论文部分内容阅读
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有透光率高、易加工等特点,广泛应用于航空、建筑等领域。本文针对甲基丙烯酸甲酯(MMA)均聚型有机玻璃玻璃化温度(Tg)和耐热温度较低的不足,通过本体聚合制备共聚改性的耐热有机玻璃,研究刚性单体、氢键供体单体和交联剂种类及含量对有机玻璃耐热性能的影响,并考察改性有机玻璃的透光率、吸湿和抗冲等性能,为工业化生产高耐热温度的有机玻璃提供基础。首先,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙烯酸异冰片酯(IBMA)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基酯(DPMA)或全氟苯基甲基丙烯酸酯(PFPMA)、为第二单体,通过本体聚合制备环状刚性单体共聚改性的有机玻璃,利用差示扫描量热仪(DSC)、核磁共振氢谱(1HNMR)、紫外-可见分光光度计(UV-vis).摆锤冲击仪等对有机玻璃结构及性能进行表征。发现随着三种环状刚性共聚单体用量的增加,共聚物的刚性结构增加,空间位阻变大,分子柔性降低,分子链运动受到抑制,Tg不断升高,其中IBMA改性效果最好,当BMA含量为20 mol%时,共聚物Tg可达到139℃。环状刚性单体对有机玻璃透光率的影响较小,在可见光区改性有机玻璃的透光率均可达到90%以上；环状单体疏水性强,引入有机玻璃后可以降低其吸水性；但是MMA/IBiMA、 MMA/DPMA共聚明显降低了有机玻璃的抗冲强度。当IBMA与DPMA加入量分别为10 mol%和30mol%时,制得的改性有机玻璃的综合性能良好。其次,分别在固定BMA含量为10 mo1%或DPMA含量为30 mol%基础上,研究氢键供体单体α-甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酰胺(MAAM)对有机玻璃耐热等性能的影响。发现MAA与MAAM均能与MMA相互作用形成氢键,有效提高有机玻璃的Tg,MAA或MAAM用量越大,共聚物Tg越高。在MMA-IBMA共聚体系中加入5 mol%MAA可提高Tg约9℃;MAAM的改性效果比MAA差,加入5 mol%MAAM可提高有机玻璃Tg约5℃；当加入10 mol%MAA时,MMA-DPMA共聚物有机玻璃的Tg可达148℃。引入适量MAA或MAAM对有机玻璃透光率的影响较小,改性有机玻璃在可见光区的透光率均可达到90%左右；MAA与MAAM的引入可以提高有机玻璃的抗冲强度；MAA与MAAM为亲水性单体,在IBMA或DPMA共同作用下,改性有机玻璃的吸水性与PMMA相当。当IBMA.MAA加入量为10mol%、5mol%, DPMA.MAA加入量为30mol%、10mol%时,制得的改性有机玻璃的综合性能良好。再次,在MMA/IBMA/MAA摩尔比为85/10/5,或MMA/DPMA/MAA摩尔比为65/30/5时,分别采用甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、三烯丙基三异氰酸酯TAIC)、甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)进行有机玻璃交联,研究交联单体种类和用量对有机玻璃性能的影响。发现三种交联剂均可使有机玻璃有效交联,共聚物由线型结构转变为体型结构,凝胶含量均可达到93%以上。交联后有机玻璃耐热性能进一步提高,其中EGDMA交联后的耐热改性效果最好,添加2 mol%EGDMA可分别提高MMA-IBMA-MAA、MMA-DPMA-MAA共聚改性有机玻璃Tg约5℃和9℃。交联改性有机玻璃在可见光区的透光率均可达到90%以上,交联剂的加入对抗冲强度与吸水性没有明显影响。以上结果可为耐热有机玻璃的生产提供指导。