一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法及制得的视窗玻璃技术

本发明专利技术属于视窗玻璃技术领域，并具体公开了一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法及制得的视窗玻璃，包括如下步骤：称取纳米片层Ti3C2T

【技术实现步骤摘要】
一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法及制得的视窗玻璃


[0001]本专利技术属于视窗玻璃制品
，特别涉及一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法及制得的视窗玻璃。

技术介绍

[0002]视窗是一种常见的化工设备配件，是观察各种化工过程所必须的一种装置，在化工设备上应用十分广泛。视窗一般由透明件和密封件所构成，透明件可以选用普通的无机玻璃或有机玻璃作为材料。3D打印机中，视窗玻璃是其中一项重要的组件。为了便于观察打印机内的进程并维持打印仓内所需的工作温度，需要视窗玻璃具有优异的透光率、耐热性能、绝热性能及良好的机械性能。
[0003]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种高透明无定型的热塑性塑料(又称有机玻璃)，其可见光透过率达92％。此外，有机玻璃的密度相对较小，可低至为1.19，仅为硅玻璃的1/2；抗碎裂性能好，为硅玻璃的7
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18倍；机械强度和韧性较大，为硅玻璃10倍以上，并且具有突出的耐候性和耐老化性，因此被广泛地应用于农业、航空、建筑、光学仪器等领域。然而，聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低，易擦伤；耐热性低，尽管玻璃化温度可达到104℃，但连续工作的极限温度仅为65℃
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95℃，热变形温度仅为96℃(1.18MPa)，维卡软化点约113℃。这些不利因素限制了有机玻璃在打印硬质颗粒及高温加工环境中的应用。因此，提高有机玻璃视窗的抗磨和耐热绝热性能是保证3D打印加工有序进行的重要因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种抗磨耐高温视窗玻璃的制备方法，以解决现有的视窗玻璃不能满足3D打印机设备的需求。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1、制备预聚物：称取纳米片层Ti3C2T
x MXene，真空条件下200℃热处理30min，得到TiO2/Ti3C2T
x MXene复合物，将该复合物加入无水乙醇中并搅拌均匀，超声剥离10h，超声频率为40kHz，制得胶体溶液；
[0008]S2、将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入步骤S1制得的胶体溶液中，搅拌均匀，并加入干燥的纳米二氧化硅气凝胶，超声分散，设定超声时间和超声频率，制得二氧化硅气凝胶/TiO2/Ti3C2T
x MXene纳米复合材料胶体溶液，将甲基丙烯酸甲酯和α
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甲基苯乙烯加入到上述复合材料胶体溶液中，回流预聚，设定预聚温度和预聚时间，升温至120
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130℃，继续搅拌5
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10min，降温至50
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60℃并保温5
‑
10h，减压分离回收乙醇，制得预聚物；
[0009]S3、向步骤S2制得的预聚物中加入引发体系、增塑剂、稳定剂和硬脂酸，制得结晶聚合物混合物，脱泡后过滤，浇注于成型模具中，保温，自然冷却至室温，脱膜，养护得到抗磨耐高温的视窗玻璃。
[0010]优选地，步骤S1和S2中，所述Ti3C2T
x MXene、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、纳米二氧化
硅气凝胶、甲基丙烯酸甲酯和α
‑
甲基苯乙烯的质量比为0.05：2
‑
4：20
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30：100：5
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10。
[0011]优选地，步骤S2中，纳米二氧化硅气凝胶的粒径为10
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100nm,所述超声时间为10
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20min，所述超声频率为20
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30kHz，所述预聚温度为90
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100℃，所述预聚时间为4
