[发明专利]一种防静电有机玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗静电功能材料的制备方法。

背景技术

有机玻璃，缩写为：PMMA（Polymethylmethacrylate），化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。表面光滑、色彩艳丽，比重小，强度较大，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能好，隔声性好。可分管形材、棒形材、板形材三种。PMMA是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，具有高度透明性，比重小，有一定的耐冲击强度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。具有良好的电绝缘性能、化学稳定性和耐老化性，常温下有较高的机械强度及良好的抗潮湿性能，并且质量轻，易于加工，透光率高，因此在仪器、仪表零件、汽车配件、工艺制品、电器绝缘材料以及建筑装饰材料等方面得到了广泛应用。但是由于其良好的电绝缘性能给某些应用方面也带来一些问题，即在加工、运输和应用过程中由于其他物体的摩擦或在剥离时，会在材料表面产生静电积累，这种静电积累会导致吸尘，影响材料外观。如果用做家用电器如电视录放机等的屏幕则产生静电积累还会影响电器性能。因此如何减弱或消除这种材料表面的静电积累以及防止材料表面产生静电一直是高分子材料研究领域中的热门话题。目前对高分子材料进行抗静电处理的方法最常用且行之有效的方法是使用抗静电剂来降低材料的表面电阻率。

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10^-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制备导电或抗静电复合材料，本发明将其作为防静电组分制备防静电有机玻璃。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的有机玻璃的抗静电性能较低的技术问题，而提出一种石墨烯改性抗静电有机玻璃的制备方法。本发明是将石墨烯改性后与甲基丙烯酯甲酯（MMA）进行本体聚合，生产防静电有机玻璃板。

在甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体聚合中，由于发热而产生气体只能得到有气泡的聚合物。如果选用其它聚合方法（如：悬浮聚合等）由于杂质的引入，产品的透明度都远不及本体聚合方法。因此以MMA进行本体聚合时为了解决散热，避免自动加速作用而引起的爆聚现象，以及单体转化为聚合物时由于比重不同而引起的体积收缩问题，工业上或实验室目前多采用高温预聚合，预聚至约10%转化率的粘稠浆液，预聚物）后，再将其注入模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到93～95％，最后在100℃下高温聚合至反应完全。安全渡过危险期，最后脱模制得有机玻璃平板，所以本发明是将石墨烯进行功能化改性后，再与甲基丙烯酸甲酯共聚，采用分段可控聚合的浇铸法制备防静电有机玻璃。具体发明内容如下：

1.本发明一种防静电有机玻璃的制备方法按以下步骤进行：

步骤一：官能化石墨烯制备

将氧化石墨烯或石墨烯分散到丙烯酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯的本体或其良性溶剂中，在氮气及阻聚剂的保护下，在30-150℃及催化剂的作用下进行偶联反应1-15小时，经离心分离或减压蒸馏除去溶剂及残余单体，再经多次碱洗、水洗、溶剂洗涤得到官能化石墨烯；

步骤二：预聚合反应