專利名稱：一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料，尤其涉及一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合 薄膜的制備方法。
背景技術：
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱有機玻璃)是一種廣泛應用的透明性優良 的高分子材料，具有美麗的質感和超群的耐候性。它的透光率比普通玻璃高10% 以上，且質輕堅韌，易于成型加工，還能進行挫切等二次加工，因而被廣泛應用于 航空、汽車、船舶、照明、電子儀表、光學儀器、醫療器械、建材和文化用品等領 域。雖然有機玻璃具備上述諸多優點，但其使用溫度較低、耐熱性較差的缺點限制 了它的應用范圍。因此，對有機玻璃加以改性以提高其耐熱性是非常重要的工作。
填充無機剛性粒子是提高有機玻璃耐熱性的有效方法，該方法不僅可以改善 其耐熱性，提高使用溫度，還可以提高其表面硬度，改善耐磨性。大尺度的無機粒 子會影響材料的透明度，從而利用納米復合技術制備高耐熱性PMMA成為材料科 學工作者的熱門研究課題。
目前，已有大量的文獻報道PMMA/蒙脫土納米復合材料，然而這些報道多使 用有機蒙脫土，如季銨鹽，烷基銨鹽，共聚單體或高活性化合物改性蒙脫土。這些 制備方法存在成分復雜、操作繁瑣等問題，而且小分子的加入降低了材料的熱穩定 性。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種工藝合理、操 作方便、成分簡單的透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法。 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現
一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1) 將蒙脫土分散于去離子水中，在50 9(TC攪拌2 6小時，得到蒙脫土懸 浮液，備用；
(2) 將聚甲基丙烯酸甲酯溶解于溶劑中制成聚甲基丙烯酸甲酯溶液；
(3) 將上述蒙脫土懸浮液和聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合均勻，在溫度低于150 'C下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜，該薄膜中蒙脫 土含量大于Owt%，小于等于10wt%。
所述的蒙脫土懸浮液的濃度為0.01wt% 5wt%。 所述的聚甲基丙烯酸甲酯溶液的濃度為0.01wt%~20wt%。 所述的蒙脫土包括陽離子交換能力大于45 mequiv *100 g"的原土。 所述的聚甲基丙烯酸甲酯包括工業級聚甲基丙烯酸甲酯。 所述的溶劑包括丙酮、四氫呋喃、N， N-二甲基甲酰胺或N， N-二甲基乙酰胺。 與現有技術相比，本發明工藝合理，操作簡單，利用溶液共混法將聚甲基丙烯 酸甲酯和蒙脫土共混澆鑄成納米復合薄膜，該薄膜成型方便，厚度可調控，具有透 明度高、耐熱性好、使用溫度高等優點，可以廣泛地應用于外飾材料和光學材料等 行業。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。 實施例1
一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，該方法包括以下 步驟
(1) 將蒙脫土 (陽離子交換能力為85m叫uiv'100 g")分散于去離子水中， 濃度等于2wtn/Q，在7(TC攪拌4小時；
(2) 將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解于N， N-二甲基甲酰胺中制成
濃度等于5wtn/o溶液；
(3) 將上述PMMA溶液和蒙脫土懸浮液按質量比(100:0; 97.5:2.5; 95:5; 91:9; 82:18; 78:22)混合均勻，在溫度低于12(TC下澆注、揮發溶劑制得透明 耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜(厚度0.2mm)，薄膜中蒙脫土含量為Owt%，lwt%， 2wt%, 4wt%， 8wt。/o和10wt%。
與蒙脫土含量為0wt。/。相比，聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜透光率得到較 好的保持，耐熱性和使用溫度都有較大幅度的提高，性能如表l所示-表1.實施例1的聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的性能
編號Owt%lwt%2wt%4wt%8wt%10wto/o
《 。°237.3282.8284.5285.4286.9289.8
7譜％( c)256.3327.1329.7333.5337.8339.2
rg(。c)88.293.2103.5112.6120.9123.4
透光率(％)96.196.094.893.192.091.6
注7^%和7^%分別表示氮氣氛圍下熱失重為5wt。/。和10wtM時的熱分解溫度, 4為玻璃化轉變溫度，數值為DSCl(TC/min升溫所測，下同。
實施例2
一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，該方法包括以下 步驟
