一种透明高模量PMMA树脂组合物及其制备方法与流程

一种透明高模量pmma树脂组合物及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及pmma树脂材料，具体地，涉及一种透明高模量pmma树脂组合物及其制备方法。


背景技术：

2.聚甲基丙烯酸甲酯pmma是一种可以替换无机玻璃的聚合物材料，其具有优异的透明性、低折射率(1.49)、密度低等特点。在很多场景pmma可以替换无机玻璃，但是在一些要求高的场合，如镜头，pmma替代无机玻璃会存在有很多的问题，比如表面不耐刮、尺寸稳定性差、材料刚性不足等。pmma的clte为7-8*10-5
k-1
，模量3500mpa，铅笔硬度为2h，在精密的电子设备上，要求clte达到10-6
k-1
等级，模量达到5000mpa以上，同时保持pmma的透过率达到90％以上，表面硬度5h以上。
3.行业对于改善塑料线性膨胀系数和刚性的方法是通过添加填料。但要保持pmma的透明性，必须要求增强填料的折射率与pmma一致，而大部分的填料的折射了都大于1.4，可以实现增强pmma并保持透明性的方案目前还没有。同时即便找到了折射率与pmma一致的填料，填料和pmma基体的界面光散射也会大大降低材料的透明性，同时，填料的加入还会形成粗糙表面，表面散射也会减少材料的透过率。
4.因此目前上没有成熟的技术可以保持pmma透明性的同时，提高模量和降低clte。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种透明高模量pmma树脂组合物及其制备方法。
6.本发明的目的是通过以下方案实现的：
7.一种透高模量pmma树脂组合物，包括以下重量份数的各组分：
[0008][0009]
作为一个实施方案，所述的玻纤为低介电玻纤，折射率为1.49，与pmma折射率相当。
[0010]
作为一个实施方案，所述的低介电玻纤，在材料内的长度保持在200～300微米。玻纤过长导致浮纤严重，影响透明度；过短导致增强效果。
[0011]
作为一个实施方案，所述的界面改善剂为pmma-co-恶唑啉无规共聚物，噁唑啉基数量为0.8～3mmol/g。接枝量过低，导致界改善有限，材料透过率低；接枝量过高，界面的折射率与基体差异太大，同样也会发生界面光散射，影响材料的透过率。
[0012]
作为一个实施方案，所述的浮纤改性剂为磷酸酯类阻燃剂。优选双酚a一双(二苯
基磷酸酯)bdp、间苯二酚四苯基二磷酸酯rdp的一种或多种。
[0013]
本发明还涉及一种高模量透明pmma树脂组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0014]
s1、按除玻纤外的各组分混合；
[0015]
s2、将混合好的原料置于螺杆机中、玻纤侧喂，熔融挤出、冷却造粒，得到高模量透明pmma树脂组合物。
[0016]
作为一个实施方案，步骤s1中，所述混合是在高速混合机中进行。
[0017]
作为一个实施方案，步骤s2中，挤出温度为220-240度，挤出转速为250-500转/分钟。
[0018]
作为一个实施方案，步骤s2中，玻纤是通过第7节筒体位置侧位喂入；可以保证玻纤的保留长度在200-300微米。
[0019]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0020]
1)本发明通过将pmma树脂和玻纤复合，解决了因玻纤-树脂界面的光散射和浮纤表面散射导致的透明性降低问题，开发了一种透过率达到90％，模量最高可以达到8000mpa；
[0021]
2)本发明选择了pmma-co-恶唑啉无规共聚物，噁唑啉基数量为0.8～3mmol/g，噁唑啉可以和玻纤表面的羟基反应形成共价键连接，从而改善了pmma和玻纤的相容性和界面；同时只有优选的噁唑啉浓度的共聚物可以达到这一效果；
[0022]
3)本发明通过控制玻纤的保留长度和添加合适的浮纤改性剂，在不影响pmma的透明度的前提下，注塑的产品表面光滑，没有浮纤，光泽度达到80以上；
[0023]
4)本发明制备工艺简单，获得的树脂聚合物具有高强度、高模量、高透明性、低clte，同时还具有超高的表面硬度，可以替换无机玻璃。
具体实施方式
[0024]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0025]
实施例1～6
[0026]
一种高模量透明pmma树脂组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0027]
按表1中配方成分的重量份数，将除玻纤外的各组分按上述重量份数加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在220-240℃挤出温度和500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，玻纤是通过第7节筒体位置侧位喂入；冷却造粒，得到的高模量透明pmma树脂组合物。
[0028]
对比例1～6
[0029]
一种pmma树脂组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0030]
按表2中配方成分的重量份数，将除玻纤外的各组分按上述重量份数加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在220-240℃挤出温度和500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，玻纤是通过第7节筒体位置侧位喂入；冷却造粒，得到的高模量透明
pmma树脂组合物。
[0031]
其中，表1、2的材料如下：
[0032]
pmma1：8n，折射率1.49德固赛；
[0033]
pmma2：cm205，折射率1.49，奇美；
[0034]
玻纤gf1：t436s，折射率1.49，泰山；
[0035]
玻纤gf2：534a，折射率1.55，巨石；
[0036]
界面改善剂1：pmma-co-恶唑啉无规共聚物ix-4-rp-6，噁唑啉基数量为1～1.5mmol/g，日本触媒；
[0037]
界面改善剂2：pmma-co-恶唑啉无规共聚物，噁唑啉基数量为5mmol/g，佳易容；
[0038]
界面改善剂3：pmma-co-mah，马来酸酐数量为1～1.5mmol/g，佳易容；
[0039]
浮纤改善剂1：bdp，浙江万盛；
[0040]
浮纤改善剂2：rdp，浙江万盛；
[0041]
浮纤改善剂3：超支化聚酯，c100，武汉超支化；
[0042]
本发明实施例和对比例制备高模量透明pmma树脂组合物造粒后制成样品，具体性能评价方式及其实施标准如下：
[0043]
1、外观表征：
[0044]
(1)透过率：3mm厚的板，按照iso13468-1标准测试；
[0045]
(2)光泽度：按照astm d523-08标准测试20度角光泽；
[0046]
2、机械性能表征：
[0047]
弯曲模量：按照iso178标准测试；
[0048]
3、耐刮擦性表征
[0049]
铅笔硬度：gb/t6739,载荷为7.5n
[0050]
4、线性膨胀系数测试
[0051]
clte：按照astm d696-16，测试温度区间-40～100度
[0052]
表1实施例配方重量份数和性能
[0053][0054]
表2对比例配方重量份数和性能
[0055][0056][0057]
对比例1，在实施例1的基础上，去掉界面改善剂，玻纤和pmma的界面变差，界面散射提高，透明度下降；
[0058]
对比例2，在实施例1的基础上，去掉浮纤改善剂，浮纤严重导致表面散射增加，透明度下降；
[0059]
对比例3，在实施例1的基础上，更换了常规玻纤，玻纤和pmma折射率不一致，材料的透明度显著降低；
[0060]
对比例4，在实施例1的基础上，更换了噁唑啉基数量偏高的界面改性剂，由于界面处折射率的差异，导致界面散射又进一步提高，透明度下降；
[0061]
对比例5，在实施例1的基础上，更换了行业最常规的mah接枝物来改善界面，但界面改善不明显，材料的透明度下降；
[0062]
对比例6，在实施例1的基础上，更换了浮纤改性剂，浮纤改善效果很好，但材料的透明性丧失。
[0063]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。