[发明专利]甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物的溶剂热聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物的合成方法，尤其涉及一种在高压反应釜中采用溶剂热合成法制备甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物的方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯作为性能优异的透明材料广泛应用在灯具、光学玻璃、光导纤维、各种仪表表盘等。聚甲基丙烯酸甲酯的密度比玻璃低，聚甲基丙烯酸甲酯的相对分子质量大约为200万，是长链的高分子化合物，而且形成分子的链很柔软，因此，其强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7～18倍。所以，拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。聚甲基丙烯酸甲酯的熔点比玻璃的加工温度（约1000℃）低很多。聚甲基丙烯酸甲酯的透光率较高，在可见光下聚甲基丙烯酸甲酯是目前最优良的高分子透明材料，透光率达到92％，比玻璃的透光度高。在紫外光下，石英能完全透过紫外线，但价格高昂，普通玻璃只能透过0.6％的紫外线，但聚甲基丙烯酸甲酯却能透过73％。聚甲基丙烯酸甲酯不能滤除紫外光。

正是由于聚甲基丙烯酸甲酯应用广泛，在某些领域希望赋予它特殊性能，从而需要对聚甲基丙烯酸甲酯进行改性。改性材料的一般方法包括共混、共聚等。共混法经常会出现相容性不好的问题，而共聚方法制备的聚甲基丙烯酸甲酯共聚物在保留了聚甲基丙烯酸甲酯本身性能的同时，还能够改善某些缺点和赋予其新功能。目前合成聚甲基丙烯酸甲酯共聚物的常用方法较多，如通过原子转移自由基溶液聚合反应制备N-乙烯基吡咯烷酮与甲基丙烯酸甲酯的AB型嵌段共聚物（CN 101845128A）；乳液法制备羧基甲基纤维素—甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物（CN 101143915）；悬浮聚合法制备一种丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸甲酯共聚物（CN 102068387A）；溶液法制备了苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物等。

上述现有合成甲基丙烯酸甲酯共聚物的方法或多或少都存在着合成工艺复杂，反应条件苛刻的缺陷，共聚物总类有限，所需操作多等问题，必将会影响到工业化的发展，对于聚甲基丙烯酸甲酯的改性也是有限的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有制备甲基丙烯酸甲酯共聚物技术和其共聚物种类较少的不足，提供一种甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物的溶剂热聚合方法。得到的甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物相比传统的溶液法制得的共聚物共聚比高，而且工艺设备简单，便于大规模生产。

为实现这样的目的，在本发明的技术方案中，采用的制备方法反应机理有别于以往合成甲基丙烯酸甲酯共聚物的方法，将甲基丙烯酸甲酯单体、含硅烷共聚单体、协效共聚单体、引发剂及溶剂混合均匀后，置于高压反应釜中，通入氮气，然后将高压反应釜盖紧，在高温密闭体系中进行反应，控制反应温度和时间，使体系处于亚临界状态，这样使反应物、引发剂和溶剂充分接触而不挥发，反应较完全，然后将产物沉淀、抽滤、洗涤、干燥，即获得高含硅量的甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物的溶剂热聚合方法，包括如下步骤：

a、在高压反应釜中放入的质量百分比为35%～82%的甲基丙烯酸甲酯、15%～34%的含硅烷共聚单体，0～30%的协效共聚单体，0.5～2.0%的引发剂，再放入体积为上述混合物体积1～5倍的溶剂，混合均匀；

b、向高压反应釜通氮气，密封，置于恒温条件下反应，之后取出反应物，冷却；

c、得到的反应物用无水乙醇沉降和洗涤，然后真空干燥至恒重，即得甲基丙烯酸甲酯-硅烷共聚物。

优选的，步骤b中所述向高压反应釜通氮气的时间为3～5分钟。

优选的，步骤b中所述置于恒温条件下反应具体为，将反应釜放置在65～120℃恒温箱中，反应4～12个小时。

优选的，所述的含硅烷共聚单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

优选的，所述的协效共聚单体为马来酸酐、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、油酸、油胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、苯乙烯、9-乙烯基咔唑中的一种或几种的混合物。

优选的，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种的混合物。