、耐光剂uvp0.05份、引发剂abn0.005份按比例加入到聚合釜中，搅拌升温到75～80℃，反应维持至浆液粘度达到12～20s时，降温，制成mma浆液后，在常温(0.073～0.080)mpa真空度下真空处理30min。将一定数量涤丝绸用高温压烫机压机处理，使涤丝绸干燥、平整无褶皱，将所需涤丝绸固定叠放在洁净的下模板上，上、下模板重合，四周用弹性柔软的塑料管进行密封，密封时上、下端留有进料口和排气口，进料口安放在模型下端，排气口在模型上端中央连接排气装置，模型四周用弓形夹加紧至要求厚度，模型用大型夹具控制模型中间厚度，直立式放置于水浴低温翻转聚合槽。将mma浆液由下端进料口注入已准备好的模型中，完成灌浆后浸透12小时，排出涤丝绸布丝之间的气泡，在对模型内抽真空，真空压≥0.080mpa，3小时后封口，在35℃水浴低温翻转聚合槽中维持，同时启动翻转机，翻转机顺时针360°循环翻转，设置翻转速度20±3/min。维持至弹性体后进行100～120℃风浴高温聚合，高温聚合维持3小时，降温脱模，制成涤纶增强丙烯酸酯板材。经过板材表面检验、厚度检验、物理机械性能检验，检验合格得到大厚度材质均匀分布的涤纶增强丙烯酸酯板材。制备出30mm厚度涤纶增强丙烯酸酯板材。经过检验，该板材各项性能均达到hb5445《涤纶增强丙烯酸酯板材规范》要求，同时其剪切强度高达28mpa，表明其内部结构均匀；同时其线性膨胀系数与有机玻璃近似，表明其与有机玻璃透明件的优异匹配性。

比较例1：(传统水浴式制造30mm厚度板材)

按实施例制备mma浆液，待用。将根据厚度需要准备涤丝绸叠放在洁净的下模板上，上、下模板重合，四周用弹性柔软的塑料管进行密封，密封时上端留有进料口和排气口，排气口在模型上端中央连接排气装置，模型四周用弓形夹加紧至要求厚度，采用立式灌浆，将mma浆液从进料口灌注，直到模型灌满浆液为止，排除模型内部空气。灌好的模型在室温下静止24小时，水浴聚合参数为：室温升至35±1℃，保温约50～70h，31±1℃，保温24h，维持至弹性体后进行110℃高温聚合，高温聚合维持3小时，降温脱模，制备出30mm厚度涤纶增强丙烯酸酯板材。

比较例2：(对比较例1操作环节及灌浆方式进行分析，结合有机玻璃厚板工艺条件对工艺进行优化，水浴聚合、风浴聚合，调节聚合温控条件。)

按实施例制备mma浆液，待用。将一定数量涤丝绸固定叠放在洁净的下模板上，上、下模板重合，四周用弹性柔软的塑料管进行密封，密封时上、下端留有进料口和排气口，进料口安放在模型下端，排气口在模型上端中央连接排气装置，模型四周用弓形夹加紧至要求厚度，采用立式灌浆，mma浆液通过下部进料口自然流入模型内，直到模型灌满浆液为止。灌好的模型在室温下静止24h，平放置聚合车放入风浴聚合装置，在35℃下低温聚合约120h，之后升温至110℃进行高温聚合，维持3h后降温脱模，成功制备出30mm厚度涤纶增强丙烯酸酯板材。

实施例与比较例的产品性能与技术指标对比见表1：

表1产品性能与技术指标对比表

板材切割后侧面观察：

(1)实施例1切面整齐，涤丝绸均匀分布，无褶皱、厚度均匀。

(2)比较例1涤丝绸有褶皱，板材表面凹凸不平含有大量气泡、厚度不均匀。

(3)比较例2涤丝绸无褶皱,基体分层，厚度不均匀。