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高透光率韧性有机玻璃的制备与研究

郭瑞强  
【摘要】:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种重要的有机透明材料,它具有优异的光学性能,化学稳定性,耐候性和电绝缘性,但其质脆,抗冲强度低限制了它的应用。 本文首先用本体法合成了一系列苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈的共聚物。通过红外光谱法,动态力学分析法和阿贝折光仪对材料的组成、结构和折光指数的关系进行了研究。研究表明:单体配比对材料的折光指数有明显影响,这是因为每一种单体单元的折光力不同,高折光力的单体单元含量高则材料的折光指数就高,反之就低。有极性单体参与共聚时,材料折光指数的实测值与理论值可能会出现较大偏差。 采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯为单体,分别用1,4-丁二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸烯丙酯为交联剂,通过多步种子乳液聚合法合成了PMMA/P(BA-St)/PMMA(ACR改性剂)和增韧的有机玻璃树脂。在对共聚物折光指数的研究基础上,采用高分子设计的方法,通过使橡胶层与基体折光指数相匹配,使改性后的材料的透光率得以保持。 借助TA-2000热分析仪,动态力学分析仪(DMA),XWB-300F型维卡软化点温度测定仪,毛细管流变仪等手段分别对改性后材料的热稳定性、动态力学性能、维卡软化点温度、流变性能等进行了测试和表征。通过动态光散射粒径分析仪,TEM考察了ACR或增韧的PMMA复合胶乳粒子的形态结构。借助球形浊度计对材料的透光率和雾度进行了表征。 研究表明:增韧的有机玻璃树脂的缺口冲击强度随橡胶相含量的增加而显著提高,拉伸强度则相应的下降。共混材料的维卡软化温度随ACR的增加而略有增加;复合树脂的维卡软化温度比纯PMMA略有下降;ACR的加入使得树脂的流动性能增加;复合树脂的透光率与纯PMMA的透光率相当;电镜照片显示:ACR呈现明显的核壳结构,并且增韧橡胶粒子均匀分散于基体之中。


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