一种透明阻燃抗静电的PMMA及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种透明阻燃抗静电的PMMA及其制备方法，所述PMMA由如下质量百分数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯75～95％、引发剂0.01～0.2％、阻燃剂3～20％、抗静电剂1～5％；并且，抗静电剂与阻燃剂的质量比为1：3～5；本发明专利技术选用含有亲水基团的含氮抗静电剂与含磷阻燃剂进行复配，既能够通过磷氮协同阻燃提升PMMA的阻燃性，利用抗静电剂的亲水性提高材料的抗静电性能，同时还保持了材料的高透明性，得到了一种透明阻燃抗静电的PMMA；本发明专利技术的制备方法简单，所使用原料成本低廉，工艺条件容易控制，所得PMMA各项性能优异，有利于工业化生产，推广其应用。推广其应用。

【技术实现步骤摘要】
一种透明阻燃抗静电的PMMA及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种透明阻燃抗静电的PMMA及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，又被称作有机玻璃或亚克力板，由甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体聚合而成，是一种透明性很好的高分子材料。由于其优异的光学性能、力学性能及耐候性等被广泛应用于光学制造、航空航天、交通运输、信息技术等领域。但是PMMA的阻燃性能较差，其极限氧指数(LOI)仅为17.3％，热释放速率峰值(pHRR)大于1000kW/m2，当其处于高温环境下或者遇到明火时很容易被迅速点燃，极易造成火灾而危害到生命和财产安全。同时，因为PMMA 具有很强的绝缘性能，表面电阻率高达10
14
Ω/sq
‑
10
15
Ω/sq，表面一经摩擦就容易产生静电，造成电荷积累。而电荷积累会使材料表面吸附灰尘，不但会影响透光率，降低其光学性能，当电荷积累到一定程度后，还会引发火灾爆炸等严重事故，这使得PMMA的应用受到了极大地限制。
[0003]为了提高PMMA的阻燃性能和抗静电性能，以满足市场需求，进一步扩大其应用范围，必须对 PMMA进行阻燃改性和抗静电改性。
[0004]中国专利技术专利(申请号：CN202010440146.3)使用三氯氧磷和羟乙氧乙基三嗪衍生物设计合成了一种磷氮阻燃剂，通过在本体聚合时与PMMA混合来提升阻燃性能。所制得的PMMA在磷氮阻燃剂添加量为13～16wt％时即可在垂直燃烧测试中达到V
‑
0等级，但PMMA的透明性也受到了较大的影响，其透光率降至84％。此外，阻燃剂的合成工艺也非常复杂，不利于工业化应用。
[0005]中国专利技术专利(申请号：CN201811448856.X)公开了一种透明永久抗静电PMMA及其制备方法，选用丙烯酸酯单体和聚醚单体的共聚物为抗静电剂，通过将PMMA、抗静电剂、稳定剂和抗氧剂混合加工，得到抗静电PMMA。该方法虽然显著提高了PMMA的抗静电性能，但所需加入的抗静电剂含量太高，最优配方抗静电剂的添加量高达15份，易对制品的光学性能等造成影响。
[0006]现有方法很难做到同时提升PMMA的阻燃性能与抗静电性能，因此，如何在不牺牲透明性的前提下使用较低的成本制备出兼具阻燃性与抗静电性能的PMMA，仍是当前亟待解决的难题。

