阅读说明：本技术 一种阻隔红外节能的pmma板材及其制备方法 (Infrared-blocking energy-saving PMMA (polymethyl methacrylate) plate and preparation method thereof ) 是由 袁凯云 傅立忠 夏志方 徐汝清 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及PMMA板材的技术领域,提供了一种阻隔红外节能的PMMA板材,按重量份计,原料至少包括：80-120份MMA,0.5-15份红外阻隔剂,0.1-0.5份引发剂,0.05-0.3份链转移剂,0.1-1份脱模剂,0.05-0.3份助脱挥剂。还提供了阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法。(The invention relates to the technical field of PMMA plates, and provides a PMMA plate capable of blocking infrared energy conservation, which at least comprises the following raw materials in parts by weight: 80-120 parts of MMA, 0.5-15 parts of infrared blocking agent, 0.1-0.5 part of initiator, 0.05-0.3 part of chain transfer agent, 0.1-1 part of release agent and 0.05-0.3 part of devolatilization aid. Also provides a preparation method of the PMMA plate for obstructing infrared energy saving.)

一种阻隔红外节能的PMMA板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及PMMA板材的技术领域，具体的更涉及一种阻隔红外节能的PMMA板材及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯(英文简称PMMA)俗称亚克力或有机玻璃，是一种热塑性塑料，具有极高的透明度，密度大约在1170-1200kg/m³，是玻璃的一半，强度则高过玻璃，耐腐蚀，有一定的抗紫外线，抗候性，绝缘性良好，且玻璃转换温度约85-165℃，易于加工。这些性质使PMMA在许多领域，如汽车、广告标牌、医药、电子等。大气中的热量主要通过红外线来传播，目前市面上已有高透光的采光板产品能透过大量的可见光的同时，也透过了大量的紫外线和几乎全部的红外线；如果要使得产品具有抗紫外线及抗红外线的效果，就必须降低全光谱的光线透过率，这样就牺牲了可见光的使用率。目前的现有技术而言，对于阻隔红外线和紫外线的PMMA板材而言，还很难做到能够据根不同的热量需求阻隔阳光中的部分或全部的红外线透过，保证充足光线的同时保持相对低的室温。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的第一个方面提供了一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料至少包括：按重量份计，原料至少包括：80-120份MMA，0.5-15份红外阻隔剂，0.1-0.5份引发剂，0.05-0.3份链转移剂，0.1-1份脱模剂，0.05-0.3份助脱挥剂。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：(0.01-0.1)。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述引发剂选自过氧乙酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧基已烷或二叔丁基过氧化物中的一种或多种的组合。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述红外阻隔剂选自红外树脂阻隔剂、锑掺杂二氧化锡、氧化铟锡、铯钨青铜、六硼化镧、无机陶瓷粉中的一种或多种的组合。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述无机陶瓷粉的粒径为10-100nm。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述无机陶瓷粉的粒径为30-70nm。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛、碳化硅、碳化钛、碳化锆中的一种或多种的组合。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：(1-5)。

作为一种优选的技术方案，本发明中所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：(2-4)。

本发明的第二个方面提供了一种所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤至少包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至65℃-95℃，预聚合反应15min-60min后冷却至20℃-40℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，40℃-60℃的水浴中聚合反应12h-48h，再在100℃-125℃继续反应1.5h-2.5h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的阻隔红外节能的PMMA板材，通透性好，雾度小，让阳光中的可见光透入室内，同时根据不同的热量需求阻隔阳光中的部分或全部的红外线透过，最高阻隔率达95％，保证充足的光线的同时保持相对低的室温，相反，在温度相对较低的季节，抗红外隔热压克力，可以减少室内的红外线向外辐射，降低室内热量损失。可以根据不同的应用场所，调节不同的紫外透过率，保护建筑物内的人或物免受紫外线伤害的同时，产品本身具有很强的耐候性，不易老化。

参考以下

具体实施方式

，更容易理解本发明上述的技术内容、特征和优点。

具体实施方式

除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。

本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。本发明中未提及的组分的来源均为市售。

本发明的第一个方面提供了一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料至少包括：80-120份MMA，0.5-15份红外阻隔剂，0.1-0.5份引发剂，0.05-0.3份链转移剂，0.1-1份脱模剂，0.05-0.3份助脱挥剂。

在一些优选的实施方式中，所述阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料至少包括：90-110份MMA，0.2-0.4份引发剂，0.1-0.2份链转移剂，0.4-0.8份脱模剂，0.1-0.2份助脱挥剂。

在一些更优选的实施方式中，所述阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料至少包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

在一些实施方式中，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：(0.01-0.1)；优选的，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05。

本发明中所述MMA为甲基丙烯酸甲酯的简称；所述PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)，又称做压克力、亚克力(英文Acrylic)或有机玻璃。

在一些实施方式中，所述红外阻隔剂选自红外树脂阻隔剂、锑掺杂二氧化锡、氧化铟锡、铯钨青铜、六硼化镧、无机陶瓷粉中的一种或多种的组合。

优选的，所述红外阻隔剂选自氧化铟锡、六硼化镧、无机陶瓷粉中的一种或多种的组合。

更优选的，所述红外阻隔剂为无机陶瓷粉。

优选的，所述无机陶瓷粉的粒径为10-100nm；优选的，所述无机陶瓷粉的粒径为20-70nm；优选的，所述无机陶瓷粉的粒径为20-30nm。

本发明中所述的无机陶瓷粉的购买厂家不做特殊的限定，优选的购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品。

在一些实施方式中，所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛、碳化硅、碳化钛、碳化锆中的一种或多种的组合。

