一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，依次包括以下步骤：将待提纯的过氧化二苯甲酰融于三氯甲烷中，过滤掉杂质，再加入等体积的甲醇待过氧化二苯甲酰结晶析出，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下在真空干燥箱中干燥，避光保存备用；室温下在甲基丙烯酸甲酯中，依次按配方向容器中加入磷酸三苯酯，纳米二氧化锆，N，N—二甲基苯胺，重结晶后的过氧化二苯甲酰进行混合，然后用密封材料将容器口密封，将容器放入30℃水浴锅中，边加热边搅拌，待到容器内溶液粘度增加至250Pa•s，且可以顺利倒出的时候，将溶液浇入事先准备好的模具中，然后在60℃的条件下1h制得试验样品。本发明专利技术制得的阻燃材料具有阻燃性能好，力学性能优良等优点。

Synthesis method of flame retarded polymethyl methacrylate

The present invention provides a method for synthesizing flame retardant polymethyl methacrylate, comprises the following steps: to be purified two benzoyl peroxide into chloroform, impurities are filtered out, then add an equal volume of methanol to two benzoyl peroxide crystallization, filtration, crystal with cold methanol washing at room temperature vacuum drying box for drying, save standby; room temperature in methyl methacrylate, followed by adding three phosphoric acid phenyl ester with the direction of the container, the two nanometer zirconium oxide, N, N - two methyl aniline, two benzoyl peroxide mixture after recrystallization, and then use the sealing materials of the container port sealed containers are placed in 30 DEG C water bath, heating and stirring, increase of solution viscosity to 250Pa - s when the container, and can be easily poured out, the solution is poured into the mold prepared in Then, the sample was prepared by 1H at 60 DEG C. The flame retardant material prepared by the invention has the advantages of good flame retardance and good mechanical performance.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法
本专利技术属于阻燃材料
，尤其是涉及一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法。
技术介绍
