聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料制备方法，首先按单位重量，准备矿物含量为９０％以上的蒙脱土０．５～７份，加到１０００～３０００份水溶液中，搅拌至蒙脱土完全膨胀；加入甲基丙烯酸甲酯单体１００份，继续搅拌至形成稳定的分散液；加入引发剂５～７份，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤、干燥，研磨后过２００目筛，放入模具中，热压成型。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子聚合物基纳米复合材料的制备方法，具体是耐磨性聚甲 基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的制备。技术背景聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，是透明性最好的聚合物材料之一，具有 优良的耐候性、电绝缘性和加工性能，但耐磨性差，在使用过程中表面易被擦伤。现有技术中的中国专利CN1837270 (公开号)，通过在聚甲基丙烯酸甲酯材料的表面上涂覆二氧化钛基纳米薄膜层来制备表面耐磨的聚甲基丙烯酸甲酯材料，并未涉及通过有机材料和无机材料的纳米复合来制备耐磨性聚甲基丙烯酸甲酯。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的制备 方法。下面是复合材料的制备步骤。(1) 按单位重量，准备蒙脱土 0.5~7份，加入到1000~3000份水中，搅 拌至蒙脱土完全溶解、膨胀；(2) 往溶液中加入甲基丙烯酸甲酯单体100份，继续搅拌至形成稳定的插 层粘土分散液；(3) 继续往溶液中加入引发剂5 7份，升温聚合；(4) 过滤、洗涤、干燥。(5) 研磨，过200目筛，制得聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料。(6) 将(5)所得复合材料放入模具中，热压成型；(7) 自然降温，脱模。本专利技术中，蒙脱土含量范围在4 5份时，复合材料的耐磨性最好。干摩擦和水润滑条件下，其磨损率分别为同条件下纯聚甲基丙烯酸甲酯的25 %~35 % 和55 %。而且仅添加TJ-2型蒙脱土的复合材料在干摩擦条件下摩擦系数提高 了不到9%，其余条件下，复合材料的摩擦系数均优于聚甲基丙烯酸甲酯。 附图说明图1是干摩擦时两种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的摩擦系数 随蒙脱土含量变化的曲线图。图2是干摩擦时两种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的磨损率随 蒙脱土含量变化的曲线图。图3是水润滑时两种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的摩擦系数 随蒙脱土含量变化的曲线图。图4是水润滑时两种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的磨损率随 蒙脱土含量变化的曲线图。具体实施方式，其中蒙脱土的矿物 含量为含90%以上，其制备步骤为(1) 按单位重量，准备蒙脱土 0.5~7份,加入到1000~3000份水溶液中, 进行高速搅拌，搅拌至蒙脱土完全溶解、膨胀；(2) 往溶液中加入甲基丙烯酸甲酯单体100份，继续高速搅拌，形成稳定 的插层粘土分散液；(3) 继续往溶液中加入引发剂5~7份，引发剂为过硫酸钾或者过硫酸铵， 83'C下进行高速搅拌，进行聚合反应；(4) 最后进行过滤、洗涤、干燥。(5) 研磨，200目筛，制得聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料。(6) 将(5)所得复合材料放入模具中，在1.5x104 N压力下以2~3.2 K/min 升温到160°C;(7) 保温1 h以上；(8) 自然降温，脱模。200710018725.3说明书第3/5页本专利技术所釆用的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵等过氧化物。本专利技术釆用的分散介质其作用是促进蒙脱土在聚合物单体中的分散，其成 分可以是水、乙醇等。本专利技术中聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料成型所用升温速度为2~3.2K/min。升温速度大于3.2 K/min，则试样内外温差过大，无法成型。本专利技术用工业级的甲基丙烯酸甲酯单体为原料，所提供的蒙脱土是典型的 层状硅酸盐矿物，其蒙脱土含量90。/。以上，分别为TJ-2型和KH-V6型。制备耐磨性聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的原料，按单位重量 份数为丙烯腈单体100份，蒙脱土0.5 7份。当蒙脱土含量低于0.5份，耐 磨性提高不明显，当含量超过6份，耐磨性明显下降，且成型能力变差。