阅读说明：本技术 大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方及合成方法 (Formula and synthesis method of large-thickness polymethyl methacrylate plate ) 是由 吴贲华 陈云 高国忠 袁厚呈 申云飞 袁红柳 王健 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方及合成方法,该合成方法包括以下步骤：取重量百分比为90.0％-98.0％的甲基丙烯酸甲酯、0.01％-0.5％的引发剂、1％-5％的抗紫外剂及0.01％-0.5％的调色剂混合在一起,并在真空条件下,加热搅拌,使其反应,形成反应液；冷却反应液,并于反应液中加入重量百分比为0.5％-5％的添加剂,形成预反应液；将预反应液浇注于模具内,加热模具,并保温,固化预反应液；重复上述步骤,直至模具中的固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度；以及最终热处理,得到大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。本发明具有透光率高、硬度高、抗压性能好等特点,非常适合用于潜水器观察窗,海底观光船。(The invention relates to a formula and a synthetic method of a large-thickness polymethyl methacrylate plate, wherein the synthetic method comprises the following steps: mixing 90.0-98.0 wt% of methyl methacrylate, 0.01-0.5 wt% of initiator, 1-5 wt% of anti-ultraviolet agent and 0.01-0.5 wt% of toner together, and heating and stirring under vacuum condition to react to form reaction liquid; cooling the reaction liquid, and adding 0.5-5 wt% of additive into the reaction liquid to form a pre-reaction liquid; pouring the pre-reaction liquid into a mold, heating the mold, preserving heat, and curing the pre-reaction liquid; repeating the steps until the height of the solidified pre-reaction liquid in the mould reaches the thickness of the prepared large-thickness polymethyl methacrylate plate; and finally carrying out heat treatment to obtain the polymethyl methacrylate plate with large thickness. The invention has the characteristics of high light transmittance, high hardness, good compression resistance and the like, and is very suitable for a submarine observation window and a submarine sightseeing boat.)

大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方及合成方法

技术领域

本发明涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯板材，特别是涉及一种大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方及合成方法。

背景技术

海洋与人类的生活息息相关，进入二十一世纪以来，世界各国都在开展探索海洋、开发海洋资源的活动。深海潜水器是进入深海不可或缺的重要运载作业装备，观察窗就相当于深海潜水器的眼睛，具有举足轻重的作用。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术的深海潜水器的观察窗的透光率及硬度较低，抗压性能较差，无法满足深海观察的需求。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方及合成方法。具体的技术方案如下：

第一方面，提供一种大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方，该大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方包括以下重量百分比的成分：

90.0％-98.0％的甲基丙烯酸甲酯；

0.01％-0.5％的引发剂；

1％-5％的抗紫外剂；

0.5％-5％的添加剂；以及

0.01％-0.5％的调色剂。

在第一方面的第一种可能实现方式中，引发剂为过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸双丁酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯中的一种或多种。

在第一方面的第二种可能实现方式中，抗紫外剂为UV-P、UV-O、UV-9、UV-327和Tinuvin P中的一种或多种。

在第一方面的第三种可能实现方式中，添加剂为新戊二醇、新戊二醇二甲基丙烯酸酯和多库脂钠中的一种或多种。

在第一方面的第四种可能实现方式中，调色剂为溶剂紫、溶剂绿中的一种或两种。

第二方面，提供一种大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法，用于合成大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，其中大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法包括以下步骤：

取重量百分比为90.0％-98.0％的甲基丙烯酸甲酯、0.01％-0.5％的引发剂、1％-5％的抗紫外剂及0.01％-0.5％的调色剂混合在一起，并在真空条件下，加热搅拌，使其反应，形成反应液；

冷却反应液，并于反应液中加入重量百分比为0.5％-5％的添加剂，形成预反应液；

将预反应液浇注于模具内，加热模具，并保温，固化预反应液；

重复上述步骤，直至模具中的固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度；以及

最终热处理，得到大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

在第二方面的第一种可能实现方式中，引发剂为过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸双丁酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯中的一种或多种；抗紫外剂为UV-P、UV-O、UV-9、UV-327和TinuvinP中的一种或多种；添加剂为新戊二醇、新戊二醇二甲基丙烯酸酯和多库脂钠中的一种或多种；调色剂为溶剂紫、溶剂绿中的一种或两种。

