[發明專利]一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510319320.8
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN105566585A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 李洪彥;劉洪麗;李桂茹;李婧;李亞靜;程林
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/14;C08F2/44;C08K3/36;C08L51/10
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，其特征在于， 孔隙率達到98—99.5％，孔徑分布均勻，在30—50nm，沖擊強度為19.5-20.5kJ/m2，導 熱系數為0.05W/mK-0.07W/mK，透光率為95.0％-97.0％，拉伸強度為59.0-63.0MPa， 按照下述步驟進行：

步驟1，將80-150重量份正硅酸乙酯和100-170重量份無水乙醇在50-70℃下混合均 勻，加入0.1-1重量份鹽酸攪拌均勻后靜置30-180min，隨后加入0.01-0.2重量份氫氧化 鈉，攪拌至其完全溶解，將上述溶液靜置2-6h后得到濕凝膠，將濕凝膠置于二氧化碳超 臨界高壓萃取裝置中，以二氧化碳為介質在溫度33-50℃和氣壓7-10MPa下進行超臨界 干燥2-5h，即制得二氧化硅氣凝膠；

步驟2，將5-10重量份石墨烯超聲分散于500-1000重量份無水乙醇中，向分散液中 加入0.1-0.5重量份N,N'-羰基二咪唑并混合均勻，隨后逐滴加入1-2重量份氨基封端聚硅 氧烷并持續攪拌，在60-70℃下反應4-6h，隨后過濾，濾得的固體產物用無水乙醇洗滌 3-5次后真空干燥，即得到功能化石墨烯，該功能化石墨烯是由聚硅氧烷的氨基-NH₂通 過化學鍵連接到石墨烯表面的羧基基團上而制得；

在所述步驟2中，所述氨基封端聚硅氧烷為數均分子量1000-5000乙烯基含量摩爾 百分數(乙烯基摩爾與整個氨基單封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷的摩爾的比例)0.1-5％ 的氨基單封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷；或者數均分子量1000-5000乙烯基含量摩爾 百分數0.1-5％的氨基雙封端的聚二甲基二乙烯基硅氧烷；

步驟3，將5-10重量份步驟(1)得到的二氧化硅氣凝膠和1-5重量份步驟(2)得到的功 能化石墨烯加入到100重量份甲基丙烯酸甲酯中超聲分散均勻，隨后加入0.02-0.2重量 份的過氧化二苯甲酰，超聲分散均勻后將分散液置于引發溫度之上以引發甲基丙烯酸甲 酯與功能化石墨烯表面的聚硅氧烷的側乙烯基進行共聚合，同時將二氧化硅氣凝膠均勻 分散在共聚體系中，反應時間至少為24h，聚合后即可得到高抗沖、高強度、高隔熱、高 透光聚甲基丙烯酸甲酯復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯復 合材料，其特征在于，在所述步驟1中，將正硅酸乙酯和無水乙醇混合均勻，攪拌速度 為150—300轉/min，攪拌時間為5—30min，加入0.1-1重量份鹽酸攪拌均勻，攪拌速度 為150—300轉/min，攪拌時間為5—30min，所述鹽酸為10—12mol/L鹽酸(即每升氯化 氫的水溶液中，氯化氫的物質的量)。

3.根據權利要求1所述的一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯 復合材料，其特征在于，在所述步驟2中，將石墨烯超聲分散于無水乙醇中，超聲分散 時間為30-60min，滴加氨基封端聚硅氧烷的速度為每分鐘1—5ml，向分散液中加入N,N'- 羰基二咪唑進行混合均勻時，在60-70℃下攪拌1-3h，加入1-2重量份氨基封端聚硅氧烷 進行反應時，在65—68℃下反應4.5-5h，濾得的固體產物用無水乙醇洗滌3-5次后，在 50-60℃條件下，真空干燥40-48h。

4.根據權利要求1所述的一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯 復合材料，其特征在于，在所述步驟3中，將二氧化硅氣凝膠、功能化石墨烯和甲基丙 烯酸甲酯超聲分散均勻，超聲分散時間為1-2h，加入0.02-0.2重量份的過氧化二苯甲酰 超聲分散均勻，超聲分散時間為3-10min。

5.根據權利要求1所述的一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯 復合材料，其特征在于，在所述步驟3中，首先將反應溫度保持在引發溫度，引發溫度 為70—80攝氏度，聚合2h后，將分散液在45—50℃下聚合24h，再將分散液依次在80℃， 90℃，100℃下分別反應2h，在聚合過程中采用攪拌或者超聲方式，將二氧化硅氣凝膠均 勻分散在共聚體系中。