一种透明阻燃耐热有机玻璃板及其制备方法

文档序号:887912 发布日期:2021-03-23 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 一种透明阻燃耐热有机玻璃板及其制备方法 (Transparent flame-retardant heat-resistant organic glass plate and preparation method thereof ) 是由 田统帅 周小二 邹毅 于 2020-12-03 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种透明阻燃耐热有机玻璃板及其制备方法,该透明阻燃耐热有机玻璃板由以下重量份配比的原料制成:甲基丙烯酸甲酯90-120份、甲基丙烯酸1-10份、阻燃剂15-30份、偶氮二异丁腈0.001-0.01份、硬脂酸0.1-5份、交联剂1-10份。与现有技术相比,本发明制备的透明阻燃耐热有机玻璃板不仅具有阻燃性能优良的特点,此外还具有优异的透光性、较高的热变形温度,由此拓宽了有机玻璃板材的应用领域及使用价值。(The invention relates to a transparent flame-retardant heat-resistant organic glass plate and a preparation method thereof, wherein the transparent flame-retardant heat-resistant organic glass plate is prepared from the following raw materials in parts by weight: 90-120 parts of methyl methacrylate, 1-10 parts of methacrylic acid, 15-30 parts of a flame retardant, 0.001-0.01 part of azobisisobutyronitrile, 0.1-5 parts of stearic acid and 1-10 parts of a cross-linking agent. Compared with the prior art, the transparent flame-retardant heat-resistant organic glass plate prepared by the invention has the characteristic of excellent flame-retardant performance, and also has excellent light transmittance and higher heat distortion temperature, so that the application field and the use value of the organic glass plate are expanded.)

一种透明阻燃耐热有机玻璃板及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机玻璃技术领域,尤其涉及一种透明阻燃耐热有机玻璃板及其制备方法。

背景技术

有机玻璃具有优异的光学、机械等性能,但是聚甲基丙烯酸甲酯的极限氧指数低,阻燃性能差,易燃烧,并且具有很高的热释放速率,极大限制了其应用,改善有机玻璃的阻燃性能就很有必要。但PMMA是弱极性的线型结构,分子间作用力弱,主链强度低,纯有机玻璃的玻璃化转变温度为105℃,可长期使用的最高温度为60℃,在较高温度下长期使用易发生弯曲变形,为了达到一定的阻燃等级,往往需要引入20%-30%的阻燃剂,有机玻璃的软化温度将进一步降低,限制了其更大范围内的使用。

专利CN110294814A和专利CN110294815A提供了一种透明阻燃有机玻璃的及其制备方法,采用磷酸酯和甲基膦酸二甲酯制备出了阻燃性能优异的阻燃有机玻璃,但是也造成了有机玻璃的软化温度将进一步降低,限制了其更大范围内的使用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提供一种透明阻燃耐热有机玻璃板及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的:一种透明阻燃耐热有机玻璃板,其特征在于由以下重量份的原料制成:

进一步的,所述的阻燃剂为卤代磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的混合物。

进一步的,所述的卤代磷酸酯和甲基磷酸二甲酯的质量比为1:1~5:1。

进一步的,所述的卤代磷酸酯包括磷酸-三(2-氯丙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(1,3二氯丙基)酯。

进一步的,所述的交联剂为甲基丙烯酸丙烯酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、丁二醇二丙烯酯等丙烯酯中的一种或几种。

透明阻燃耐热有机玻璃板的制备方法,透明阻燃耐热有机玻璃板通过以下步骤制得:

(1)按照配比取甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和引发剂偶氮二异丁腈,并搅拌加热至沸腾;然后停止加热并保温搅拌得到体系,待体系达到所需粘度后,取出降至室温;

(2)按照配比向体系中加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂,搅拌均匀并真空脱泡后得到预聚料;

(3)将预聚料计量后灌入玻璃模具中,排出气体,用夹具夹紧;

(4)将灌好物料的玻璃模具置于水浴中,维持水浴温度40~60℃,反应至模具内物料完全硬化,反应时间2~8h;

(5)将模具放入烘房中,在80~130℃高温下进一步固化处理1~3h。自然冷却至室温,除去模具,得到透明阻燃耐热有机玻璃板。

进一步的,所述步骤(2)中所述真空脱泡的具体流程如下:

首先将加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系置入封闭容器中;

