[發(fā)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(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510319320.8
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN105566585A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李洪彥;劉洪麗;李桂茹;李婧;李亞靜;程林
• 申請（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 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(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑保溫隔熱材料領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種高抗沖、高強度、高隔 熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

建筑物能耗中透明圍護結(jié)構(gòu)的熱量損失占很大比重，其原因很大程度上源自建筑物 玻璃構(gòu)件的低隔熱性。特別是在環(huán)境和能源問題日趨嚴峻的當下，提高建筑透明圍護結(jié) 構(gòu)的保溫隔熱水平，努力推進建筑節(jié)能，對于改善建筑熱環(huán)境、減輕環(huán)境污染、保護地 球資源和生態(tài)環(huán)境均具有較為深刻的意義。其實人們很早就意識到建筑透明圍護結(jié)構(gòu)散 熱量大這個問題，提出了一些提高玻璃構(gòu)件隔熱性的方法，比如中空或真空玻璃、熱反 射玻璃、Low-E玻璃和貼膜玻璃等。但是這些方法并未從根本上解決透明圍護結(jié)構(gòu)散熱 的問題，或者說是這些玻璃構(gòu)件的保溫隔熱方法還遠未達到我們的預(yù)期(劉念雄，秦佑 國，建筑熱環(huán)境，清華大學(xué)出版社，2005)。

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，簡稱PMMA，英文Acrylic)，又稱做 壓克力或有機玻璃，它的鑄板聚合物的數(shù)均分子量一般為2.2×104，相對密度為1.19～ 1.20，折射率為1.482～1.521，吸濕度在0.5％以下，玻璃化溫度為105℃。具有高透明度， 低價格，易于機械加工等優(yōu)點，是平常經(jīng)常使用的玻璃替代材料。PMMA的導(dǎo)熱系數(shù)約 為0.2W/m.K，距離建筑保溫隔熱要求相去甚遠，與此同時，PMMA材料機械強度、抗 沖擊性能等仍然有可提升的空間(馬占鏢，甲基丙烯酸酯樹脂及其應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版 社，2002；厲蕾，顏悅，丙烯酸樹脂及其應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2012)。

二氧化硅氣凝膠是一種新型低密度、透明、結(jié)構(gòu)可控的納米多孔材料。與傳統(tǒng)二氧 化硅顆粒相比，二氧化硅氣凝膠具有連續(xù)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有低密度、高空隙率、高 比表面積等結(jié)構(gòu)特點(不同硅源制備二氧化硅氣凝膠的研究進展，王妮等，材料導(dǎo)報A： 綜述篇，2014年第28卷第1期，42-45)。同時具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，常溫常壓下 導(dǎo)熱率極低，是目前已知的導(dǎo)熱率最低的固體材料，在建筑保溫隔熱領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng) 用前景。

石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％ 的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達5300W/m.K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過 15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約1Ω.m，比銅或銀更低，是理 想的復(fù)合材料補強與功能化材料(朱宏偉，徐志平，謝丹等，石墨烯:結(jié)構(gòu)、制備方法與 性能表征，清華大學(xué)出版社，2011)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透 光聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料及其制備方法，旨在采用超級絕熱材料二氧化硅氣凝膠與 片狀納米材料石墨烯，對其進行表面化學(xué)狀態(tài)調(diào)控，并將其與PMMA本體聚合體系復(fù)合 制備復(fù)合材料，制得的二氧化硅氣凝膠與石墨烯協(xié)同功能化的聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材 料具有高抗沖、高強度、高隔熱、高透光等特點。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種高抗沖、高強度、高隔熱、高透光聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料及其制備方法， 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(zhì)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；

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(zhuǎn)/min， 攪拌時間為5—30min；

在所述步驟1中，加入0.1-1重量份鹽酸攪拌均勻，攪拌速度為150—300轉(zhuǎn)/min， 攪拌時間為5—30min；

在所述步驟1中，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(zhì)的量)；