一种亚克力材料的韧性改性方法和亚克力材料
阅读说明：本技术 一种亚克力材料的韧性改性方法和亚克力材料 (Toughness modification method of acrylic material and acrylic material ) 是由 沈小英 顾祖良 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高分子材料技术领域,特别是涉及一种亚克力材料的韧性改性方法和亚克力材料。亚克力材料的韧性改性方法,采用聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯、双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝、金属有机框架材料、引发剂、格氏试剂作为原料,韧性改性方法包括以下步骤,S1：制得聚甲基丙烯酸甲酯预聚体；S2：使得双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝接枝至S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯中；S3：将剩余的引发剂与金属有机框架材料加入到S2制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中,得到固含量是40％～50％的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体；S4：模压成亚克力板材,该方法有效地提高亚克力材料的韧性和强度。(The invention relates to the technical field of high polymer materials, in particular to a toughness modification method of an acrylic material and the acrylic material. The toughness modification method of the acrylic material adopts polymethyl methacrylate, maleimide, alpha-methacrylic acid, p-chlorostyrene, bis-ethyl-acetic acid ethylated-2, 4-pentanediketone aluminum, a metal organic framework material, an initiator and a Grignard reagent as raw materials, and comprises the following steps of S1: preparing a polymethyl methacrylate prepolymer; s2: grafting the aluminum diethanoylacetate ethylated-2, 4-pentanediketone to the polymethyl methacrylate prepared by the S1; s3: adding the rest initiator and metal organic framework material into the polymethyl methacrylate prepolymer prepared in S2 to obtain a modified methyl methacrylate prepolymer with the solid content of 40-50%; s4: the acrylic sheet is molded, and the method effectively improves the toughness and strength of the acrylic material.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种亚克力材料的韧性改性方法和亚克力材料。
背景技术
亚克力，俗称有机玻璃，可分为透明板、半透明板和有色板，有“塑料水晶”之称，且亚克力具有耐腐蚀性强、强度大等优点，因此亚克力是制造家具的优异材料。
但是，现今亚克力在家具中应用仍存在不足之处：亚克力材料在硬度方面的性能较好显著，但是在韧性方面的功能较为差，作为家具使用时，亚克力材料只能以硬质材料使用，然而实际应用中，人们也时常是希望家具具有较好的韧性，以便提高体验感，因此，亚克力材料在家具中应用仍有较大的局限性。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种亚克力材料的韧性改性方法，该方法有效地提高亚克力材料的韧性和强度。
为实现上述发明目的之一，
提供一种亚克力材料的韧性改性方法，采用以下原料，
聚甲基丙烯酸甲酯50％～60％
马来酰亚胺10％～15％
α-甲基丙烯酸5％～6％
对氯乙烯苯5％～10％
双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝4％～8％
金属有机框架材料3％～6％
引发剂0.1％～1％
格氏试剂2％～4％；
所述韧性改性方法包括以下步骤，
S1：将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中并通氮气以除去氧气，得到聚甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S2：将S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体加入到乙醚溶剂中，加入格氏试剂和双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝，进行格氏反应，使得双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝接枝至S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中；
S3：将剩余的引发剂与金属有机框架材料加入到S2制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中，通入70℃～80℃的热水继续反应15min～30min，得到固含量是40％～50％的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S4：将S3制得的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体模压成亚克力板材。
其中，所述引发剂选自偶氮二异定腈和偶氮二异庚腈中的一种或两种的混合物。
其中，所述格氏试剂是氯化镁。
其中，所述S2中，格氏反应完成后，在冰水浴条件下滴入氯化铵萃取剩余的格氏试剂。
以免格氏试剂影响后续反应。
其中，所述S1中的引发剂与所述S3中的引发剂的用量之比是1：0.5～1。
其中，所述S1中，氮气通入时间是20min～30min。
其中，所述金属有机框架材料是铝基-有机框架材料。铝基-有机框架材料中的铝暴露空气的情况下可以较好地被氧化，防止亚克力材料容易出现容易被腐蚀等问题。
其中，所述S1中，将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中以80℃～90℃反应。
其中，所述S2中，以回流的方式在常温状态下进行格氏反应。
本发明的一种亚克力材料的韧性改性方法的有益效果：
(1)本发明在聚甲基丙烯酸甲酯上接枝了对氯苯环，对氯乙烯苯提供了具有位阻的苯环，使得聚甲基丙烯酸甲酯分子链之间的斥力增大，减少分子链之间的缠绕度，增加了聚甲基丙烯酸甲酯的延流性，进而利于提高了亚克力材料表面的韧性，且对氯乙烯苯中的氯原子提供格氏反应的位点，便于对聚甲基丙烯酸甲酯进一步改性反应，从而提高聚甲基丙烯酸甲酯的韧性和强度。
(2)本发明采用格氏反应，在聚甲基丙烯酸甲酯上接枝了作为金属有机物的双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝，双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝能有效地补充了聚甲基丙烯酸甲酯的金属柔韧性，且双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝具有活泼的羟基，能较好地与聚甲基丙烯酸甲酯接枝。
(3)本发明引用了金属有机框架材料，金属有机框架材料能防止聚甲基丙烯酸甲酯形变后容易变形出现裂痕的问题。
为实现上述发明目的之二，
还提供一种亚克力材料，其采用上述的亚克力材料的韧性改性方法所制得。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例公开一种亚克力材料的韧性改性方法，采用以下原料，