接着在封闭容器中搅拌加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系,在搅拌过程中自封闭容器中向外部抽气,直到封闭容器内气压小于一个标准大气压停止抽气;

然后保持封闭容器内的气压,静置5分钟以上,以小于1L每小时的空气流量向封闭容器内注入空气,直到封闭容器内气压与封闭容器外部一致。

本发明的优点在于:选择卤代磷酸酯和甲基膦酸二甲酯作为有机玻璃的阻燃剂,是因为该两种化合物都是无色液体,均与MMA有良好的相容性。而且折光率均与PMMA相近,故可以在达到阻燃的情况下保持有机玻璃的透明性。

具有活泼氢原子的甲基丙烯酸可以与基体羰基上的氧原子之间形成氢键,增强高分子链间的相互作用力。在不影响加工定型的前提下,提高了有机玻璃的热变形温度。而且甲基丙烯酸带有的甲基制约了主链旋转,还可以显著提高有机玻璃的玻璃化转变温度。因此本发明采用甲基丙烯酸作为共聚单体以提高阻燃有机玻璃的耐热性。

使得本技术方案制备的透明阻燃耐热有机玻璃板不仅具有阻燃性能优良的特点,此外还具有较高的热变形温度,透明度不低于90%,由此拓宽了有机玻璃板材的应用领域及使用价值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1:

一种透明阻燃耐热有机玻璃板,由以下重量份数原料制成:甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸4份、磷酸三(2-氯丙基)酯15份、甲基膦酸二甲酯10份、偶氮二异丁腈0.004份、硬脂酸3份、甲基丙烯酸丙烯酯2份。

制备步骤如下:

(1)取100份甲基丙烯酸甲酯、4份甲基丙烯酸和0.004份偶氮二异丁腈混合均匀,并搅拌加热至沸腾,然后停止加热并保温搅拌。待体系粘度达到60-70s后,取出降至室温;

(2)加入磷酸三(2-氯丙基)酯15份、甲基膦酸二甲酯10份、偶氮二异丁腈0.003份、硬脂酸3份、甲基丙烯酸丙烯酯2份,搅拌均匀后抽真空,得到预聚料;

将预聚料计量后灌入模具中,排除气体,用夹具夹紧;排除气体具体流程如下:首先将加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系置入封闭容器中;接着在封闭容器中搅拌加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系,在搅拌过程中自封闭容器中向外部抽气,直到封闭容器内气压小于一个标准大气压停止抽气;然后保持封闭容器内的气压,静置5分钟以上,以小于1L每小时的空气流量向封闭容器内注入空气,直到封闭容器内气压与封闭容器外部一致;

(3)将灌好物料的玻璃模具置于水浴中,维持水浴温度40℃,反应至模具内物料完全硬化,反应时间6h;

(4)将模具放入烘房中,在110℃高温下进一步固化处理2h。自然冷却至室温,除去模具,得到透明阻燃耐热有机玻璃板。

实施例2

一种透明阻燃耐热有机玻璃板,由以下重量份数原料制成:甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸3份、磷酸三(1,3二氯丙基)酯20份、甲基膦酸二甲酯15份、偶氮二异丁腈0.005份、硬脂酸5份、甲基丙烯酸丙烯酯3份。

制备步骤如下:

(1)取甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸3份和偶氮二异丁腈0.005份混合均匀,并搅拌加热至沸腾,然后停止加热并保温搅拌。待体系达到所需粘度后,取出降至室温;

(2)加入磷酸三(1,3二氯丙基)酯20份、甲基膦酸二甲酯15份、偶氮二异丁腈0.005份、硬脂酸5份、甲基丙烯酸丙烯酯3份,搅拌均匀后抽真空,得到预聚料;

将预聚料计量后灌入模具中,排除气体,用夹具夹紧;排除气体具体流程如下:首先将加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系置入封闭容器中;接着在封闭容器中搅拌加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系,在搅拌过程中自封闭容器中向外部抽气,直到封闭容器内气压小于一个标准大气压停止抽气;然后保持封闭容器内的气压,静置5分钟以上,以小于1L每小时的空气流量向封闭容器内注入空气,直到封闭容器内气压与封闭容器外部一致;

(3)将灌好物料的玻璃模具置于水浴中,维持水浴温度50℃,反应至模具内物料完全硬化,反应时间4h;

