耐熱有機(jī)玻璃的合成及性能.pdf

1、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有透光率高、易加工等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、建筑等領(lǐng)域。本文針對甲基丙烯酸甲酯(MMA)均聚型有機(jī)玻璃玻璃化溫度(Tg)和耐熱溫度較低的不足，通過本體聚合制備共聚改性的耐熱有機(jī)玻璃，研究剛性單體、氫鍵供體單體和交聯(lián)劑種類及含量對有機(jī)玻璃耐熱性能的影響，并考察改性有機(jī)玻璃的透光率、吸濕和抗沖等性能，為工業(yè)化生產(chǎn)高耐熱溫度的有機(jī)玻璃提供基礎(chǔ)。
　　首先，以偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，甲基丙烯酸異冰片酯

2、(IBMA)、甲基丙烯酸三環(huán)[5.2.1.02，6]癸-8-基酯(DPMA)或全氟苯基甲基丙烯酸酯(PFPMA)為第二單體，通過本體聚合制備環(huán)狀剛性單體共聚改性的有機(jī)玻璃，利用差示掃描量熱儀(DSC)、核磁共振氫譜(1H NMR)、紫外-可見分光光度計(UV-vis)、擺錘沖擊儀等對有機(jī)玻璃結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征。發(fā)現(xiàn)隨著三種環(huán)狀剛性共聚單體用量的增加，共聚物的剛性結(jié)構(gòu)增加，空間位阻變大，分子柔性降低，分子鏈運(yùn)動受到抑制，Tg不斷升高，其中

3、IBMA改性效果最好，當(dāng)IBMA含量為20 mol％時，共聚物Tg可達(dá)到139℃。環(huán)狀剛性單體對有機(jī)玻璃透光率的影響較小，在可見光區(qū)改性有機(jī)玻璃的透光率均可達(dá)到90％以上;環(huán)狀單體疏水性強(qiáng)，引入有機(jī)玻璃后可以降低其吸水性;但是MMA/IBMA、MMA/DPMA共聚明顯降低了有機(jī)玻璃的抗沖強(qiáng)度。當(dāng)IBMA與DPMA加入量分別為10 mol％和30 mol％時，制得的改性有機(jī)玻璃的綜合性能良好。
　　其次，分別在固定IBMA含量為10

4、 mol％或DPMA含量為30 mol％基礎(chǔ)上，研究氫鍵供體單體α-甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酰胺(MAAM)對有機(jī)玻璃耐熱等性能的影響。發(fā)現(xiàn)MAA與MAAM均能與MMA相互作用形成氫鍵，有效提高有機(jī)玻璃的Tg，MAA或MAAM用量越大，共聚物Tg越高。在MMA-IBMA共聚體系中加入5 mol％MAA可提高Tg約9℃;MAAM的改性效果比MAA差，加入5 mol％MAAM可提高有機(jī)玻璃Tg約5℃;當(dāng)加入10 mol％MAA時，MM

5、A-DPMA共聚物有機(jī)玻璃的Tg可達(dá)148℃。引入適量MAA或MAAM對有機(jī)玻璃透光率的影響較小，改性有機(jī)玻璃在可見光區(qū)的透光率均可達(dá)到90％左右;MAA與MAAM的引入可以提高有機(jī)玻璃的抗沖強(qiáng)度;MAA與MAAM為親水性單體，在IBMA或DPMA共同作用下，改性有機(jī)玻璃的吸水性與PMMA相當(dāng)。當(dāng)IBMA、MAA加入量為10 mol％、5mol％，DPMA、MAA加入量為30 mol％、10 mol％時，制得的改性有機(jī)玻璃的綜合性能良好

6、。
　　再次，在MMA/IBMA/MAA摩爾比為85/10/5，或MMA/DPMA/MAA摩爾比為65/30/5時，分別采用甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、三烯丙基三異氰酸酯(TAIC)、甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)進(jìn)行有機(jī)玻璃交聯(lián)，研究交聯(lián)單體種類和用量對有機(jī)玻璃性能的影響。發(fā)現(xiàn)三種交聯(lián)劑均可使有機(jī)玻璃有效交聯(lián)，共聚物由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，凝膠含量均可達(dá)到93％以上。交聯(lián)后有機(jī)玻璃耐熱性能進(jìn)一步提高，其中EGDMA交聯(lián)后的耐