(1) 將蒙脫土原土 (陽離子交換能力為100m叫uiv ，100 g")分散于去離 子水中，濃度等于4wtM，在5(TC攪拌6小時；
(2) 將工業級聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解于丙酮中制成濃度等于 10wtn/。溶液；
(3) 將上述PMMA溶液和蒙脫土懸浮液按質量比(100:0; 97.5:2.5; 95:5; 91:9; 82:18; 78:22)混合均勻，在溫度25'C下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱聚 甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜(厚度O.lmm)，薄膜中蒙脫土含量為Owt%， lwt%， 2wt%， 4wt%， 8wt。/o和10wt%。
與蒙脫土含量為OwtW相比，聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜透光率得到較 好的保持，耐熱性和使用溫度都有較大幅度的提高，性能如表2所示
表2.實施例2的聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的性能
編號Owt%lwt%2wt%4wt0/08wt%10wt%
237.3262.3265.5267.4271.9279.2
T^/腦(c)256.3323.1327.9331.5336.3337.1
rg(。c)88.293.195.4102.5110.8113.7
透光率(％)96.193.693.292.191.390.1
實施例3
5一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，該方法包括以下 步驟
(1) 將蒙脫土原土 (陽離子交換能力為120mequiv '100 g")分散于去離 子水中，濃度等于5wt。/Q，在90。C攪拌2小時；
(2) 將工業級聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解于四氫呋喃中制成濃度
等于20wtn/。溶液；
(3) 將上述PMMA溶液和蒙脫土懸浮液按質量比(100:0; 96:4; 92.5:7.5; 85.7:14.3; 74:26; 69:31)混合均勻，在溫度4(TC下澆注、揮發溶劑制得透明 耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜(厚度0.2mm)，薄膜中蒙脫土含量為Owt%， lwt%， 2wt%， 4wt%， 8wt。/o和10wt%。
與蒙脫土含量為OwtM相比，聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜透光率得到較 好的保持，耐熱性和使用溫度都有較大幅度的提高，性能如表3所示 表3.實施例3的聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的性能
編號Owt%lwt%2wt%4wt%8wt%10wt%
237.3264.8265.5275.4276.4279.6
256.3316.1328.7330.5334.8338.2
rg(°c)88.294.2105.5113.6117.9124.9
透光率(％)96.194.392.592.191.090.6
實施例4
一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，該方法包括以下 步驟
(1) 將蒙脫土原土 (陽離子交換能力大于45mequiv'100g")分散于去離 子水中，濃度等于3wto/0，在70。C攪拌4小時；
(2) 將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解于N， N-二甲基乙酰胺中制成 濃度等于15wtW溶液；
(3) 將上述PMMA溶液和蒙脫土懸浮液按質量比(100:0; 95:5; 91:9; 83:7; 70:30; 65:35)混合均勻，在溫度14(TC下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱 聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜(厚度0.2mm)，薄膜中蒙脫土含量為Owt%， lwt%， 2wt%， 4wt%， 8wt。/o和10wt%。
與蒙脫土含量為OwtM相比，聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜透光率得到較
好的保持，耐熱性和使用溫度都有較大幅度的提高，性能如表4所示 表4.實施例4的聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的性能編號0wt%lwt%2wt0/o4wt%8wt%10wt%
237.3283.4286.3285.6287.8290.2
256.3327.3329.4333.7337.9339.6
rg(。c)88.294.4104.6113.5121.2123.7
透光率(％)96.196.095.894.193.092.6
實施例5
一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，該方法包括以下步
