一种防静电有机玻璃的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种防静电有机玻璃的制备方法，涉及抗静电功能材料的制备领域。以解决现有的有机玻璃的抗静电性能低的技术问题。本方法是先用丙烯酸或丙烯酸缩水甘油酯修饰氧化石墨烯，再将其分散到甲基丙烯酸甲酯单体及助剂的混合物中，经偶氮或过氧化物引发聚合，制得导电有机玻璃。本发明专利技术制备的抗静电有机玻璃膜的表面电阻为106〜1010Q，具有稳定的防静电功能，卓越的表面硬度和抗化学溶剂侵蚀性能，防静电功能不易受湿度，温度的影响，透光率高，加工性能优良，可用于抗静电或电磁屏蔽材料领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗静电功能材料的制备方法。
技术介绍
有机玻璃，缩写为:PMMA (Poly methyl methacrylate)，化学名称叫聚甲基丙稀酸甲酯，是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。表面光滑、色彩艳丽，比重小，强度较大，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能好，隔声性好。可分管形材、棒形材、板形材三种。PMMA是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，具有高度透明性，比重小，有一定的耐冲击强度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。具有良好的电绝缘性能、化学稳定性和耐老化性，常温下有较高的机械强度及良好的抗潮湿性能，并且质量轻，易于加工，透光率高，因此在仪器、仪表零件、汽车配件、工艺制品、电器绝缘材料以及建筑装饰材料等方面得到了广泛应用。但是由于其良好的电绝缘性能给某些应用方面也带来一些问题，即在加工、运输和应用过程中由于其他物体的摩擦或在剥离时，会在材料表面产生静电积累，这种静电积累会导致吸尘，影响材料外观。如果用做家用电器如电视录放机等的屏幕则产生静电积累还会影响电器性能。因此如何减弱或消除这种材料表面的静电积累以及防止材料表面产生静电一直是高分子材料研究领域中的热门话题。目前对高分子材料进行抗静电处理的方法最常用且行之有效的方法是使用抗静电剂来降低材料的表面电阻率。石墨稀(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆和康斯坦丁 ?诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m.Κ，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迀移率超过15000cm2/V.s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10 6 Ω.cm,比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迀移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制备导电或抗静电复合材料，本专利技术将其作为防静电组分制备防静电有机玻璃。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有的有机玻璃的抗静电性能较低的技术问题，而提出一种石墨烯改性抗静电有机玻璃的制备方法。本专利技术是将石墨烯改性后与甲基丙烯酯甲酯(MMA )进行本体聚合，生产防静电有机玻璃板。在甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体聚合中，由于发热而产生气体只能得到有气泡的聚合物。如果选用其它聚合方法(如:悬浮聚合等)由于杂质的引入，产品的透明度都远不及本体聚合方法。因此以MMA进行本体聚合时为了解决散热，避免自动加速作用而引起的爆聚现象，以及单体转化为聚合物时由于比重不同而引起的体积收缩问题，工业上或实验室目前多采用高温预聚合，预聚至约10%转化率的粘稠浆液，预聚物)后，再将其注入模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到93?95%，最后在100°C下高温聚合至反应完全。安全渡过危险期，最后脱模制得有机玻璃平板，所以本专利技术是将石墨烯进行功能化改性后，再与甲基丙烯酸甲酯共聚，采用分段可控聚合的浇铸法制备防静电有机玻璃。具体
技术实现思路