聚甲基丙烯酸甲酯50％、马来酰亚胺10％、α-甲基丙烯酸5％、对氯乙烯苯5％、双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝4％、金属有机框架材料3％、引发剂0.1％、格氏试剂2％；
所述韧性改性方法包括以下步骤，
S1：将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中并通氮气以除去氧气，得到聚甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S2：将S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体加入到乙醚溶剂中，加入格氏试剂和双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝，进行格氏反应，使得双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝接枝至S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中；
S3：将剩余的引发剂与金属有机框架材料加入到S2制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中，通入70℃的热水继续反应15min，得到固含量是40％的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S4：将S3制得的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体模压成亚克力板材。
本实施例中，所述引发剂选自偶氮二异定腈和偶氮二异庚腈中的一种或两种的混合物。
本实施例中，所述格氏试剂是氯化镁。
本实施例中，所述S2中，格氏反应完成后，在冰水浴条件下滴入氯化铵萃取剩余的格氏试剂。
本实施例中，所述S1中的引发剂与所述S3中的引发剂的用量之比是1：0.5。
本实施例中，所述S1中，氮气通入时间是20min～30min。
本实施例中，所述金属有机框架材料是铝基-有机框架材料。
本实施例中，所述S1中，将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中以80℃反应。
本实施例中，所述S2中，以回流的方式在常温状态下进行格氏反应。
实施例2
本实施例公开一种亚克力材料的韧性改性方法，采用以下原料，
聚甲基丙烯酸甲酯60％、马来酰亚胺15％、α-甲基丙烯酸6％、对氯乙烯苯10％、双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝8％、金属有机框架材料6％、引发剂1％、格氏试剂4％；
所述韧性改性方法包括以下步骤，
S1：将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中并通氮气以除去氧气，得到聚甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S2：将S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体加入到乙醚溶剂中，加入格氏试剂和双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝，进行格氏反应，使得双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝接枝至S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中；
S3：将剩余的引发剂与金属有机框架材料加入到S2制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中，通入80℃的热水继续反应30min，得到固含量是50％的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S4：将S3制得的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体模压成亚克力板材。
本实施例中，所述引发剂选自偶氮二异定腈和偶氮二异庚腈中的一种或两种的混合物。
本实施例中，所述格氏试剂是氯化镁。
本实施例中，所述S2中，格氏反应完成后，在冰水浴条件下滴入氯化铵萃取剩余的格氏试剂。
本实施例中，所述S1中的引发剂与所述S3中的引发剂的用量之比是1：1。
本实施例中，所述S1中，氮气通入时间是30min。
本实施例中，所述金属有机框架材料是铝基-有机框架材料。
本实施例中，所述S1中，将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中以90℃反应。
本实施例中，所述S2中，以回流的方式在常温状态下进行格氏反应。
实施例3
本实施例公开一种亚克力材料的韧性改性方法，采用以下原料，
聚甲基丙烯酸甲酯55％、马来酰亚胺14％、α-甲基丙烯酸5.5％、对氯乙烯苯7％、双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝6％、金属有机框架材料4％、引发剂0.5％、格氏试剂3％；
所述韧性改性方法包括以下步骤，
S1：将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中并通氮气以除去氧气，得到聚甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S2：将S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体加入到乙醚溶剂中，加入格氏试剂和双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝，进行格氏反应，使得双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝接枝至S1制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中；
S3：将剩余的引发剂与金属有机框架材料加入到S2制得的聚甲基丙烯酸甲酯预聚体中，通入75℃的热水继续反应20min，得到固含量是45％的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体；
S4：将S3制得的改性甲基丙烯酸甲酯预聚体模压成亚克力板材。
本实施例中，所述引发剂选自偶氮二异定腈和偶氮二异庚腈中的一种或两种的混合物。
本实施例中，所述格氏试剂是氯化镁。
本实施例中，所述S2中，格氏反应完成后，在冰水浴条件下滴入氯化铵萃取剩余的格氏试剂。
本实施例中，所述S1中的引发剂与所述S3中的引发剂的用量之比是1：0.8。
本实施例中，所述S1中，氮气通入时间是25min。
本实施例中，所述金属有机框架材料是铝基-有机框架材料。
本实施例中，所述S1中，将聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、α-甲基丙烯酸、对氯乙烯苯和部分引发剂投入反应器中以85℃反应。
本实施例中，所述S2中，以回流的方式在常温状态下进行格氏反应。
对比例1
本实施例与实施例1的不同之处在于，省去双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝和格氏试剂，其他原料及其制备方法和使用方法与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，省去金属有机框架材料，其他原料及其制备方法和使用方法与实施例1相同，此处不再赘述。
效果验证：
分别对实施例1所得的水性双组份聚氨酯涂料以及对比例1-2所得的亚克力材料的韧性改性方法进行以下的性能测试，
(1)透明度：将亚克力材料切片，肉眼观察亚克力材料的透明度；
(2)强度：在亚克力材料的表面上负载100kg，观察亚克力材料的变形度；
(3)韧性：将亚克力材料折弯45°，观察亚克力材料变化，得出表1所示的结果表。
表1实施例1、对比例1-2的亚克力材料的性能
试验序号
透明度
强度
韧性
实施例1
透明
无裂痕
无明显折痕
对比例1
透明
有裂痕
出现白雾状的变形面
对比例2
透明
有裂痕
有明显折痕
根据表1可见，本发明的采用双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝、格氏试剂和金属有机框架材料所得亚克力材料的透明度没有改变，且本发明所得的亚克力材料的硬度和韧性也有所提升也有提升，这比对比例1(省去双乙基乙酸乙醇化-2,4-戊烷二酮化铝和格氏试剂)所得的亚克力材料和对比例2(金属有机框架材料)所得的亚克力材料均具有更好的强度和韧性，可见本发明的亚克力材料能较好地在家具中应用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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