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗称有机玻璃,是一种典型的无色透明高分子材料，它具有良好的透明性、耐候性、电绝缘性和加工性能，广泛应用于飞机、汽车、建筑、电子器件、广告照明和室内装饰等方面，尤其是近年来电子产品市场及汽车工业、太阳能行业的快速发展，都在推动PMMA需求大幅增长。PMMA树脂在破碎时不会产生尖锐的碎片，使用安全系数很高。美国、日本等国家和地方已在法律中作出强制性规定，中小学及幼儿园建设中用玻璃必须采用PMMA树脂。我国也加快了城市建设，街头标识、广告灯箱和电话亭中，所用材料中有很大一部分是PMMA树脂。但是PMMA的熔点仅为130—140℃,属于极易燃烧材料(氧指数只有17.3)，并且耐热性较差，当PMMA暴露在高温或火中时,PMMA会被迅速点燃，并发生熔化，滴落现象，同时释放出大量的热和有毒气体，带来较大的火灾隐患，威胁人类生命安全和财产安全，大大限制了PMMA的应用范围。因此，从安全实用的角度出发，如何在保持PMMA优良的物理性能及力学性能的前提下，对其进行阻燃改性，提高PMMA阻燃性能，同时增强其耐热稳定性，具有很重要的理论和实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，制得的阻燃材料具有阻燃性能好，力学性能优良，热释放速率低，而且质量损失率低的优点。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，依次包括以下步骤：(1)在室温下对过氧化二苯甲酰进行重结晶：将待提纯的过氧化二苯甲酰融于三氯甲烷中，过滤掉杂质，再加入等体积的甲醇待过氧化二苯甲酰结晶析出，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下在真空干燥箱中干燥，避光保存备用；(2)试样的制备：室温下在甲基丙烯酸甲酯中，依次按配方向容器中加入磷酸三苯酯，纳米二氧化锆，N，N—二甲基苯胺，重结晶后的过氧化二苯甲酰进行混合，其中甲基丙烯酸甲酯为15～25份，磷酸三苯酯为2～5份，纳米二氧化锆为0.1～1.5份，N，N—二甲基苯胺为0.05～0.1份，过氧化二苯甲酰为0.2～0.8份，然后用密封材料将容器口密封，将容器放入20～35℃水浴锅中，边加热边搅拌，待到容器内溶液粘度增加至100～500Pa·s，且可以顺利倒出的时候，将溶液浇入事先准备好的模具中，然后在50～70℃的条件下0.5～2h制得试验样品。作为优选，所述步骤(2)中甲基丙烯酸甲酯为19.35份，磷酸三苯酯为4.59份，纳米二氧化锆为0.24份，N，N—二甲基苯胺为0.09份，过氧化二苯甲酰为0.56份。作为优选，所述步骤(2)中将容器放入30℃水浴锅中，边加热边搅拌，待到容器内溶液粘度增加至250Pa·s。作为优选，所述步骤(2)中将溶液浇入事先准备好的模具中，然后在60℃的条件下1h制得试验样品。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：制得的阻燃材料具有阻燃性能好，力学性能优良，热释放速率低，而且质量损失率低的优点。附图说明图1是不同纳米ZrO2含量对阻燃PMMA氧指数影响。图2是不同纳米ZrO2含量对材料拉伸强度的影响。图3是不同纳米ZrO2含量对材料断裂伸长率的影响。图4是不同纳米ZrO2含量对阻燃PMMA热释放速率影响。图5是的样品1的TG曲线图。图6是的样品2的TG曲线图。图7是的样品3的TG曲线图。图8是的样品4的TG曲线图。图9是的样品5的TG曲线图。具体实施方式如图1至图9所示，本方案依次包括以下步骤：(1)在室温下对过氧化二苯甲酰进行重结晶：将待提纯的6g过氧化二苯甲酰融于24ml三氯甲烷中，过滤掉杂质，再加入等体积的甲醇待过氧化二苯甲酰结晶析出，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下在真空干燥箱中干燥，避光保存备用；(2)试样的制备：室温下在甲基丙烯酸甲酯中，依次按配方向容器中加入磷酸三苯酯，纳米二氧化锆，N，N—二甲基苯胺，重结晶后的过氧化二苯甲酰进行混合，其中甲基丙烯酸甲酯为19.35g，磷酸三苯酯为4.59g，纳米二氧化锆为0.24g，N，N—二甲基苯胺为0.09g，过氧化二苯甲酰为0.56g，然后用密封材料将容器口密封，将容器放入30℃水浴锅中，边加热边搅拌，待到容器内溶液粘度增加至250Pa·s，且可以顺利倒出的时候，将溶液浇入事先准备好的模具中，然后在60℃的条件下1h制得试验样品。实验仪器与试剂本实验中所用的主要仪器列于表1。表1实验仪器本实验中所用的主要试剂列于表2。表2实验试剂实验内容实验方案设计采用本体聚合方法，在MMA中，依次按配方加入TPP，纳米二氧化锆，N，N—二甲基苯胺，BPO进行预聚合，再搅拌均匀，当样品变粘稠时倒入模具中，然后在60℃的环境中进行后聚合。具体见表3。表3阻燃PMMA复合材料配方实验步骤(1)过氧化二苯甲酰的重结晶过氧化二苯甲酰常采用重结晶的方法提纯，为了防止发生爆炸，重结晶操作应在室温下进行。