專利名稱：一種透明增韌pmma材料及其制備方法
一種透明增韌PMMA材料及其制備方法
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種透明增韌PMMA材料及其制備方法。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱有機(jī)玻璃、壓克力或亞克力)，具有水晶一般的透 明度，透光率達(dá)92%以上，用染料著色有很好的展色效果。此外，PMMA具有極佳的耐候性、 較高的表面硬度和表面光澤以及較好的高溫性能。PMMA在航空、汽車、電子、醫(yī)療、化工、建 材、衛(wèi)浴以及廣告標(biāo)牌等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但是，普通PMMA樹脂由于延伸性較低，易裂、易碎，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。市場(chǎng) 上高抗沖的PMMA是三星第一毛織的TF0956，但該料流動(dòng)性差、不易成型，很難用于大型薄 壁制件的成型。用物理共混，通過雙螺桿擠出制備高透明、高抗沖、流動(dòng)性好的PMMA是各工程塑 料改性廠家和各科研機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)。因透明度和高韌性無法兼具，真正投放市場(chǎng)的PMMA 改性料少之甚少。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高透明、高抗沖、流動(dòng)性好的透明增韌PMMA 材料及其制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種透明增韌PMMA材料，按 重量百分比由以下組分組成聚甲基丙烯酸甲酯70-80% ；增韌劑20-30% ；潤(rùn)滑劑0.5-1%;抗氧劑0.2-0.6%。所述聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指數(shù)為5-11，懸臂梁沖擊強(qiáng)度為26_29J/m。所述的增韌劑為MBS增韌劑，所述MBS增韌劑的折光率在1. 483-1. 489的范圍之 內(nèi)。所述的MBS增韌劑為幾種MBS增韌劑的復(fù)配體系，所述的復(fù)配體系包括第一 MBS 增韌劑、第二 MBS增韌劑和第三MBS增韌劑，第一 MBS增韌劑的丁二烯相含量為38-42%，第 二 MBS增韌劑的丁二烯相含量為18-22%，第三MBS增韌劑的丁二烯相含量為28-32% ；按 重量比，第一 MBS增韌劑第二 MBS增韌劑第三MBS增韌劑=2.2-5 1.6-3.5 1。所述潤(rùn)滑劑為內(nèi)潤(rùn)滑和外潤(rùn)滑的復(fù)合體系，內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣，外潤(rùn)滑劑為PE 蠟或OP蠟。所述抗氧劑為主副抗氧劑的復(fù)合體系，主抗氧劑為四[3- (3，5- 二叔丁基-4-羥基 苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔助抗氧劑為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)。
以上所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，按重量百分比由以下組分組成聚甲基丙烯酸甲酯70-76%;增韌劑23-35% ；潤(rùn)滑劑0.6-1%;抗氧劑0.2-0.3%。一種上述透明增韌PMMA材料的制備方法，包括以下步驟a 按上述重量百分比稱取原料并混合均勻；b:將步驟a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗，經(jīng)熔融擠出，造粒；加工工藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度190-200°C，二區(qū)溫度210-220°C，三區(qū)溫度 220-225°C，四區(qū)溫度 210-220°C，機(jī)頭 200_205°C，停留時(shí)間 1 2min，壓力為 10_20MPa。本發(fā)明透明增韌PMMA材料不但具有高的透明度，而且韌性高，流動(dòng)性好，進(jìn)一步 擴(kuò)展了 PMMA材料的應(yīng)用領(lǐng)域。為便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述在下列實(shí)施例的材料配方中，所用的聚甲基丙烯酸甲酯為臺(tái)灣奇美的三款PMMA 樹脂CM205、CM207或CM211。根據(jù)流動(dòng)和沖擊性能的不同，命名不一樣，按ASTM D-1238 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，CM205的熔融指數(shù)為5、CM207的熔融指數(shù)為7、CM211的熔融指數(shù)為11 ；CM205、 CM207和CM211三者的懸臂梁沖擊強(qiáng)度分別為29J/m、28J/m和26J/m。增韌劑為幾種甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的復(fù)配體系，其中包 括羅門哈斯的商品名為C-233A，LG化學(xué)的EM500A和EM600。MBS為甲基丙烯酸甲酯、丁二 烯和苯乙烯三種單體聚合的具有核殼結(jié)構(gòu)的聚合物，甲基丙烯酸甲酯相保證MBS與PMMA具 有良好的相容性，而對(duì)PMMA具有增韌作用的是丁二烯相。C-233A為美國(guó)羅門哈斯產(chǎn)品，丁 二烯相含量為40 ；EM600和EM500A為韓國(guó)LG產(chǎn)品，丁二烯相含量分別為30和20。通過三 者比例的調(diào)整，達(dá)到復(fù)合增韌體系的折光率在1. 483-1. 489范圍內(nèi)，與PMMA樹脂的折光率 (1. 49)差值小于0. 009，(兩種透明料的折光率低于0. 009時(shí)，混合在一起可以得到透明合 金)從而保證本發(fā)明透明增韌PMMA材料具有良好的透光性?？寡鮿樗腫3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，亞磷酸三(2， 4- 二叔丁基苯酯)，選用Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號(hào)分別為IrganoxlOlO和IrganOX168。