專(zhuān)利名稱(chēng)：聚甲基丙烯酸甲酯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚甲基丙烯酸甲酯組合物及其制備方法，尤其涉及一種在韌性、 透明性、阻燃性上改進(jìn)的聚甲基丙烯酸甲酯組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料材料無(wú)色透明、化學(xué)穩(wěn)定性與耐候性?xún)?yōu)良、表面硬 度高耐刮擦，但其存在有缺口敏感性大、沖擊韌性低以及制品殘余內(nèi)應(yīng)力大的缺點(diǎn)，因而在 加工過(guò)程和使用過(guò)程中易斷裂破碎以及出現(xiàn)發(fā)白的缺陷，不適合制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品。對(duì)于PMMA塑料材料采用增韌改性技術(shù)能夠提高其韌性，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。但 增韌添加劑的選擇以及制品生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)同時(shí)降低其另外項(xiàng)的性能，如造成透明性 的下降、耐候性的下降以及阻燃性的下降等。采用具有核-殼結(jié)構(gòu)的增韌劑一般可以最大 程度地保證材料的多項(xiàng)性能，盡管如此，但往往仍不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用上的所有使用性能要 求。例如，針對(duì)PMMA塑料基材，這種核-殼結(jié)構(gòu)增韌劑的殼構(gòu)成材料可以是與基材相容性好 且折射率相近的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，起到了既不影響透明性也不影響表面硬度的作用， 但另一方面，其核構(gòu)成材料一般為能起到吸收沖擊能量作用從而增韌的橡膠相，其屬于易 燃材料，因而這類(lèi)添加增韌一般會(huì)降低材料的阻燃性能。對(duì)于PMMA塑料來(lái)說(shuō)，單純的PMMA 具有一定的阻燃性，可以達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)下的阻燃性HB級(jí)，而添加了核-殼結(jié)構(gòu)增韌劑的 PMMA,在保證能夠提高韌性的添加量下將使材料不具有了阻燃性；同時(shí)，核構(gòu)成材料如果是 丁二烯橡膠等還將降低材料的耐候性。另一方面，制品成型過(guò)程中直接添加增韌劑還存在有添加劑分散不均及易團(tuán)聚的 缺點(diǎn)，從而既影響最終成品的增韌效果也會(huì)在成品中出現(xiàn)白點(diǎn)的缺陷。此外，增韌劑在PMMA 中的相容性與分散性良好，還可以減少增韌劑的用量，避免其他力學(xué)性能、熱性能的損失太
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發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種聚甲基丙烯酸甲酯組合物及 其制備方法，所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物具有高的加工成品率、高透光率、高表面硬度、 優(yōu)良的韌性以及化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性和阻燃性。針對(duì)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種聚甲基丙烯酸甲酯 組合物，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物包括聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂， 20 70% ；增韌劑，5 25% ；相容劑，0. 2 2% ；阻燃劑，0. 05 5% ；潤(rùn)滑劑，0. 1 ； UV吸收劑，0.1 ；以及抗氧劑，0. 15 2%。針對(duì)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種聚甲基丙烯酸甲酯 組合物的制備方法，包括步驟按照質(zhì)量比例稱(chēng)取依據(jù)在本發(fā)明的第一方面中所述的聚甲 基丙烯酸甲酯組合物中的組分；將聚甲基丙烯酸甲酯、相容劑、以及阻燃劑混合10 30分 鐘；隨后投入增韌劑混合10 30分鐘；最后再投入潤(rùn)滑劑、UV吸收劑、以及抗氧劑混合
310 30分鐘；將混合好的原料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)八區(qū)熔融混合、擠出造粒，其中，混合原料在 雙螺桿擠出機(jī)中的停留時(shí)間控制在1 4分鐘；雙螺桿擠出機(jī)的溫度控制為1區(qū)為170 1800C，2 區(qū)為 180 240°C，3 區(qū)為 180 240°C，4 區(qū)為 180 240°C，5 區(qū)為 180 240°C， 6區(qū)為180 240°C，7區(qū)為180 240°C，8區(qū)為180 240°C，機(jī)頭溫度為180 240°C，熔 體溫度為180 240°C。通過(guò)本發(fā)明，所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物具有高的加工成品率、高透光率、高表 面硬度、優(yōu)良的韌性以及化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性和阻燃性。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物及其制備方法。首先，說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物。本發(fā)明采用添加增韌劑增韌，增韌劑采用核-殼結(jié)構(gòu)，其折射率與PMMA基材的折 射率相近，不影響材料的透明性。