提高有机玻璃耐热性的研究进展

提高有机玻璃耐热性的研究进展

张谢天

四川轻化工大学 610100

摘 要：有机玻璃（PMMA）属于典型无定型的高分子化学材料，其耐热性要想获得改善的最佳手段即为减少大分子的链段活动。依据此种基础原理，在PMMA维持原有功能，尤其是透明性的基础下，选用以下几种方式实现PMMA耐热性的全面提升。因此，本文通过增强链段的刚性，增加交联剂，强化高分子链间相互之间的作用力等相关方式，促进PMMA耐热性的有效提高。

关键词：有机玻璃 耐热性 研究进展

透明性高分子材料当中非常关键的一种材料即为甲基丙烯酸甲酯聚合物，就是所谓的有机玻璃（PMMA）。其把本身的优良性能较多，比如，具有良好地化学稳固性，均衡的物理机械功能，良好地电绝缘性、耐候性、加工性、优异的光学性，相较普通的无机玻璃，PMMA的透光率明显高于10%或以上，并且质地轻韧等，因此，在农业、光学仪器、建筑行业、航空企业等领域中广泛地使用。但是PMMA的缺点有应用中温度较低、耐热性不强、吸水率较高、耐磨损性不强、耐有机溶剂率不强等，上述缺点都会对其的应用范围造成限制。对于此种缺点有关行业进行了诸多改性方面的研究，以此来实现PMMA运用范围的有效扩大。

1.链段刚性的合理增加

有机玻璃作为典型无定型的高分子化学材料，要想改善其的耐热性最佳手段即为减少大分子的链段活动。依据此种原理，在使有机玻璃维持原有功能，尤其是透明性功能的基础下，选用以下几种方法实现有机玻璃耐热性的进一步提高。

1.1将大体积刚性侧链引进有机玻璃的主链上

在有机玻璃主链上将大体积侧链引进，能够对主链旋转发挥抵制作用，使链的活动性降低，进而促进有机玻璃耐热性的有效提高。大体积侧基的引入方法一般都会将甲基丙烯酸甲酯当成主要的单体，二者共聚才能获得耐热性的有机玻璃。我国经常使用的第二单体具备甲基丙烯酸环已基酯、甲基丙烯酸对氯苯酯、甲丙烯酸苯酯、甲丙烯酸双环戊烯酯等，这些都具备着巨大的基团烯类单体和MMA共聚获得的共聚物既能显著提升耐热性，并且维持有机玻璃的优良光学性，但是使用数量不可以过大，不然势必会明显减少PMMA的抗冲击能力。

1.2将环状结构引进有机玻璃的主链上

将环状结构在有机玻璃主链上引入，不仅能够使主链变得非常僵硬，还能增大其刚性，对于链段活动性具备很大的抑制效用。相较上述巨大的侧基，主链之中的环状结构不仅可以促进PMMA耐热性的明显提高，还不会使其力学性能显著下降，因此，此种方法不失为促进PMMA耐热性有效提高的最佳方法，可以通过以下途径来实现。（1）环状结构和MMA进行单体共聚；（2）对高分子侧链反应的充分利用。

另外，MMA－t－BuMA、MMA－MAA－t－BuMA共聚物、MMA－AA共聚物等都能经过真空热处理之后，在聚合物的主链上实现六元环酸酐结构的生成。

包含六元环酸酐结构的单元聚合物深入和尿毒、氨或者伯胺反应，能持续生产具备戊二酰亚胺构造的单元聚合物，因为六元环结构处于主链上，因此提出过聚合物的优良耐热性，并且其的耐热性会随着酰亚胺化的程度及反应剂的不同类型而出现变化。

2.交联剂的合理加入

交联剂的加入能够让线性结构的单元聚合物变成体型构造，进而促进PMMA机械强度、耐热性、表面能耐磨损性的有效提高。交联剂的种类繁多，如环氧类交联剂、二乙烯基类交联剂、丙烯酸类交联剂等等。

交联剂的加入虽说能够提升PMMA的耐热性，增加其硬度，但是随着交联剂的逐渐增加，聚合物会慢慢趋于脆性化，其的冲击强度也会降低，成型加工变得越来越困难，因此，需要掌握好量交联剂的加入量。

3.高分子链间互相作用力的有效增强

高分子链间互相作用力的增强，就是高分子链间产生副价交联，相较主价交联副价交联不仅能促进聚合物中一些物理机械功能的有效提高，还能维持聚合物线性构造，不会对其加工成型性能造成影响。运用副价交联促进PMMA耐热性提高的重要方法作为高分子链间产生的氢键。待MMA和具备活动氢原子单体实现共聚的同时，活泼原子就会和MMA羰基上氧原子产生的氢键。具备活性氢原子单体具体包括一些酰胺类与羧酸类的化合物。

上述都是促进有机玻璃耐热性得以提高的有效途径，另外，还可以使用转变MMAa位上取代基，选用MMA和有机金属盐的共聚方法。如5%-20%含量的氟代甲基丙烯酸甲酯和MMA共聚物软化点的温度从120摄氏度增长到138摄氏度；有机钆玻璃的热稳固性及耐溶剂性较强，待钆元素的含量是10%的时候，此种玻璃的化温度是133摄氏度，并且具有良好地透光性；有机钡玻璃的热变形温度明显高于一般玻璃的10%。

结束语：

总而言之，提升PMMA的耐热性途径众多，每种途径都具备自己的优势与缺势，每一种途径都具备自身的优势与缺势，有些途径在促进PMMA耐热性提高、维持透明性的同时，会降低其它性能，为促使PMMA耐热性与其它性能共同获得改善，需要对多种改性方式同时运用，进而加大其的应用范围，如MMA－PhMI－MAA共聚，进而促进经济效益的有效提高。PhMI主要的作用就是促进其耐热性获得改善，MAA主要作用即为促进其折光率提升与阿贝值减少，这样才能将PhMI当做主单体，将MAA当做副单体，获得三元共聚物既能提升有机玻璃的耐热性，还能提升其的折光率；MMA－PhMI－MAA共聚，因NMA属于疏水性单体，这样获取的单元共聚物就会具备低吸湿性与高耐热性，MMA－Ph-Ml－NMA共聚物的维卡软化点温度高达137摄氏度，吸水概率大约低于有机玻璃的25%，其它功能和有机玻璃类似。当前我国专业的外科学研究人员正在努力探索，争取研究出综合方面性能较高的有机玻璃，进而加大有机玻璃的运用范畴，进而实现我国经济效益与社会效益的全面提高。

参考文献：

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