潤(rùn) 滑劑為內(nèi)潤(rùn)滑和外潤(rùn)滑的復(fù)合體系，內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣，外潤(rùn)滑劑為PE蠟或OP蠟實(shí)施例1 將PMMA(牌號(hào)為CM205)重量比為70% (均為重量百分比)，增韌劑29% (其中 C-233A/EM500A/EM600 = 15/9/5)，潤(rùn)滑劑0. 8%，抗氧劑0. 2%混合，將混合好的物料加入 到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分 別為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度190-200°C，二區(qū)溫度210-220°C，三區(qū)溫度220-225°C，四區(qū) 溫度210-220°C，機(jī)頭200-205°C，停留時(shí)間1 2min，壓力為10_20MPa。實(shí)施例2:將PMMA(牌號(hào)為CM205)重量比為80% (均為重量百分比)，增韌劑19% (其中 C-233A/EM500A/EM600 = 10/6/3)，潤(rùn)滑劑0. 7%，抗氧劑0. 3%混合將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分別 為一區(qū)溫度190-200°C，二區(qū)溫度210-220°C，三區(qū)溫度220_225°C，四區(qū)溫度210_220°C， 機(jī)頭200-205°C，停留時(shí)間1 2min，壓力為10_20MPa。實(shí)施例3 將PMMA(牌號(hào)為CM207)重量比為75% (均為重量百分比)，增韌劑24 % (其 中C-233A/EM500A/EM600 = 11/8/5)，潤(rùn)滑劑0. 8%，抗氧劑0. 2%混合，將混合好的物料 加入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)溫度190-200 V，二區(qū)溫度210-220 V，三區(qū)溫度220-225 V，四區(qū)溫度 210-220°C，機(jī)頭 200-205°C，停留時(shí)間 1 2min，壓力為 10_20MPa。實(shí)施例4 將PMMA(牌號(hào)為CM207)重量比為78. 5% (均為重量百分比)，增韌劑20% (其中 C-233A/EM500A/EM600 = 10/7/3)，潤(rùn)滑劑1%，抗氧劑0. 5%混合，將混合好的物料加入到 雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分別 為一區(qū)溫度190-200°C，二區(qū)溫度210-220°C，三區(qū)溫度220_225°C，四區(qū)溫度210-220°C， 機(jī)頭200-205°C，停留時(shí)間1 2min，壓力為10_20MPa。實(shí)施例5 將PMMA(牌號(hào)為CM211)重量比為80% (均為重量百分比)，增韌劑19 % (其 中C-233A/EM500A/EM600 = 10/7/2)，潤(rùn)滑劑0. 7%，抗氧劑0. 3%混合，將混合好的物料 加入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)溫度190-200°C，二區(qū)溫度210-220°C，三區(qū)溫度220-225°C，四區(qū)溫度 210-220°C，機(jī)頭 200-205°C，停留時(shí)間 1 2min，壓力為 10_20MPa。實(shí)施例6 將PMMA(牌號(hào)為CM211)重量比為76% (均為重量百分比)，增韌劑23 % (其 中C-233A/EM500A/EM600 = 12/7/4)，潤(rùn)滑劑0. 7%，抗氧劑0. 3%混合，將混合好的物料 加入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)溫度190-200 V，二區(qū)溫度210-220 V，三區(qū)溫度220-225 V，四區(qū)溫度 210-220°C，機(jī)頭 200-205°C，停留時(shí)間 1 2min，壓力為 10_20MPa。性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度按ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) (176士2) (長(zhǎng))X (12. 6 士0. 2)(端部寬度)X (3. 05 士0. 2)(厚度)，拉伸速度為 50mm/min ；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按ASTM D-790標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為試樣尺寸(mm) (128士2) X (12. 67士0. 2) X (3. 11 士0. 2)，彎曲速度為 20mm/min ；懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按ASTM D-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為I型，試樣尺寸 (mm) (63士2) X (12. 45士0. 2) X (3. 1 士0. 2)；缺口類型為 A 類，缺口剩余厚度為 1. 9mm ；熔融指數(shù)按ASTM D-1238進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試溫度為200°C，負(fù)荷為10公斤，預(yù)熱時(shí)間 為 5min ；熱變形溫度按ASTM D-648進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸(mm) (128 士 2) X (12. 45 士0. 2) X (3. 1 士0. 2)，載荷為 1. 82MPa ；阻燃性能按UL94進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)尺寸(mm)(128 士 2) X (12. 67 士 0. 2) X (3. 11 士 0. 2)，火焰高度 20mm。