聚甲 基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料的摩擦磨损性能与蒙脱土含量的关系可以 借助附图得到更好的理解。如图1、图2所示，为干摩擦时两种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材 料的摩擦系数和磨损率随蒙脱土含量变化的曲线图，试验是在M-2000型摩擦磨 损试验机上进行，对偶件材料为GCM5轴承钢环，其洛氏硬度值达63~65 HRC， 外径尺寸为40mm。试样尺寸为30mmx6mmx7mm。试验条件干摩擦，室 温，摩擦副滑动速度为0.43m/s,接触载荷为150N，摩擦周期为30 min。试 验前，试样和试环均经900#水砂纸打磨和丙酮清洗，样品表面的平均粗糙度尺a 为0.10 0.18iJm。摩擦力矩由数据釆集系统记录，并换算成摩擦系数。用精度 为0.01 mm的读数显微镜测量试样磨痕宽度，并换算成磨损率。平行试样5个, 取平均值作为试验结果。如图3、图4所示，为水润滑时两种聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材 料的摩擦系数和磨损率随蒙脱土含量变化的曲线图，试验是在M-2000型摩擦磨 损试验机上进行，对偶件材料为GCM5轴承钢环，其洛氏硬度值达63~65 HRC， 外径尺寸为40mm。试样尺寸为30mmx6mmx7mm。试验条件水润滑(以 500 mL/h的速度滴加蒸馏水)，室温，摩擦副滑动速度为0.43 m/s,接触载荷 为150N,摩擦周期为30min。试验前，试样和试环均经900#水砂纸打磨和丙酮清洗，样品表面的平均粗糙度尺a为0.10 0.18jjm。摩擦力矩由数据釆集系 统记录，并换算成摩擦系数。用精度为0.01 mm的读数显微镜测量试样磨痕宽 度，并换算成磨损率，平行试样5个，取平均值作为试验结果。由图1、图2、图3、图4可知，本专利技术中，蒙脱土含量范围在4 5份时， 复合材料的耐磨性最好。干摩擦和水润滑条件下，其磨损率分别为同条件下纯 聚甲基丙烯酸甲酯的25 %~35 %和55 %。而且仅添加TJ-2型蒙脱土的复合材 料在干摩擦条件下摩擦系数提高了不到9%，其余条件下，复合材料的摩擦系数 均优于聚甲基丙烯酸甲酯。下面是更为具体的实施示例实施例1:称取1.2g蒙脱土分散于600mL蒸馏水中，剧烈搅拌2h，加入20mL甲基 丙烯酸甲酯单体，搅拌1h ,继续加入1.4g引发剂过硫酸铵，升温至83'C, 继续搅拌8h，放置1h后过滤、洗涤、干燥，研磨后过200目筛，得到聚甲基 丙烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料，取12g此复合材料放入模具，在压力1.5x104 N下以2 K/min的速度升温至160 °C，保温1 h热压成型，室温冷却后，脱模， 得到耐磨性聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料。实施例2:称取0.2g蒙脱土分散于200mL蒸馏水中，剧烈搅拌1h,加入20mL甲基 丙烯酸甲酯单体，搅拌1h ，继续加入1g引发剂过硫酸钾，升温至83。C，继 续搅拌8h，放置1h后过滤、洗涤、干燥，研磨后过200目筛，得到聚甲基丙 烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料，取12g此复合材料放入模具，在压力1.5x104 N下以3.2 K/min的速度升温至160 °C,保温1 h热压成型，室温冷却后，脱模， 得到耐磨性聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料。实施例3:称取0.5g蒙脱土分散于300mL蒸馏水中，剧烈搅拌1h，加入20mL甲基 丙烯酸甲酯单体，搅拌1h ，继续加入1.1g引发剂过硫酸铵，升温至83"C, 继续搅拌8h，放置1h后过滤、洗涤、干燥，研磨后过200目筛，得到聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料,取12 g此复合材料放入模具，在压力1.5x104 N下以3K/min本文档来自技高网...
【技术保护点】
聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料制备方法，其中蒙脱土的矿物含量为含９０％以上，制备的特征在于：（１）将０．５～７份蒙脱土，加入到１０００～３０００份水溶液中，搅拌至蒙脱土完全溶解、膨胀；（２）往溶液中加入１００份甲基丙烯酸甲酯单体，继续高速搅拌，形成稳定的插层粘土分散液；（３）继续往溶液中加入５～７份引发剂，升温聚合；（４）进行过滤、洗涤、干燥，研磨过２００目筛，得聚甲基丙烯酸甲酯基蒙脱土纳米复合材料；（５）将上述复合材料放入模具中，热压成型；（６）自然降温，脱模。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑞成，陈奎，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]
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