在第二方面的第二种可能实现方式中，反应液是通过水冷冷却，且水冷的温度为5-10摄氏度。

在第二方面的第三种可能实现方式中，加热模具的温度至45摄氏度，保温的时间为24小时。

在第二方面的第四种可能实现方式中，最终热处理的方法还包括以下步骤：

加热模具的温度至60摄氏度，保温4小时；

再次加热模具的温度至80摄氏度，保温4小时；

最终加热模具的温度至120摄氏度，保温4小时；以及

冷却至室温。

本发明与现有技术相比具有的优点有：

本发明的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的配方及合成方法所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材具有透光率高、硬度高、抗压性能好等特点，非常适合用于潜水器观察窗，海底观光船。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一、二、三实施例的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的一实施例中，按配方重量百分比分称取：92％的甲基丙烯酸甲酯、0.03％的过氧化新癸酸叔丁酯、4％的抗紫外剂UV-P、3.96％的多库脂钠及0.01％的溶剂紫。

请参考图1，其示出了本发明一实施例的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1的步骤流程示意图。按照上述配方制作大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1包括以下步骤101-105，其中：

步骤101，配置反应液。将甲基丙烯酸甲酯、过氧化新癸酸叔丁酯、抗紫外剂UV-P及溶剂紫混合在一起，并在真空条件下，加热搅拌，使其反应，形成反应液。

具体的，将甲基丙烯酸甲酯、过氧化新癸酸叔丁酯、抗紫外剂UV-P及溶剂紫加入反应釜内，形成混合液，抽真空，真空度优选为-0.08—0.1Mpa，例如可以为-0.08、-0.05、-0.02或0.1Mpa,但并不以此为限。加热搅拌该混合液，加热搅拌的温度优选为90℃，时间优选为1小时，以使其充分混合反应，形成反应液，但并不以此为限。

步骤102，配置预反应液。冷却反应液，并于反应液中加入多库脂钠，形成预反应液。

具体的，由于上述形成反应液过程中，产生的化学反应会放热，使反应液的温度高于其加热搅拌时的温度，因此，通过测量反应液的温度来判断其是否充分反应。在本实施例中，由于加热搅拌的温度为90℃，故当反应釜内反应液的温度接近105℃时，即可判断其反应充分，然后将该反应液转入另一反应釜内，该另一反应釜夹套冷却水，温度优选为5-10℃，例如可以为5、7、8或10℃，再加入添加剂多库脂钠，与反应液反应，形成预反应液，但并不以此为限。

步骤103，第一次浇注。将预反应液浇注于模具内，加热模具，并保温，固化预反应液。

具体的，待上述预反应液冷却至40℃后，将其浇注进模具内，加热模具，将模具加热至45℃，并保温，保温时间优选为24小时，以固化预反应液，但并不以此为限。

步骤104，重复浇注。重复上述步骤101-104，直至模具中固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度。

具体的，由于通常的一次性浇注是无法达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，因此，重复上述步骤101-104，进行多次浇注，直到厚度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，例如所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度为100mm，每次浇注固化的预反应液的高度为20mm，则浇注5次，以使模具中固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，即100mm，但并不以此为限。

步骤105，最终热处理。最终热处理，得到大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

具体的，加热模具，使其温度至60摄氏度，保温4小时，再次加热模具的温度至80摄氏度，保温4小时，最终加热模具的温度至120摄氏度，保温4小时，然后自然冷却至室温，即可制得大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

本发明的二实施例中，按配方重量百分比分称取：92％的甲基丙烯酸甲酯、0.04％的过氧化二苯甲酰、4％的抗紫外剂UV-9、1.94％的新戊二醇二甲基丙烯酸酯及0.02％的溶剂紫。

请参考图1，其示出了本发明二实施例的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1的步骤流程示意图。按照上述配方制作大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1包括以下步骤101-105，其中：

步骤101，配置反应液。将甲基丙烯酸甲酯、过氧化二苯甲酰、抗紫外剂UV-9及溶剂紫混合在一起，并在真空条件下，加热搅拌，使其反应，形成反应液。

具体的，将甲基丙烯酸甲酯、过氧化二苯甲酰、抗紫外剂UV-9及溶剂紫加入反应釜内，形成混合液，抽真空，真空度优选为-0.08—0.1Mpa，例如可以为-0.08、-0.05、-0.02或0.1Mpa,但并不以此为限。加热搅拌该混合液，加热搅拌的温度优选为80℃，时间优选为1.5小时，以使其充分混合反应，形成反应液，但并不以此为限。

步骤102，配置预反应液。冷却反应液，并于反应液中加入新戊二醇二甲基丙烯酸酯，形成预反应液。

具体的，由于上述形成反应液过程中，产生的化学反应会放热，使反应液的温度高于其加热搅拌时的温度，因此，通过测量反应液的温度来判断其是否充分反应。在本实施例中，由于加热搅拌的温度为80℃，故当反应釜内反应液的温度接近100℃时，即可判断其反应充分，然后将该反应液转入另一反应釜内，该另一反应釜夹套冷却水，温度优选为5-10℃，例如可以为5、7、8或10℃，再加入添加剂新戊二醇二甲基丙烯酸酯，与反应液反应，形成预反应液，但并不以此为限。

