一种透明抗静电PMMA及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种透明抗静电PMMA及其制备方法；所述透明抗静电PMMA由组分制备而成：甲基丙烯酸甲酯；引发剂；中间单体；磺酸盐类单体。本发明专利技术选用一种中间单体，分别与甲基丙烯酸甲酯和磺酸盐具有良好的相容性，磺酸盐含有亲水基增加制品表面的吸湿性，在PMMA制品表面形成一层单分子导电膜，使PMMA达到抗静电效果。本发明专利技术的制备方法操作步骤简单，易于实施，聚合得到的PMMA表面电阻低于1012Ω，可以达到永久抗静电效果，在提高PMMA抗静电性能的基础上又不影响其透明度，其透光率可达90％以上，与纯PMMA的透光率相当。

A transparent antistatic PMMA and its preparation method

The invention relates to the field of polymer materials, in particular a transparent antistatic PMMA and its preparation method; the transparent antistatic PMMA is prepared by the component: methyl methacrylate; initiator; intermediate monomer; sulfonate monomer. The invention uses a medium monomer, which has good compatibility with methyl methacrylate and sulfonate. Sulfonates contain hydrophilic groups to increase the Hygroscopicity on the surface of products, and form a single molecule conductive film on the surface of PMMA products, so that PMMA can achieve antistatic effect. The preparation method of the preparation method is simple and easy to implement. The PMMA surface resistance of the polymerization is less than 1012 Omega, and it can achieve the permanent antistatic effect. On the basis of improving the antistatic performance of PMMA, the transparency is not affected. The transmittance of the PMMA is above 90%, which is equal to the transparent rate of pure PMMA.