其具体操作是将6g待提纯的BPO融于24mL三氯甲烷中，过滤掉杂质，再加入等体积的甲醇待BPO结晶析出，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下在真空干燥箱中干燥，避光保存备用。(2)试样的制备室温下分别将MMA，BPO，N，N—二甲基苯胺，纳米ZrO2与TPP按照上表的比例加入烧杯进行混合。然后用保鲜膜将烧杯口密封，将烧杯放入30℃水浴锅中，边加热边搅拌。待到烧杯溶液粘度变高，并可以顺利倒出的时候，将溶液浇入事先准备好的模具中。然后在60℃的条件下1h制得实验样条。表征与性能测试氧指数测定氧指数也被叫做极限氧指数(LOI)，它是判断聚合物阻燃性能的一项十分重要的指数。一般情况下，氧指数越高代表聚合物阻燃性能越好。氧指数的测定原理是把一定尺寸的试样垂直夹在透明燃烧筒内，筒内按照一定比例通入氧氮气流。然后点燃试样的上端，观察试样燃烧现象，并记录燃烧时间和燃烧距离，并且要与规定值比较，超过规定值就要降低氧气浓度，小于规定值增加氧气浓度。直到与规定值误差不小于0.5％为止。被测样品在氧氮混合气体中能够维持持续燃烧的最低氧体积分数(V/V％)，公式见(1)。本次使用HC-2型氧指数仪，按GB/T2406-1993标准试验方法进行测试，试样尺寸为80×8×4mm3。热释放速率测试本实验使用苏州菲尼克斯公司生产的微型量热仪，以氧消耗为原理，材料燃烧时消耗每一单位的氧气所释放的热量基本上是相同的，在实验中，将所有燃烧产生的气体都收集起来并在排气管中经过充分混合后，精确的测出O2的浓度，通过计算可得燃烧过程中消耗的氧气质量，运用氧消耗原理，即可得到材料燃烧过程中的热释放速率。在本实验采用PX-01-008型微型量热仪按国标ASTMD7309-11进行测样，将5mg左右样品在氮气气氛下加热，升温速率1℃/s，氮气流速为80cm/min。然后将所得裂解气体同纯氧(流速为20cm/min)混合后，送入900℃的燃烧室，进而测试获得HRR、THR等数据。热重曲线测试本实验的热重测试用的是DTG-60(H)型岛津差热-热重同时分析装置，其具体操作步骤如下：本实验需要氮气气氛中进行，氮气流量设定为30mL/min，称量大约3mg～5mg的试验样品放置于氧化铝坩埚中，然后以2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，依次包括以下步骤：（1）在室温下对过氧化二苯甲酰进行重结晶：将待提纯的过氧化二苯甲酰融于三氯甲烷中，过滤掉杂质，再加入等体积的甲醇待过氧化二苯甲酰结晶析出，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下在真空干燥箱中干燥，避光保存备用；（2）试样的制备：室温下在甲基丙烯酸甲酯中，依次按配方向容器中加入磷酸三苯酯，纳米二氧化锆， N，N—二甲基苯胺，重结晶后的过氧化二苯甲酰进行混合，其中甲基丙烯酸甲酯为15～25份，磷酸三苯酯为2～5份，纳米二氧化锆为0.1～1.5份， N，N—二甲基苯胺为0.05～0.1份，过氧化二苯甲酰为0.2～0.8份，然后用密封材料将容器口密封，将容器放入20～35℃水浴锅中，边加热边搅拌，待到容器内溶液粘度增加至100～500Pa·s，且可以顺利倒出的时候，将溶液浇入事先准备好的模具中，然后在50～70℃的条件下0.5～2h制得试验样品。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚甲基丙烯酸甲酯的合成方法，依次包括以下步骤：（1）在室温下对过氧化二苯甲酰进行重结晶：将待提纯的过氧化二苯甲酰融于三氯甲烷中，过滤掉杂质，再加入等体积的甲醇待过氧化二苯甲酰结晶析出，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下在真空干燥箱中干燥，避光保存备用；（2）试样的制备：室温下在甲基丙烯酸甲酯中，依次按配方向容器中加入磷酸三苯酯，纳米二氧化锆，N，N—二甲基苯胺，重结晶后的过氧化二苯甲酰进行混合，其中甲基丙烯酸甲酯为15～25份，磷酸三苯酯为2～5份，纳米二氧化锆为0.1～1.5份，N，N—二甲基苯胺为0.05～0.1份，过氧化二苯甲酰为0.2～0.8份，然后用密封材料将容器口密封，将容器放入20～35℃水浴锅中，边加热边搅拌，待到容器内溶液粘度增加至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳飞，张艳维，杨爽，王芳，宋海香，侯绍刚，牛永生，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41