技术实现思路

[0007]为了克服现有PMMA无法兼具阻燃性与抗静电性的问题，本专利技术提供了一种透明阻燃抗静电 PMMA的制备方法。
[0008]本专利技术的具体方法是使用磷系阻燃剂与氮系阻燃剂进行复配，通过燃烧时产生自由基终止自由基的链反应以及产生不可燃气体稀释可燃物达到阻燃效果。其中氮系阻燃剂选择带有亲水基团和双键的酰胺类单体，使其既可以发挥阻燃剂的作用，也可以通过亲水
基团吸收空气中的水分，形成导电水分子层来达到抗静电效果，作为抗静电剂使用。同时双键使其能够在本体聚合阶段通过自由基共聚的方式结合到PMMA分子链中，进而使得PMMA的抗静电效果能够得到永久地保持。
[0009]本专利技术提供的方法制备过程简单，成本低，材料的光学性能、耐热性能等几乎不受影响，符合应用需求，利于工业化推广。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种透明阻燃抗静电的PMMA，由如下质量百分数的原料制成：
[0012]甲基丙烯酸甲酯75～95％、引发剂0.01～0.2％、阻燃剂3～20％、抗静电剂1～5％；
[0013]并且，抗静电剂与阻燃剂的质量比为1：3～5，优选1：4；
[0014]其中，
[0015]所述引发剂为偶氮类引发剂或过氧化物类引发剂，优选偶氮二异丁腈；
[0016]所述阻燃剂选自甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸二异丙酯、2
‑
(羟乙基)磷酸二甲酯、四甲基亚甲基二磷酸酯中的一种；
[0017]所述抗静电剂选自N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
‑
(4
‑
羟苯基)甲基丙烯酰胺、N
‑
(2
‑
羟丙基)甲基丙烯酰胺、 N
‑
(羟甲基)烟酰胺中的一种。
[0018]本专利技术所述的透明阻燃抗静电的PMMA的制备方法为：
[0019](1)按照配方比例，将甲基丙烯酸甲酯、引发剂、抗静电剂和阻燃剂混合，升温至60～100℃搅拌反应20～60min(待反应液粘度如甘油状即可结束预聚反应)，之后用冰水浴冷却(至0～25℃)，得到预聚物；
[0020](2)将步骤(1)所得预聚物注入模具中，先进行热聚合成型，再经高温固化处理(以提高转化率)，即得透明阻燃抗静电的PMMA；
[0021]所述模具用硅胶条、玻璃板制成；
[0022]所述热聚合成型的温度控制在40～70℃，时间控制在6～12h；
[0023]所述高温固化处理的温度控制在90～130℃，时间控制在1～3h。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025](1)本专利技术选用含有亲水基团的含氮抗静电剂与含磷阻燃剂进行复配，既能够通过磷氮协同阻燃提升PMMA的阻燃性，利用抗静电剂的亲水性提高材料的抗静电性能，同时还保持了材料的高透明性，得到了一种透明阻燃抗静电的PMMA。
[0026](2)本专利技术的制备方法简单，所使用原料成本低廉，工艺条件容易控制，所得PMMA各项性能优异，有利于工业化生产，推广其应用。
具体实施方式
[0027]下面通过具体实施例对本专利技术所涉及的
技术实现思路
以及达到的效果作进一步的详细说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。
[0028]实施例1
[0029](1)将95g甲基丙烯酸甲酯(MMA)，0.015g偶氮二异丁腈(AIBN)、1.0g N
‑
羟甲基丙烯酰胺和4.0g甲基膦酸二甲酯置于三颈烧瓶中混合均匀，将烧瓶置于85℃油浴锅中使其进行预聚合反应 30min，待烧瓶中液体粘度如甘油状即可结束预聚，再将烧瓶取出放入冰水
浴中，直至烧瓶内液体被冷却；
[0030](2)将预聚物注入用硅胶条、玻璃板制成的模具中(模具规格20cm
×
20cm
×
4cm)，然后置于 65℃的水浴锅中12h热聚合成型，之后在100℃鼓风烘箱中处理2h使其更好地固化成型，冷却脱模后即得到透明阻燃抗静电PMMA。
[0031]实施例2
[0032](1)将90g甲基丙烯酸甲酯(MMA)，0.015g偶氮二异丁腈(AIBN)、2.0g N
‑
羟甲基丙烯酰胺和8.0g甲基膦酸二甲酯置于三颈烧瓶中混合均匀，将烧瓶置于85℃油浴锅中使其进行预聚合反应 45min，待烧瓶中液体粘度如甘油状即可结束预聚，再将烧瓶取出放入冰水浴中，直至烧瓶内液体被冷却；
[0033](2)将预聚物注入用硅胶条、玻璃板制成的模具中(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明阻燃抗静电的PMMA，其特征在于，由如下质量百分数的原料制成：甲基丙烯酸甲酯75～95％、引发剂0.01～0.2％、阻燃剂3～20％、抗静电剂1～5％；并且，抗静电剂与阻燃剂的质量比为1：3～5；其中，所述引发剂为偶氮类引发剂或过氧化物类引发剂；所述阻燃剂选自甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸二异丙酯、2
‑
(羟乙基)磷酸二甲酯、四甲基亚甲基二磷酸酯中的一种；所述抗静电剂选自N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
‑
(4
‑
羟苯基)甲基丙烯酰胺、N
‑
(2
‑
羟丙基)甲基丙烯酰胺、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙妮，王旭，陈思，易承鑫，徐长波，马猛，施燕琴，何荟文，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：