优选的，所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛、碳化硅中的一种或多种的组合。

更优选的，所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合。

在一些实施方式中，所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：(1-5)。

优选的，所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：(2-4)。

更优选的，所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：3。

发明人发现本发明中提供的PMMA板材，通透性好，雾度小，让阳光中的可见光透入室内，同时根据不同的热量需求阻隔阳光中的部分或全部的红外线透过，最高阻隔率达95％，保证充足的光线的同时保持相对低的室温，相反，在温度相对较低的季节，抗红外隔热压克力，可以减少室内的红外线向外辐射，降低室内热量损失。发明人认为可能是，由于选用一定粒度的纳米陶瓷粉作为红外阻隔剂可以在体系中可以与MMA具有比较合适的相容性，尤其是选用的氮化钛、氮化硅之间的特殊比例的复配使用，由于两种晶型之间发生协同增效的作用，利于立方晶型的氮化硅、非晶态的氮化钛在MMA聚合的过程中具有适宜的相容分散的作用，在后期聚合形成的PMMA的板材结构达到足够的吸收红外、紫外光线的能量，并且不会对光线具有阻挡的作用，使得整体达到比较适宜的透光和耐红外紫外的平衡性。

在一些实施方式中，所述引发剂选自过氧乙酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧基已烷或二叔丁基过氧化物中的一种或多种的组合。

优选的，所述引发剂选自过氧乙酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种或多种的组合。

更优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰。

在一些实施方式中，所述转移剂选自正丁硫醇、异丁硫醇、正己硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇中的一种或多种的组合。

优选的，所述转移剂为正丁硫醇。

在一些实施方式中，所述脱模剂选自碳十六醇、碳十八醇、聚乙烯蜡、石蜡、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸镁、季戊四醇硬脂酸酯、硅油、硬脂酸钡、二甲基硅油中的一种或多种的组合。

优选的，所述脱模剂选自碳十六醇、碳十八醇、脂肪酸酰胺、硬脂酸镁、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种的组合。

更优选的，所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。

在一些实施方式中，所述助脱挥剂选自丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种的组合。

优选的，所述助脱挥剂为异丁醇。

本发明的第二个方面提供了一种所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤至少包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至65℃-95℃，预聚合反应15min-60min后冷却至20℃-40℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，40℃-60℃的水浴中聚合反应12h-48h，再在100℃-125℃继续反应1.5h-2.5h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

优选的，所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至80℃-90℃，预聚合反应30min-50min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应20h-40h，再在110℃-120℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

更优选的，所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，以下实施例只能用于本发明做进一步说明，并不能理解为本发明保护的限制，该领域的专业技术人员根据上述发明的内容作出的非本质的改正和调整，仍属于本发明的保护的范围。

实施例1

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05；所述红外阻隔剂为无机陶瓷粉；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为25nm，所述氮化钛的平均粒径为20nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：3。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例2

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：90份MMA，0.2份引发剂，0.1份链转移剂，0.4份脱模剂，0.1份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.01；所述红外阻隔剂为无机陶瓷粉；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为100nm，所述氮化钛的平均粒径为20nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：1。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至65℃，预聚合反应15min后冷却至20℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，40℃的水浴中聚合反应48h，再在100℃继续反应1.5h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例3

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：110份MMA，0.4份引发剂，0.2份链转移剂，0.8份脱模剂，0.2份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.1；所述红外阻隔剂为无机陶瓷粉；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为25nm，所述氮化钛的平均粒径为100nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：5。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至95℃，预聚合反应60min后冷却至40℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，60℃的水浴中聚合反应12h，再在125℃继续反应2.5h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例4

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05；所述红外阻隔剂为六硼化镧；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为25nm，所述氮化钛的平均粒径为20nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：3。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例5

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为25nm，所述氮化钛的平均粒径为20nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为5：1。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例6

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为25nm，所述氮化钛的平均粒径为20nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：10。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例7

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05；所述无机陶瓷粉选自氮化硅、氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为800nm，所述氮化钛的平均粒径为20nm。所述氮化钛、氮化硅的重量比为1：3。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

实施例8

一种阻隔红外节能的PMMA板材，按重量份计，原料包括：100份MMA，0.3份引发剂，0.15份链转移剂，0.6份脱模剂，0.15份助脱挥剂。

所述原料还包含红外阻隔剂，所述MMA、红外阻隔剂的重量比为1：0.05；所述无机陶瓷粉选自氮化钛的组合，购买自中国科学院成都有机化学有限公司的纳米陶瓷粉体系列产品，所述氮化硅的平均粒径为25nm。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述转移剂为正丁硫醇。所述脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯。所述助脱挥剂为异丁醇。所述的阻隔红外节能的PMMA板材的制备方法，步骤包括：

(1)称取MMA、脱模剂、助脱挥剂进行混合，得到预混合物；

(2)向预混合物中加入红外阻隔剂、引发剂、脱模剂、助脱挥剂、链转移剂搅拌混合至均匀，加热至85℃，预聚合反应40min后冷却至35℃，得到混合浆料；

(3)将混合浆料灌入模具中，50℃的水浴中聚合反应30h，再在115℃继续反应2h，然后自然冷却至室温，脱模即得。

性能测试

以实施例1-实施例8所制备的阻隔红外节能的PMMA板材为测试对象，对测试对象按照国标GB/T 2680测透光性和红外阻隔性，测试的结果如表1所示。

表1性能测试结果

实施例	透光率(％)	红外阻隔率(％)
			实施例1	92	96
实施例2	86	90
			实施例3	89	92
实施例4	82	92
			实施例5	84	93
实施例6	87	90
			实施例7	85	91
实施例8	83	93

前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。