透光度測(cè)試按ASTM D 1003-2000， 試驗(yàn)尺寸(mm) (80 士 2) X (40 士 0. 2) X (3 士 0. 2)，實(shí)施例1-6配方及材料性能見下表 由上表可以看出，復(fù)配的增韌體系對(duì)PMMA改性塑料具有較高的增韌效果，在同等 測(cè)試條件下，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度遠(yuǎn)高于純PMMA樹脂的28J/m，而與SAMSUNG的TF0956相差不大(62J/m)。同時(shí)，改性PMMA材料的透光度均在87以上，與純PMMA相比只有少許下降。 在同等測(cè)試條件下(200°C，負(fù)荷為10公斤，預(yù)熱時(shí)間為5min) SAMSUNG TF0956的熔融指數(shù) 為llg/cm3，本發(fā)明透明增韌PMMA材料的熔融指數(shù)最低為15g/cm3，因此，透明增韌PMMA材 料的流動(dòng)性好。進(jìn)一步擴(kuò)展了 PMMA材料的應(yīng)用領(lǐng)域。從表中進(jìn)一步看到，實(shí)施例3的綜合 性能最優(yōu)。欲制備高透明合金料，至少要滿足以下兩個(gè)條件中的一個(gè)1)添加物質(zhì)粒徑足夠 小，如果添加物質(zhì)的粒徑小于光的波長(zhǎng)，那添加的物質(zhì)可以被看作是光波中的懸浮微粒，而 不影響光的通過。2)添加的物質(zhì)與原材料相容而且折光率相近，如果兩款材料的折光率小 于0. 009，這兩款材料共混后一般是透明的。鑒于此，我們將對(duì)PMMA具有良好增韌作用的 MBS進(jìn)行了復(fù)配，使復(fù)配增韌體系的遮光指數(shù)接近PMMA的1. 49，將復(fù)配增韌劑、PMMA樹脂 和其他加工助劑共混擠出，從而制備了高透光度和高韌性的PMMA改性料，同時(shí)，材料的流 動(dòng)性可調(diào)，擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種阻燃透明PP材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本 文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于 幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。
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權(quán)利要求
一種透明增韌PMMA材料，其特征在于，按重量百分比由以下組分組成聚甲基丙烯酸甲酯 70-80％；增韌劑 20-30％；潤(rùn)滑劑 0.5-1％；抗氧劑 0.2-0.6％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的 熔融指數(shù)為5-11，懸臂梁沖擊強(qiáng)度為26-29J/m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，所述的增韌劑為MBS增韌 劑，所述MBS增韌劑的折光率在1. 483-1. 489的范圍之內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，所述的MBS增韌劑為幾種 MBS增韌劑的復(fù)配體系，所述的復(fù)配體系包括第一 MBS增韌劑、第二 MBS增韌劑和第三MBS 增韌劑，第一 MBS增韌劑的丁二烯相含量為38-42 %，第二 MBS增韌劑的丁二烯相含量為 18-22%，第三MBS增韌劑的丁二烯相含量為28-32%;按重量比，第一MBS增韌劑第二MBS 增韌劑第三MBS增韌劑=2. 2-5 1.6-3.5 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為內(nèi)潤(rùn)滑和外 潤(rùn)滑的復(fù)合體系，內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣，外潤(rùn)滑劑為PE蠟或0P蠟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，所述抗氧劑為主副抗氧劑 的復(fù)合體系，主抗氧劑為四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔助抗 氧劑為亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯酯)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明增韌PMMA材料，其特征在于，按重量百分比由以下組分 組成聚甲基丙烯酸甲酯70-76%;增韌劑23-35% ；潤(rùn)滑劑0.6-1%;抗氧劑0.2-0.3%。
8.—種權(quán)利要求1所述的透明增韌PMMA材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟a 按權(quán)利要求1所述的重量百分比稱取原料并混合均勻；b 將步驟a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗，經(jīng)熔融擠出，造粒；加工工 藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度190-200°C，二區(qū)溫度210-220°C，三區(qū)溫度220_225°C，四 區(qū)溫度210-220°C，機(jī)頭200-205°C，停留時(shí)間1 2min，壓力為10_20MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透明增韌PMMA材料及其制備方法。透明增韌PMMA材料，按重量百分比由以下組分組成聚甲基丙烯酸甲酯70-80％；增韌劑20-30％；潤(rùn)滑劑0.5-1％；抗氧劑0.2-0.6％。本發(fā)明透明增韌PMMA材料不但具有高的透明度，而且韌性高，流動(dòng)性好，進(jìn)一步擴(kuò)展了PMMA材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L51/04GK101870794SQ20101022450
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者徐東, 徐永, 馬旭輝 申請(qǐng)人:深圳市科聚新材料有限公司