【技术实现步骤摘要】
一种透明抗静电PMMA及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种透明抗静电PMMA及其制备方法。
技术介绍
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，又被称作亚克力或有机玻璃，是一种由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成的透明高分子材料，由于其良好的光学透明性广泛应用于航空、建筑、农业等领域的采光部件。此外有机玻璃还具有良好的电绝缘性能，使其在仪器、仪表零件、汽车配件和电器绝缘材料等方面也有广泛的应用。但PMMA制品优良的电绝缘性也带来一些问题，其表面一经摩擦就容易产生静电，造成静电荷积累，从而在制品加工或最终使用过程中易吸附空气中的灰尘或造成电击，甚至引起火灾及爆炸事故。因此PMMA的抗静电改性具有重大意义。中国专利技术专利(申请号：CN201310241383.7)公开专利技术的一种抗静电有机玻璃膜的制备方法，先用硅烷偶联剂、乙醇和乙酸制备溶胶，再用富勒烯制备富勒烯醇固体，将溶胶和富勒烯醇固体加入到聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中，混合均匀得到涂膜液，最后将涂膜液涂覆在基片上，固化后得到抗静电有机玻璃膜。此专利技术可使PMMA达到抗静电等级，但此方法中富勒烯价格昂贵，不适合工业化生产，并且对PMMA透明度影响较大。Chao-ChingChang等(Preparationofzirconialoadedpoly(acrylate)antistatichardcoatingsonPMMAsubstratesJ.APPL.POLYM.SCI.2015，DOI：10.1002)通过正丙醇锆(ZNP)和1-丙醇在甲基丙烯酸(MA)存在的条件下水解缩合合成氧化锆(ZrO2)纳米颗粒，用紫外光固化偶联剂甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MSMA)对所形成的纳米颗粒进行化学修饰，然后将化学修饰过的纳米颗粒与单体二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)交联，制备涂层溶胶，涂覆在PMMA基材上产生透明的抗静电硬涂层，可使PMMA表面电阻降低到1012Ω。但是这种抗静电涂层在PMMA使用过程中容易脱落，随着PMMA制品使用时间的延长其抗静电性能会逐渐下降，不能达到永久的抗静电效果。因此，如何有效制备具有永久抗静电效果且能保持其透明度的PMMA复合材料是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种永久抗静电性能又能保持其透明度的透明抗静电PMMA共聚物。本专利技术的另一个目的是提供一种新的既能使PMMA达到永久抗静电性能又能保持其透明度的透明抗静电PMMA共聚物的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种透明抗静电PMMA，所述透明抗静电PMMA由以下重量份的组分制备而成：甲基丙烯酸甲酯68.00～99.00份；引发剂0.03～0.20份；中间单体1.00～30.00份；磺酸盐类单体0～2.00份。在本技术方案中，本专利技术选用一种中间单体，分别与甲基丙烯酸甲酯(MMA)和磺酸盐具有良好的相容性，磺酸盐含有亲水基增加制品表面的吸湿性，在PMMA制品表面形成一层单分子导电膜，使PMMA达到抗静电效果。所选用的中间单体能与MMA以任意比例互溶，同时能溶解磺酸盐，从而三种单体混合得到均相体系，进行热聚合得到透明抗静电的PMMA共聚物。此方法操作简便易于实施，聚合得到的PMMA表面电阻低于1012Ω，可以达到永久抗静电效果，在提高PMMA抗静电性能的基础上又不影响其透明度，其透光率可达90％以上，与纯PMMA的透光率相当。作为优选，所述引发剂为偶氮类或过氧化物类引发剂。作为优选，所述磺酸盐类单体为l-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、L-酪氨酸苄酯对甲苯磺酸盐、6-脒基-2-萘酚甲磺酸盐、3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐中的一种或几种。作为优选，所述中间单体为同时含有亲水基团、疏水基团和双键的单体。作为优选，所述中间单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯中的一种。一种透明抗静电PMMA的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：(1)将引发剂溶于MMA中混合均匀形成溶液A；(2)将磺酸盐类单体溶于中间单体中，超声使其混合均匀形成溶液B；(3)将步骤(1)得到的溶液A与步骤(2)得到的溶液B置于烧瓶中，超声混合均匀；(4)将烧瓶置于油浴锅中预聚，预聚结束后除去气泡和溶解的空气，使预聚液脱气；(5)用硅烷偶联剂处理市购普通玻璃板，使其表面疏水；(6)将步骤(4)得到的预聚液注入步骤(5)经硅烷偶联剂预处理的玻璃模具中，置于水浴锅中反应固化，之后在鼓风烘箱中二次固化成型，得到透明抗静电PMMA。作为优选，所述步骤(3)中超声温度80℃～90℃，超声时间为60min。作为优选，所述步骤(4)中油浴锅的温度为80℃～90℃，优选80℃；预聚终点的判别方法为：烧瓶中大量气泡冒出后10s为预聚终点。作为优选，所述步骤(5)中用硅烷偶联剂处理市购玻璃板的具体方法为：将市购玻璃板用乙醇和去离子水洗涤干燥后，浸入含有1.50g的十六烷基三甲氧基硅烷(HTEOS)的丙酮溶液(100.00g)中10s对玻璃板表面进行疏水处理。作为优选，所述步骤(6)中玻璃板模具规格为15cm×15cm×4mm；注入预聚液的方法为：将橡胶圈置于用硅烷偶联剂处理的玻璃板上，用另一块经硅烷偶联剂处理过的玻璃板覆盖在橡胶圈上，用夹子密封留一空隙，将预聚液注入其中，用夹子将两块玻璃板良好密封；水浴锅的温度为60℃～75℃，反应时间为180min；鼓风烘箱的温度为100℃～110℃，在鼓风烘箱中固化处理时间为60min。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术可以利用成熟的PMMA制备工艺来制备，操作简便易于实施，抗静电PMMA表面电阻达到了1012Ω以下，抗静电效果明显且具有永久抗静电性能又不影响PMMA的透明性；(2)本专利技术所采用的试剂安全，价格便宜，有利于推广应用。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1(1)将97.95份MMA和0.05份ABVN(引发剂)以及2.00份甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在250mL烧瓶中混合均匀；(2)将烧瓶置于80℃油浴锅中使其预聚，烧瓶中连接球形冷凝器和温度计(PID)来控制温度，使系统维持在80℃保持20min，待烧瓶中大量气泡冒出后10s左右，预聚结束，将烧瓶取出放入冰水浴中，直至烧瓶壁变冷，通过施加真空(650mmHg)除去气泡和溶解的空气使预聚物脱气；(3)将市购玻璃板分别用乙醇和去离子水洗涤三次，干燥，之后将玻璃板浸入含有1.50g十六烷基三甲氧基硅烷(HTEOS)的丙酮溶液(100.00g)中10s，使其表面疏水。预处理后，室温下干燥60min；(4)将预聚液注入经硅烷偶联剂预处理的玻璃模具中(模具规格15cm×15cm×4mm)，在60℃中水浴反应180min后取出，在100℃的鼓风烘箱中处理60min使其固化成型，即得到成品。实施例2(1)将97.95份MMA和0.05份ABVN以及5.00份HEMA在250mL烧瓶中混合均匀；(2)将烧瓶置于80℃油浴锅中使其预聚，烧瓶中连接球形冷凝器和温度计(PID)来控制温度，使系统维持在80℃保持20min，待烧瓶中大量气泡冒出后10s，预聚结束，将烧瓶取出放入冰水浴中，直至烧瓶壁变冷，通过施加真空(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明抗静电PMMA，其特征在于，所述透明抗静电PMMA由以下重量份的组分制备而成：甲基丙烯酸甲酯68.00～99.00份；引发剂0.03～0.20份；中间单体1.00～30.00份；磺酸盐类单体0～2.00份。

【技术特征摘要】
1.一种透明抗静电PMMA，其特征在于，所述透明抗静电PMMA由以下重量份的组分制备而成：甲基丙烯酸甲酯68.00～99.00份；引发剂0.03～0.20份；中间单体1.00～30.00份；磺酸盐类单体0～2.00份。2.根据权利要求1所述的一种透明抗静电PMMA，其特征在于，所述引发剂为偶氮类或过氧化物类引发剂。3.根据权利要求1所述的一种透明抗静电PMMA，其特征在于，所述磺酸盐类单体为1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、L-酪氨酸苄酯对甲苯磺酸盐、6-脒基-2-萘酚甲磺酸盐、3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种透明抗静电PMMA，其特征在于，所述中间单体为同时含有亲水基团、疏水基团和双键的单体。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种透明抗静电PMMA，其特征在于，所述中间单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯中的一种。6.一种如权利要求1所述的透明抗静电PMMA的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：(1)将引发剂溶于MMA中混合均匀形成溶液A；(2)将磺酸盐类单体溶于中间单体中，超声使其混合均匀形成溶液B；(3)将步骤(1)得到的溶液A与步骤(2)得到的溶液B置于烧瓶中，超声混合均匀；(4)将烧瓶置于油浴锅中预聚，预聚结束后除去气泡和溶解的空气，使预聚液脱气；(5)用硅烷偶联剂处理市购普通玻璃板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思，王旭，周波，马猛，施燕琴，吴丹丹，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33