[發明專利]納微米級植硅體PMMA復合材料及其制備工藝

有效

• 申請號: 202110826992.3
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113429720B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王先廣;王平;肖玉如;肖宗梁;李冬梅;謝宗茂;李之鋒;丁能文;洪佳斌;王凱;王方哲;周露輝;湯興
• 申請（專利權）人: 江西省礦產資源保障服務中心;江西理工大學;江西省煤田地質局一九五地質隊
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08K9/06;C08K3/36;C08K7/26
• 代理公司: 廣州藍晟專利代理事務所(普通合伙) 44452
• 代理人: 楊曉冰;欒洋洋

本發明公開了納微米級植硅體新型PMMA復合材料及其制備工藝，所述PMMA復合材料包含以下重量份的組分：PMMA填充劑0.1～0.5份、甲基丙烯酸甲酯50～75份和過氧化二苯甲酰0.1～0.2份；其中，所述PMMA填充劑為植硅體粉末，或者所述PMMA填充劑為植硅體粉末和白炭黑粉末，所述植硅體含量為納微米級植硅體新型PMMA復合材料總質量的0.2～0.6％；當所述PMMA填充劑為植硅體粉末和白炭黑粉末，所述植硅體粉體：白炭黑粉體的重量比例為1.5～2.5:1。本發明提供了一種納微米級植硅體新型PMMA復合材料，采用納微米級的植硅體粉體粉末和白炭黑粉體作為填充原料，并輔以粉體改性，提高PMMA制備產品的多元化，同時提高PMMA復合材料的力學性能和熱力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，特別是一種納微米級植硅體PMMA復合材料及其制備工藝。

背景技術

PMMA是市場上廣泛受歡迎使用的高分子材料，別名為有機玻璃；它是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)作為單體，通過自由基聚合而成的高分子塑料，其分子式為CH₂C(CH₃)COOCH₃。PMMA是一種具有高透光度的高分子材料，其密度大約在1.15-1.19g/cm³，是玻璃(2.40-2.80g/cm³)的一半、金屬鋁的43％，具有質輕、價廉，易於成型等優點。有機玻璃分為無色透明、有色透明、珠光壓花、有機玻璃四種，俗稱亞克力，是一種無毒且環保材料，有機玻璃不但在商業、輕工、建筑、化工等方面有廣泛的應用，而且在廣告、裝潢、沙盤模型上應用也十分廣泛，如標牌廣告牌燈箱面板和中英字母面板。除此之外PMMA還具有優越的透明性、光澤性、良好的耐候性、耐化學藥品性、電氣絕緣性、化學穩定性以及機械特性等優越的性能，這使其應用范圍越來越廣泛，并且不斷地應用于高端產業，如光學纖維、防射線PMMA、太陽能光伏電池等。與普通無機玻璃相比，它還具有重量輕和高韌性的特點，且該特性已被廣泛應用于農業、航空、建筑、光學儀器、燈具裝飾等領域。

植硅體粉體是指草本科植物的根系在吸收地下水的同時，吸收了一定量的可溶性二氧化硅，這些二氧化硅經過植物的輸導組織輸送到了莖、葉、花、果實等處，而后在植物細胞間和細胞內沉淀下來，形成非晶質含有機質二氧化硅顆粒，死亡后形成大型植硅體硅礦(粉體)。本次所獲得的植硅體(SiO₂)礦礦粉顆粒非常小，約為100nm～5微米。植硅體硅礦原礦化學成分為：SiO₂77.01-80.54％、Al₂O₃3.03-5.35％、Fe₂O₃1.08-3.73％、CaO 0.07-0.69％、LOI(燒失量)11.96-16.13％、TiO₂約為0.69％；植硅體硅礦原礦礦物成分約為：脈石8％、粘土3％、黃鐵礦0.5％、針鐵礦0.5％、腐植質10％、SiO₂78％。植硅體礦中SiO₂粒度范圍：100nm-5um，多以團聚方式出現。

雖然PMMA廣泛應用于各個方面，但其還是有硬度低、不耐刮傷的缺點，在使用過程中表面易被擦傷，使材料的透明度下降，裝飾效果劣化。又由于PMMA耐熱性較差，限制了其使用范圍。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)應用廣泛但其力學性能及熱力學性能都存在一定缺陷。為提高其性能，前人做了許多研究，其中以無機顆粒、介孔材料以及金屬氧化物作為增強體的研究較多，并取得了較好的效果。本發明以植硅體為原料，對植硅體進行一系列的處理得到植硅體粉體。基于本發明所得高純度植硅體粉體，以植硅體粉體為填料，甲基丙烯酸甲酯(MMA)為原料進行原位聚合得到復合材料，探究植硅體粉體，植硅體粉體與白炭黑按比例混合作為增強體制備復合材料，所得復合材料的性能變化。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種納微米級植硅體PMMA復合材料及其制備工藝，以解決上述技術背景中提出的問題。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：