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8min。
[0012]优选地，步骤S3中，所述预聚物、引发体系、增塑剂、稳定剂和硬脂酸的质量比为100：0.1
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0.2：1
‑
2：1
‑
2：1
‑
3。
[0013]优选地，步骤S3中，所述引发体系包括过氧化甲乙酮和环烷酸钴。
[0014]优选地，所述过氧化甲乙酮和环烷酸钴的质量比为10：1
‑
2。
[0015]优选地，步骤S3中增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中任意一种或几种的组合。
[0016]优选地，步骤S3中，所述稳定剂为钙/锌复合稳定剂。
[0017]优选地，步骤S3中，结晶聚合物混合物浇注于成型模具后在140
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150℃保温3
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4h。
[0018]本专利技术还提供一种采用上述制备方法制得的抗磨耐高温视窗玻璃。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
[0020]1、纳米片层Ti3C2T
x MXene经过真空热处理后，Ti3C2T
x
片层表面会形成一层致密的纳米TiO2颗粒，形成TiO2/Ti3C2T
x MXene纳米复合材料，其对红外线具有高效地反射作用，可以减少辐射与对流，降低导热效率。
[0021]2、二氧化硅气凝胶/TiO2/Ti3C2T
x MXene纳米复合材料胶体溶液，表现出更高的活性与易分散性，与甲基丙烯酸甲酯结合，相互间形成稳定的界面，可以充分发挥TiO2、Ti3C2T
x MXene、纳米二氧化硅气凝胶与甲基丙烯酸甲酯的优点。
[0022]3、本专利技术制得的视窗玻璃具有纳米级微粒骨架，而且直径范围分布极窄，具有良好的刚性与耐高温隔热性，耐划伤性能优异，而且抗冲击强度高，为在3D打印机视窗玻璃上的应用奠定了基础。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]MXene是一类带有表面官能团的二维纳米片层过渡金属碳/氮化物，具有大比表面积、良好的机械性能及低剪切强度等优点。Ti3C2T
x
(T
x
为表面官能团)是一种典型的MXene材料，其单层的弹性模量为300GPa，弯曲强度高于同厚度的石墨烯，可以作为填充物提高有机玻璃的耐摩擦磨损性能。更为重要的是，经过高温处理后，Ti3C2T
x
片层表面会形成一层致密的纳米TiO2颗粒，其对红外线具有高效地反射作用，可以降低辐射与对流等导热效率。
[0026]实施例1
[0027]一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0028]S1、制备预聚物：称取0.05kg纳米片层Ti3C2T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备预聚物：称取纳米片层Ti3C2T
x MXene，真空条件下200℃热处理30min，得到TiO2/Ti3C2T
x MXene复合物，将该复合物加入无水乙醇中并搅拌均匀，超声剥离10h，超声频率为40kHz，制得胶体溶液；S2、将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入步骤S1制得的胶体溶液中，搅拌均匀，并加入纳米二氧化硅气凝胶，超声分散，设定超声时间和超声频率，制得二氧化硅气凝胶/TiO2/Ti3C2T
x MXene纳米复合材料胶体溶液，将甲基丙烯酸甲酯和α
‑
甲基苯乙烯加入到上述复合材料胶体溶液中，回流预聚，设定预聚温度和预聚时间，升温至120
‑
130℃，继续搅拌5
‑
10min，降温至50
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60℃并保温5
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10h，减压分离回收乙醇，制得预聚物；S3、向步骤S2制得的预聚物中加入引发体系、增塑剂、稳定剂和硬脂酸，制得结晶聚合物混合物，脱泡后过滤，浇注于成型模具中，保温，自然冷却至室温，脱膜，养护得到抗磨耐高温的视窗玻璃。2.如权利要求1所述的一种抗磨耐高温的视窗玻璃的制备方法，其特征在于，步骤S1和S2中，所述Ti3C2T
x MXene、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、纳米二氧化硅气凝胶、甲基丙烯酸甲酯和α
‑
甲基苯乙烯的质量比为0.05：2
‑
4：20
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30：100：5
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10。3.如权利要求1所述的一种抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京晓，王道林，田继才，余旺旺，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：