[发明专利]基于电荷作用的聚甲基丙烯酸甲酯—碳纳米管复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供基于电荷作用的聚甲基丙烯酸甲酯—碳纳米管复合材料及其制备方法，以第二单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵对第一单体甲基丙烯酸甲酯的聚合物基体电荷环境进行调控，两单体通过悬浮聚合方式进行共聚，同时原位添加羧化碳纳米管与共聚产物实现复合，将共聚产物提取后热压成型。本发明以甲基丙烯酸甲酯为基材，采用原位悬浮共聚的方法制备纳米复合材料，实现对基体电荷环境的调控，并加入羧化碳纳米管填充物进行复合，较纯PMMA树脂，拉伸强度得到大幅度提高，成功改善了羧化碳纳米管在基体中的分散性，解决了PMMA材料在机械强度方面存在的问题。

主权项

基于电荷作用的聚甲基丙烯酸甲酯—碳纳米管复合材料，其特征在于：以第二单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵对第一单体甲基丙烯酸甲酯的聚合物基体电荷环境进行调控，带有正电荷的第二单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与第一单体甲基丙烯酸甲酯进行共聚，使得甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与甲基丙烯酸甲酯的共聚物带有正电荷，带负电的羧化碳纳米管与带有正电荷的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与甲基丙烯酸甲酯的共聚物具有静电吸引作用，羧化碳纳米管表面存在π键，羧化碳纳米管表面的π键遇到引发剂产生的自由基时受激发形成自由基生长的活性位点；以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体，通过悬浮聚合制得，在悬浮聚合体系中，水相与油相的体积比为2.5‑4.5，所述油相由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵两种单体组成，甲基丙烯酸甲酯单体的用量为油相质量的92‑97wt％，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的用量为油相质量的3‑8wt％，所述水相由水、羧化碳纳米管、分散剂和表面活性剂组成，其中分散剂的用量为两种单体质量和的2.5‑3wt％，表面活性剂的用量为两种单体质量和的0.1‑0.15wt％，羧化碳纳米管的用量为两种单体质量和的0.0l‑2wt％；按照下述步骤进行：步骤1，在水中加入羧化碳纳米管、分散剂和表面活性剂，超声分散均匀；步骤2，将步骤1制备的液体加入到盛有甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的反应容器中，持续搅拌，通入惰性气体以保持在整个反应器在反应过程中处于惰性气体气氛中，升温至引发剂的引发温度之上，同时加入引发剂以引发聚合，得到甲基丙烯酸甲酯—甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵‑羧化碳纳米管共聚物A，所述引发剂的用量为两种单体质量和的0.8‑1.8wt％；步骤3，将步骤2制备的共聚物A进行过滤和洗涤，烘干后即得共聚物粉末。