聚甲基丙烯酸甲酯

1、1聚甲基丙烯酸甲酯的研究聚甲基丙烯酸甲酯的研究摘要:從聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和表面三個層次分別介紹了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的各種改性研究途徑及進展。關(guān)鍵詞:聚甲丙烯酸甲酯，鏈結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，表面改性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)俗稱有機玻璃是一種性能優(yōu)越的透明材料。與無機硅玻璃相比它質(zhì)輕性韌透光率高且機械性能高而均衡。有機玻璃還是一種非常美觀的材料具有良好的加工性能。因此PMMA已迅速發(fā)展并廣泛應用到航空、建筑、農(nóng)業(yè)、光學儀

2、器等領(lǐng)域。如在建筑領(lǐng)域有機玻璃是頗受歡迎的建筑裝飾材料廣泛用于建筑物層頂、隔間、腰板、門、天花板、吊燈、燈箱廣告牌等用它成型制成的浴缸等衛(wèi)生潔具正越來越受到人們的喜愛。聚甲基丙烯酸甲酯的改性就是對聚合物的結(jié)構(gòu)進行某些調(diào)整和改變從而使高聚物的某些性能得以改善和提高。所有高聚物材料的改性工作都是著眼于高聚物的三個結(jié)構(gòu)層次即通過改變高聚物的分子鏈結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及表面來達到改性的目的。聚甲基丙烯酸甲酯的改性工作同樣如此。1改變聚合物的分子鏈

3、結(jié)構(gòu)分子鏈結(jié)構(gòu)的改變一般都是通過共聚反應來實現(xiàn)的。反應后或是引入新基團取代側(cè)基成側(cè)鏈或是形成交聯(lián)或是生成多元共聚物。改變側(cè)鏈結(jié)構(gòu)引入新酯基酯基碳原子的數(shù)目和它們的結(jié)構(gòu)對聚合物有較大的影響。延長酯基碳鏈能生成柔軟、耐寒的聚合物。碳鏈的增長使得分子鏈間的距離擴大作用力減小從而使聚合物的沖擊強度、伸長率等有所提高。表1列出了不同酯基對聚合物脆折點的關(guān)系。同時碳鏈異構(gòu)或引入環(huán)狀酯基、芳香性酯基能提高聚合物的強度和耐熱性。例如引入對氯苯酯得到的聚

4、甲基丙烯酸對氯苯酯其熱分解溫度提高到296℃到410℃分解完畢。而它的軟化點(116℃)比聚甲基丙烯酸甲酯的軟化點(105℃)高出10℃之多。當甲基丙烯酸對氯苯酯92份與甲基丙烯酸甲酯8份以過氧化月桂酰共聚時其軟化點可高達130℃。另外諸如甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸多環(huán)降冰片酯(NMA)、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸金剛烷酯(AdMA)、甲基丙烯酸異冰片酯(IBMA)等單體都可提高PMMA的強度3度及表面耐磨性。主價交聯(lián)劑一般是一些多官

5、能團單體和有機金屬鹽。多官能團單體與MMA交聯(lián)共聚許多單體如烯丙脂類、二乙烯基類、環(huán)氧類以及以甲基丙烯酸封端的聚酯、聚醚、聚氨基甲酸酯的預聚物都可作為交聯(lián)劑與MMA共聚但加入量不宜太多。由于分子鏈之間形成低度交聯(lián)增加了鏈間的作用力及分子鏈的剛性從而一定程度上提高了共聚物的耐熱性及硬度。袁金穎等以二乙烯基苯作為主價交聯(lián)劑研究有機玻璃的表面硬度結(jié)果表明交聯(lián)劑的引入對表面硬度的提高有利但過量(大于6%)則會使材料出現(xiàn)缺陷。臺會文等利用脂肪族二

6、異氰酸酯與二縮三乙二醇及甲基丙烯酸羥乙酯反應得到的大分子單體再與甲基丙烯酸甲酯進行交聯(lián)共聚制得一種新型熱固性透明材料。研究表明采用適當?shù)呐浔瓤墒共牧暇哂辛己玫谋砻嬗捕取_擊強度及透光率。有機金屬鹽與MMA交聯(lián)共聚金屬氧化物或無機鹽與MMA反應可得甲基丙烯酸金屬鹽之后再與MMA共聚就可在高分子鏈中引入金屬元素。聚合物分子鏈中金屬元素的引入使分子鏈間形成二維甚至三維交聯(lián)從而提高材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、表面硬度、機械強度及折光指數(shù)。國內(nèi)外先后開

7、展了含錫、鉛、鋇、鎘、鏑、釓等金屬元素中的一種或多中的透明樹脂材料研究。如張光祥等由碳酸釓和MMA制得甲基丙烯酸釓在辛酸和丙二醇存在下與MMA共聚得到有機釓玻璃。實驗表明有機釓玻璃具有很強的耐溶劑性熱穩(wěn)定性較高的形變溫度(釓含量為10%時Tg達133℃)以及X、γ射線及熱中子輻射屏蔽性能具有良好的耐輻照性能和透光性能。另據(jù)資料報道有機鋇玻璃熱變形溫度比普通有機玻璃高10℃左右有機鋅玻璃含適當比例鋅元素時Tg可高達150℃。形成副價交聯(lián)就

8、是引入一些基團使分子間的作用力增大從而達到提高聚合物的熱穩(wěn)定性和某些強度的目的。副價交聯(lián)保持了聚合物的線形結(jié)構(gòu)對其成型加工性能影響較小所以這方面的研究比較活躍。副價交聯(lián)的形成可通過與含有羰基、酰胺基的單體或其它極性單體共聚來實現(xiàn)。含有羰基、酰胺基等的單體與MMA共聚能使共聚物分子鏈間形成相當數(shù)量的氫鍵增強了分子鏈間的作用力。聚合物的熱穩(wěn)定性和表面硬度等性能得以提高。一般形成的氫鍵數(shù)量越多分子間的作用力越大熱穩(wěn)定性和某些力學性能也相應有所