步骤103，第一次浇注。将预反应液浇注于模具内，加热模具，并保温，固化预反应液。

具体的，待上述预反应液冷却至35℃后，将其浇注进模具内，加热模具，将模具加热至45℃，并保温，保温时间优选为24小时，以固化预反应液，但并不以此为限。

步骤104，重复浇注。重复上述步骤101-104，直至模具中固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度。

具体的，由于通常的一次性浇注是无法达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，因此，重复上述步骤101-104，进行多次浇注，直到厚度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，例如所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度为100mm，每次浇注固化的预反应液的高度为20mm，则浇注5次，以使模具中固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，即100mm，但并不以此为限。

步骤105，最终热处理。最终热处理，得到大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

具体的，加热模具，使其温度至60摄氏度，保温4小时，再次加热模具的温度至80摄氏度，保温4小时，最终加热模具的温度至120摄氏度，保温4小时，然后自然冷却至室温，即可制得大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

本发明的三实施例中，按配方重量百分比分称取：97％的甲基丙烯酸甲酯、0.06％的过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、2％的抗紫外剂UV-327、0.91％的新戊二醇二甲基丙烯酸酯及0.03％的溶剂紫。

请参考图1，其示出了本发明三实施例的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1的步骤流程示意图。按照上述配方制作大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1包括以下步骤101-105，其中：

步骤101，配置反应液。将甲基丙烯酸甲酯、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、抗紫外剂UV-327及溶剂紫混合在一起，并在真空条件下，加热搅拌，使其反应，形成反应液。

具体的，将甲基丙烯酸甲酯、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、抗紫外剂UV-327及溶剂紫加入反应釜内，形成混合液，抽真空，真空度优选为-0.08—0.1Mpa，例如可以为-0.08、-0.05、-0.02或0.1Mpa,但并不以此为限。加热搅拌该混合液，加热搅拌的温度优选为80℃，时间优选为1.5小时，以使其充分混合反应，形成反应液，但并不以此为限。

步骤102，配置预反应液。冷却反应液，并于反应液中加入新戊二醇二甲基丙烯酸酯，形成预反应液。

具体的，由于上述形成反应液过程中，产生的化学反应会放热，使反应液的温度高于其加热搅拌时的温度，因此，通过测量反应液的温度来判断其是否充分反应。在本实施例中，由于加热搅拌的温度为80℃，故当反应釜内反应液的温度接近95℃时，即可判断其反应充分，然后将该反应液转入另一反应釜内，该另一反应釜夹套冷却水，温度优选为5-10℃，例如可以为5、7、8或10℃，再加入添加剂新戊二醇二甲基丙烯酸酯，与反应液反应，形成预反应液，但并不以此为限。

步骤103，第一次浇注。将预反应液浇注于模具内，加热模具，并保温，固化预反应液。

具体的，待上述预反应液冷却至35℃后，将其浇注进模具内，加热模具，将模具加热至45℃，并保温，保温时间优选为24小时，以固化预反应液，但并不以此为限。

步骤104，重复浇注。重复上述步骤101-104，直至模具中固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度。

具体的，由于通常的一次性浇注是无法达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，因此，重复上述步骤101-104，进行多次浇注，直到厚度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，例如所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度为100mm，每次浇注固化的预反应液的高度为20mm，则浇注5次，以使模具中固化的预反应液的高度达到所需制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的厚度，即100mm，但并不以此为限。

步骤105，最终热处理。最终热处理，得到大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

具体的，加热模具，使其温度至60摄氏度，保温4小时，再次加热模具的温度至80摄氏度，保温4小时，最终加热模具的温度至120摄氏度，保温4小时，然后自然冷却至室温，即可制得大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材。

取上述一至三实施例中所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，分三组进行测试，各组测试项目包含拉伸强度、拉伸断裂伸长率、拉伸模量、弯曲强度、吸水率、压缩屈服强度及压缩屈服模量。

第一组：测试对象为一实施例中所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，测试结果如下：

第二组：测试对象为二实施例中所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，测试结果如下：

第三组：测试对象为三实施例中所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，测试结果如下：

而现有技术的深海潜水器观察窗的板材的标准要求为：

结合上述第一至第三组测试数据及现有技术的标准要求，可以明显的得到，利用本申请的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的合成方法1所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材的材料性能，可以满足深海潜器观察窗的要求，且经观察本实施例的一至三所制备的大厚度聚甲基丙烯酸甲酯板材，其透光率较高，非常适合用于潜水器观察窗，海底观光船。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。