殼構(gòu)成材料為MMA材料，以達(dá)到與基材PMMA相容的效果； 核構(gòu)成材料為丙烯酸類(lèi)橡膠與苯乙烯等，以達(dá)到吸收沖擊能量、提高韌性與耐候性，以及減 小成型過(guò)程的破裂等缺陷、提高成品率的效果。依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述聚甲基丙烯酸甲 酯組合物包括聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，20 70% ；增韌劑，5 25%;相容劑，0.2 2%;阻燃劑，0.05 5%;潤(rùn)滑劑，0.1 1%;UV 吸收劑，0. 1 ；抗氧劑，0.15 2%。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂為依照 ASTM D1238標(biāo)準(zhǔn)于230°C、3. 8KG測(cè)試條件下測(cè)得的熔融指數(shù)在1. 2 4. 0g/10min之間的 聚甲基丙烯酸甲酯粉狀材料。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述增韌劑為核-殼結(jié)構(gòu)材料，其 中，核的主要成分是丙烯酸類(lèi)橡膠與苯乙烯，橡膠相含量為70%，外殼是MMA材料，以達(dá)到 吸收沖擊能量、提高韌性與耐候性，以及減小成型過(guò)程的破裂等缺陷、提高成品率的效果。 所述增韌劑的折射率與PMMA的折射率相近，從而不影響聚甲基丙烯酸甲酯組合物的透明 性。殼構(gòu)成材料為MMA材料，以達(dá)到與基材PMMA相容的效果。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述相容劑為液態(tài)的相容劑，包括 Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述阻燃劑為磷酸三(2-氯乙基) 酯、磷酸三氯丙酯一種或它們的混合物。所述阻燃劑不影響聚甲基丙烯酸甲酯組合物的透 明性，彌補(bǔ)了增韌劑對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯組合物的阻燃性的損害。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺，所述潤(rùn)滑劑有利于進(jìn)一步減少聚甲基丙烯酸甲酯組合物成型后脫模造成的破裂與應(yīng)力發(fā)白 等缺陷。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述UV吸收劑為羥基苯并三唑類(lèi) 紫外線(xiàn)吸收劑。當(dāng)本發(fā)明的阻燃添加劑為為磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三氯丙酯一種或它 們的混合物時(shí)，此類(lèi)阻燃劑屬于鹵素阻燃劑，對(duì)產(chǎn)品的耐候性有影響，但此處添加的UV吸 收劑彌補(bǔ)了阻燃劑對(duì)耐候性的影響。在依據(jù)本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中，所述抗氧劑為包括亞磷酸酯、亞磷 酸三苯酯、受阻酚的一種或多種混合物。其次，給出本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物的制備方法。本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物的制備方法，包括以下步驟按照質(zhì)量比例稱(chēng)取依據(jù)前述聚甲基丙烯酸甲酯組合物中的組分；將聚甲基丙烯酸甲酯與相容劑、阻燃劑混合10 30分鐘；
隨后投入增韌劑混合10 30分鐘；最后再投入潤(rùn)滑劑、UV吸收劑、以及抗氧劑混合10 30分鐘；將混合好的原料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)八區(qū)熔融混合、擠出、造粒，其中，混合原料在雙 螺桿擠出機(jī)中的停留時(shí)間控制在1 4分鐘；雙螺桿擠出機(jī)的溫度控制為1區(qū)為170 1800C，2 區(qū)為 180 240°C，3 區(qū)為 180 240°C，4 區(qū)為 180 240°C，5 區(qū)為 180 240°C， 6區(qū)為180 240°C，7區(qū)為180 240°C，8區(qū)為180 240°C，機(jī)頭溫度為180 240°C，熔 體溫度為180 240°C。最后，給出本發(fā)明的實(shí)施例和對(duì)比例，以說(shuō)明本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物 的性能。表1列出了本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例中的各組分的比例。其中，增韌劑選用 核_殼結(jié)構(gòu)材料，核主要成分是丙烯酸類(lèi)橡膠與苯乙烯，橡膠相含量70 %，外殼是MMA，折射 率與PMMA相近；相容劑為Y -氨基丙基三乙氧基硅烷；阻燃劑為磷酸三氯丙酯；UV吸收劑 為羥基苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑；潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酰胺；抗氧劑為亞磷酸酯及受阻酚 的混合物，二者的比例為1 1。在表1中，各組分的含量以公斤為單位。表2給出了本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例的性能測(cè)試結(jié)果。其中，測(cè)試試樣的制作 工藝為將上述例子中完成造粒的粒子在70°C的熱風(fēng)干燥箱中干燥4小時(shí)，隨后在80T注 塑機(jī)上注塑成性能測(cè)試樣條，注塑模溫保持在50°C以下。