[发明专利]高耐热聚甲基丙烯酸甲酯树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制备方法领域，具体涉及一种高耐热聚甲基丙烯酸甲酯树脂的制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，是一种丙烯酸酯类聚合物，它具有许多优异的性能，诸如：高透光性，质轻，易加工成型，尺寸稳定性、耐候性、电绝缘性良好，且不易着色等等；因此，广泛应用于航空，建筑，装潢，光学仪器等领域。然而，自由基聚合PMMA的玻璃化转变温度较低，仅为105℃，且通常在150℃便开始热降解。这使得聚合物不仅在生产加工的过程中容易受热降解，而且在使用的过程中容易变形，严重地限制了它的应用范围。通常在大分子主链、侧链引入环状结构，用氟、氯、硝基、氰基取代α位上的甲基以及共聚有机金属盐提高PMMA树脂耐热性。但是这会增加聚合的难度和生产成本，同时也降低聚合物的加工性，透光性。然而，通过构建分子间氢键的方法将甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺等酰胺类同系物与甲基丙烯酸甲酯共聚既可以提高PMMA树脂的耐热性，同时也可以保留PMMA优异透光性，加工性。

采用传统共混的方法将合成的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酰胺共聚物和甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸共聚物通过熔融共混制得耐热性很好PMMA树脂复合材料，但共聚物的制备耗时长，这严重影响PMMA树脂的生产效率，同时甲基丙烯酸与甲基丙烯酰胺在脱挥过程中容易发生交联，从而影响产品的性能(参见中国专利CN 102391602 A)。而采用本体聚合将甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酰胺通过共聚也可以制备耐热性PMMA树脂，但低温聚合时，甲基丙烯酰胺在甲基丙烯酸甲酯中的溶解度很小，这会使得聚合反应不能在均相体系中进行。同时，采用本体聚合的方法制备甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酰胺共聚物容易产生凝胶，这使得PMMA树脂的加工等性能下降。采用溶液聚合，以二恶烷作溶剂，通过低温聚合制备甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酰胺共聚物，但是二恶烷有毒，大量使用时会严重威胁身体健康，沸点较高，且聚合后处理过程比较复杂，使得该方法不适于大规模批量生产高耐热的PMMA树脂。另外，低温聚合时反应效率很低，耗时长(参见Polymer，2003,44(22)：6873，Chang FC等)。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的聚甲基丙烯酸甲酯树脂的制备方法后处理工艺复杂、溶剂有毒且产品性能差的问题，而提供一种高耐热聚甲基丙烯酸甲酯树脂的制备方法。

本发明提供的一种高耐热聚甲基丙烯酸甲酯树脂的制备方法，采用连续溶液聚合，包括：

步骤一：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺单体、溶剂、引发剂和链转移剂混合，形成混合溶液，将混合溶液经过加料泵连续注入到反应釜中，在100～160℃下进行聚合反应3～4小时，得到反应混合物；

步骤二：开动出料熔体泵和脱挥挤出机，将步骤一得到的反应混合物从反应釜经过出料熔体泵进入到脱挥挤出机中进行脱挥，同时开动加料泵，调节加料量与出料量，使加料速度和出料速度保持一致，得到聚甲基丙烯酸甲酯树脂。

优选的是，所述的丙烯酰胺单体选自甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-萘基甲基丙烯酰胺、N-对硝基苯基甲基丙烯酰胺或N-对氯苯基甲基丙烯酰胺中的一种。

优选的是，所述的溶剂为乙醇。

优选的是，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁氰基甲酰胺、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁酯中的一种。

优选的是，所述的链转移剂选自正丁硫醇、异丁硫醇、正十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇中的一种。

优选的是，所述的步骤一的混合溶液中，按照重量份数计，包括：

甲基丙烯酸甲酯60～95份、丙烯酰胺单体5～40份、溶剂10～50份、引发剂20×10^-6～10×10^-4份和链转移剂0～10×10^-4份。

优选的是，所述的脱挥挤出机前段温度为160～190℃，中段温度为190～220℃，末端温度为180～210℃。

优选的是，所述的脱挥时间为1～3min。

本发明的有益效果