(4)将模具放入烘房中,在110℃高温下进一步固化处理2h。自然冷却至室温,除去模具,得到透明阻燃耐热有机玻璃板。

实施例3

一种透明阻燃耐热有机玻璃板,由以下重量份数原料制成:甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸5份、磷酸三(2-氯丙基)酯18份、甲基膦酸二甲酯10份、偶氮二异丁腈0.004份、硬脂酸3份、甲基丙烯酸乙二醇酯1份。

制备步骤如下:

(1)取甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸5份和偶氮二异丁腈0.004份混合均匀,并搅拌加热至沸腾,然后停止加热并保温搅拌。待体系达到所需粘度后,取出降至室温;

(2)加入磷酸三(2-氯丙基)酯18份、甲基膦酸二甲酯10份、偶氮二异丁腈0.004份、硬脂酸3份、甲基丙烯酸乙二醇酯1份,搅拌均匀后抽真空,得到预聚料;

将预聚料计量后灌入模具中,排除气体,用夹具夹紧;排除气体具体流程如下:首先将加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系置入封闭容器中;接着在封闭容器中搅拌加入交联剂、引发剂偶氮二异丁腈、阻燃剂和脱模剂的体系,在搅拌过程中自封闭容器中向外部抽气,直到封闭容器内气压小于一个标准大气压停止抽气;然后保持封闭容器内的气压,静置5分钟以上,以小于1L每小时的空气流量向封闭容器内注入空气,直到封闭容器内气压与封闭容器外部一致;

(3)将灌好物料的玻璃模具置于水浴中,维持水浴温度60℃,反应至模具内物料完全硬化,反应时间3h;

(4)将模具放入烘房中,在110℃高温下进一步固化处理3h。自然冷却至室温,除去模具,得到透明阻燃耐热有机玻璃板。

对比例

一种透明阻燃有机玻璃板,由以下重量份数原料制成:甲基丙烯酸甲酯100份、磷酸三(2-氯丙基)酯15份、甲基膦酸二甲酯10份、偶氮二异丁腈0.004份、硬脂酸3份。

制备步骤如下:

(1)取甲基丙烯酸甲酯100份和偶氮二异丁腈0.004份混合均匀,并搅拌加热至沸腾,然后停止加热并保温搅拌。待体系达到所需粘度后,取出降至室温;

(2)加入磷酸三(2-氯丙基)酯15份、甲基膦酸二甲酯10份、偶氮二异丁腈0.004、硬脂酸3份,搅拌均匀后抽真空,得到预聚料;

(3)将预聚料计量后灌入模具中,排除气体,用夹具夹紧;

(4)将灌好物料的玻璃模具置于水浴中,维持水浴温度40℃,反应至模具内物料完全硬化,反应时间6h;

(5)将模具放入烘房中,在110℃高温下进一步固化处理2h。自然冷却至室温,除去模具,得到透明阻燃有机玻璃板。

将实施例1-3制备的透明阻燃耐热有机玻璃板和对比例制得的透明阻燃有机玻璃板进行性能测试,其检测结果如下表所示:

从测试结果可以看出,按本发明所提供的方法所制得的亚克力板可以达到阻燃要求,同时保持了同样优异的透光率。并且其他物理性能如强度、耐热性能得到了一定的提升,解决了使用磷酸酯等有机阻燃剂会使热学性能下降的问题。

选择卤代磷酸酯和甲基膦酸二甲酯作为有机玻璃的阻燃剂,是因为该两种化合物都是无色液体,均与MMA有良好的相容性。而且折光率均与PMMA相近,故可以在达到阻燃的情况下保持有机玻璃的透明性。

具有活泼氢原子的甲基丙烯酸可以与基体羰基上的氧原子之间形成氢键,增强高分子链间的相互作用力。在不影响加工定型的前提下,提高了有机玻璃的热变形温度。而且甲基丙烯酸带有的甲基制约了主链旋转,还可以显著提高有机玻璃的玻璃化转变温度。因此本发明采用甲基丙烯酸作为共聚单体以提高阻燃有机玻璃的耐热性。

使得本技术方案制备的透明阻燃耐热有机玻璃板不仅具有阻燃性能优良的特点,此外还具有较高的热变形温度,透明度不低于90%,由此拓宽了有机玻璃板材的应用领域及使用价值。

并且边抽气边搅拌的真空脱泡的过程,首先能够加快气泡破除,加快脱泡进程;并且气泡在上升破除过程中能够带动流质,具有拌动作用从而也能够加快搅拌进程。

需要说明的是,在本文中,如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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