驟
(1) 將蒙脫土 (陽離子交換能力為85m叫uivl00 g")分散于去離子水中， 濃度等于0.01wtM，在70'C攪拌4小時；
(2) 將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解于N， N-二甲基甲酰胺中制成 濃度等于5wtn/。溶液；
(3) 將上述PMMA溶液和蒙脫土懸浮液按1:5混合均勻，在溫度低于12(TC
下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜(厚度0.2mm)，
薄膜中蒙脫土含量為lwt%._
編號_Owt%_lwt%_
r黒(。C) 237.3 281.4 r墨(。C) 256.3 326.2 rg(°C) 88.2 93.4 透光率(％)__^_
與蒙脫土含量為owty。相比，聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜透光率得到較 好的保持，耐熱性和使用溫度都有較大幅度的提高。 實施例6
一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，該方法包括以下步
驟
(1) 將蒙脫土原土 (陽離子交換能力為100mequivl00g")分散于去離子 水中，濃度等于4wt。/。，在5(TC攪拌6小時；
(2) 將工業級聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解于丙酮中制成濃度等于 0.01wt。/。溶液；
(3) 將上述PMMA溶液和蒙脫土懸浮液按3600:1混合均勻，在溫度25°C 下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜(厚度0.1mm)，薄膜中蒙脫土含量為10wt%。_
編號_0wt%_10wt%_
T蘊(。C) 237.3 292.2 r扁(。C) 256.3 338.6 7XC) 88.2 125.7 透光率(％)__^_
與蒙脫土含量為0wtn/。相比，聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜透光率得到較
好的保持，耐熱性和使用溫度都有較大幅度的提高。
權利要求
1.一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將蒙脫土分散于去離子水中，在50～90℃攪拌2～6小時，得到蒙脫土懸浮液，備用；(2)將聚甲基丙烯酸甲酯溶解于溶劑中制成聚甲基丙烯酸甲酯溶液；(3)將上述蒙脫土懸浮液和聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合均勻，在溫度低于150℃下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜，該薄膜中蒙脫土含量大于0wt％，小于等于10wt％。
2. 根據權利要求1所述的透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方 法，其特征在于，所述的蒙脫土懸浮液的濃度為0.01wt%~5wt%。
3. 根據權利要求1所述的透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方 法，其特征在于，所述的聚甲基丙烯酸甲酯溶液的濃度為0.01wtc/ 20wto/0。
4. 根據權利要求1所述的透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方 法，其特征在于，所述的蒙脫土包括陽離子交換能力大于45 mequiv *100 g"的原土。
5. 根據權利要求1所述的透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方 法，其特征在于，所述的聚甲基丙烯酸甲酯包括工業級聚甲基丙烯酸甲酯。
6. 根據權利要求1所述的透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方 法，其特征在于，所述的溶劑包括丙酮、四氫呋喃、N， N-二甲基甲酰胺或N， N-二甲基乙酰胺。
全文摘要
本發明涉及一種透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜的制備方法，包括將蒙脫土分散于去離子水中，在50～90℃攪拌2～6小時，得到蒙脫土懸浮液，備用；將聚甲基丙烯酸甲酯溶解于溶劑中制成聚甲基丙烯酸甲酯溶液；將上述蒙脫土懸浮液和聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合均勻，在溫度低于150℃下澆注、揮發溶劑制得透明耐熱聚甲基丙烯酸甲酯納米復合薄膜，該薄膜中蒙脫土含量大于0wt％，小于等于10wt％。與現有技術相比，本發明工藝合理，操作簡單，利用溶液共混法將聚甲基丙烯酸甲酯和蒙脫土共混澆鑄成納米復合薄膜，成型方便，厚度可調控，具有透明度高、耐熱性好、使用溫度高等優點，可以廣泛地應用于外飾材料和光學材料等行業。
文檔編號C08J5/18GK101633740SQ200810040840
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月22日 優先權日2008年7月22日
發明者吳同飛, 楊桂生 申請人:上海杰事杰新材料股份有限公司