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為懸臂梁缺口沖擊強(qiáng) 度以ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，單位J/m ；透光率以ASTM D1003標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；阻燃性以UL94標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試；制品白點(diǎn)以觀察50mmX50mmX 1. 5mm薄片判斷。表 1 表 2 通過(guò)實(shí)施例與比較例說(shuō)明本發(fā)明通過(guò)選擇合適增韌劑以及相容劑加入聚甲基丙 烯酸甲酯組合物中，提高了聚甲基丙烯酸甲酯組合物的抗沖擊性能，同時(shí)很好的保持了聚 甲基丙烯酸甲酯組合物的透明性；通過(guò)添加一定量的阻燃劑，使增韌后的聚甲基丙烯酸甲 酯組合物能夠達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)中的HB阻燃級(jí)別。此外，采用小的添加量和適當(dāng)?shù)墓に?，防?了制品因增韌劑團(tuán)聚而出現(xiàn)的白點(diǎn)缺陷。
權(quán)利要求
一種聚甲基丙烯酸甲酯組合物，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物包括聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，20～70％；增韌劑，5～25％；相容劑，0.2～2％；阻燃劑，0.05～5％；潤(rùn)滑劑，0.1～1％；UV吸收劑，0.1～1％；以及抗氧劑，0.15～2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸 甲酯樹(shù)脂為依照ASTM D1238標(biāo)準(zhǔn)于230°C、3. 8KG測(cè)試條件下測(cè)得的熔融指數(shù)在1. 2 4. Og/lOmin之間的聚甲基丙烯酸甲酯粉狀材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述增韌劑為核_殼 結(jié)構(gòu)材料，折射率與PMMA相近，其中，核主要成分是丙烯酸類(lèi)橡膠與苯乙烯，橡膠相含量為 70%，外殼是MMA材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述相容劑為液態(tài) 的相容劑，包括Y “氨基丙基三乙氧基硅烷、Y “縮水甘油醚氧丙基三甲硅烷、Y “甲基丙烯 酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述阻燃劑為磷酸 三(2-氯乙基)酯、磷酸三氯丙酯中的一種或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為乙撐 雙硬脂酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述UV吸收劑為羥 基苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物，其特征在于，所述抗氧劑為包括 亞磷酸酯、亞磷酸三苯酯、受阻酚的一種或多種混合物。
9.一種聚甲基丙烯酸甲酯組合物的制備方法，包括步驟按照質(zhì)量比例稱(chēng)取依據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的聚甲基丙烯酸甲酯組合物中的 組分；將聚甲基丙烯酸甲酯、相容劑、以及阻燃劑混合10 30分鐘； 隨后投入增韌劑混合10 30分鐘；最后再投入潤(rùn)滑劑、UV吸收劑、以及抗氧劑混合10 30分鐘； 將混合好的原料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)八區(qū)熔融混合、擠出造粒，其中，混合原料在雙螺桿擠 出機(jī)中的停留時(shí)間控制在1 4分鐘；雙螺桿擠出機(jī)的溫度控制為1區(qū)為170 180°C， 2區(qū)為180 240°C，3區(qū)為180 240°C，4區(qū)為180 240°C，5區(qū)為180 240°C，6區(qū)為 180 240°C，7區(qū)為180 240°C，8區(qū)為180 240°C，機(jī)頭溫度為180 240°C，熔體溫度 為 180 240"C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚甲基丙烯酸甲酯組合物及其制備方法，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物包括聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，20～70％；增韌劑，5～25％；相容劑，0.2～2％；阻燃劑，0.05～5％；潤(rùn)滑劑，0.1～1％；UV吸收劑，0.1～1％；以及抗氧劑，0.15～2％。所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物的制備方法，包括步驟按照質(zhì)量比例稱(chēng)取所述聚甲基丙烯酸甲酯組合物的組分；將聚甲基丙烯酸甲酯、相容劑、以及阻燃劑混合10～30分鐘；隨后投入增韌劑混合10～30分鐘；最后再投入潤(rùn)滑劑、UV吸收劑、以及抗氧劑混合10～30分鐘；將混合好的原料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)八區(qū)熔融混合擠出造粒。本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯組合物具有高的加工成品率、高透光率、高表面硬度、優(yōu)良的韌性以及化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性和阻燃性。
文檔編號(hào)C08L51/00GK101906234SQ20101025219
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者朱懷才 申請(qǐng)人:東莞市信諾橡塑工業(yè)有限公司