如下: 1.本专利技术按以下步骤进行: 步骤一:官能化石墨稀制备 将氧化石墨烯或石墨烯分散到丙烯酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯的本体或其良性溶剂中，在氮气及阻聚剂的保护下，在30-150°C及催化剂的作用下进行偶联反应1-15小时，经离心分离或减压蒸馏除去溶剂及残余单体，再经多次碱洗、水洗、溶剂洗涤得到官能化石墨稀; 步骤二:预聚合反应 在250ml的三口瓶中安装搅拌器、冷凝管、温度计。加入50-200mg过氧或偶氮类引发剂和甲基丙烯酸甲酯50-100ml，开动搅拌使引发剂溶解在单体中，再加入2-20g官能化石墨烯，搅拌分散均匀，加热到70-90°C时保温5分钟，然后使物料在70?85°C维持30分钟左右，观察粘度，当物料呈粘稠状时，用冷水浴骤然降温至40°C以下终止反应并停止搅拌，将三口瓶中预聚物灌入已备好的模具中，封好灌料口 ； 步骤三:低温聚合反应 将上述模具放入烘箱中，升温至50-60°C，保温4-10小时低温聚合结束； 步骤四:高温聚合反应 模具在烘箱中继续缓慢升温到90-120°C，保温1-4小时后，烘箱停止加热，任其自然冷却到40°C以下，取出模具即得防静电有机玻璃。步骤一所述的石墨稀包括经Hu_er或改性Hu_er法制备的氧化石墨稀或还原后石墨烯，也可以是其它物理或化学方法合成的具有石墨烯特征单元结构的氧化石墨烯、还原石墨稀或功能化石墨稀; 步骤一中所述的功能化单体与氧化石墨烯或石墨烯及溶剂的质量比范围为1-10:10-30:50-100 ； 步骤一中所述的催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、对甲苯磺酸等酯类合成反应催化剂； 步骤二中所述的引发剂为自由基聚合的偶氮或过氧类催化剂，如:偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮等; 步骤一中所述的良性溶剂为苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二苯醚、正丁醚、二氧六环等; 步骤一中所述的阻聚剂可以是对苯二酚、间苯二酚、叔丁基邻苯二酚、对苯醌、环烷酸铜中的一种或多种； 采用分段可控聚合的浇铸法制备；即将有机玻璃预聚物灌入已备好的模具中，放在烘箱中，升温至50-60°C，保温4-10小时低温聚合结束，缓慢升温到90-120°C，保温1_4小时后结束。本专利技术的抗静电有机玻璃膜的表面电阻达到了同时本专利技术的抗静电有机玻璃膜中抗静电成分在膜中分布均匀，而且工艺简单，操作简便易行，制备条件温和，重复率高，是一种永久型抗静电材料，具有稳定的防静电功能，卓越的表面硬度和抗化学溶剂侵蚀性能，透光率高，可作为抗静电材料使用。【具体实施方式】实施例1:氧化石墨烯的制备 (1)低温反应，在干燥的烧杯中依次加入30mL的浓硫酸，置于低温反应浴中，待浓硫酸的温度于0°C左右，强搅拌下加入石墨10g，分多次加入高锰酸钾30g，控制反应液温度在10~15°C搅拌反应两个小时； (2)中温反应，将步骤(1)的烧杯置于35°C恒温水浴中，待反应液温度升至35°C时，继续搅拌半小时； (3)高温反应，在搅拌下加入去离子水，控制反应温度在100°C以内，继续搅拌半小时，用去离子水将反应液稀释800~1000mL后，加5%的双氧水，趁热过滤，用5%的盐酸和去离子水洗涤至中性，过滤后在50°C烘箱中干燥48h，制得氧化石墨烯。实施例2:石墨烯的制备 将实施例1所得氧化石墨经研磨过筛后与去离子水混合，加入少量氨水呈弱碱性，超声振荡一小时，加入水的比例为lmg/lmL，得到棕黄色的溶胶状悬浮液，按照硼氢化钠与氧化石墨烯的质量比为10:1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术一种防静电有机玻璃的制备方法按以下步骤进行：步骤一：官能化石墨烯制备将氧化石墨烯或石墨烯分散到丙烯酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯的本体或其良性溶剂中，在氮气及阻聚剂的保护下，在30‑150℃及催化剂的作用下进行偶联反应1‑15小时，经离心分离或减压蒸馏除去溶剂及残余单体，再经多次碱洗、水洗、溶剂洗涤得到官能化石墨烯；步骤二：预聚合反应在250ml的三口瓶中安装搅拌器、冷凝管、温度计；加入50‑200mg过氧或偶氮类引发剂和甲基丙烯酸甲酯50‑100ml，开动搅拌使引发剂溶解在单体中，再加入2‑20g官能化石墨烯，搅拌分散均匀，加热到70‑90℃时保温5分钟，然后使物料在70～85℃维持30分钟左右，观察粘度，当物料呈粘稠状时，用冷水浴骤然降温至40℃以下终止反应并停止搅拌，将三口瓶中预聚物灌入已备好的模具中，封好灌料口；步骤三：低温聚合反应将上述模具放入烘箱中，升温至50‑60℃，保温4‑10小时低温聚合结束；步骤四：高温聚合反应模具在烘箱中继续缓慢升温到90‑120℃，保温1‑4小时后，烘箱停止加热，任其自然冷却到40℃以下，取出模具即得防静电有机玻璃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑英，何锐，田丽平，高彩艳，明立成，宋振华，李庆杰，
申请(专利权)人：泰山玻璃纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37