透明自清洁PMMA板材的制造方法及透明自清洁PMMA板材技术

本发明专利技术公开了一种透明自清洁PMMA板材的制造方法及透明自清洁PMMA板材，制造方法包括将自清洁功能单体配置成功能溶液，以薄层铺展液膜的方式形成于PMMA浇注成型模具的内表面，在浇注形成基体层的高分子溶液后，经自由基聚合反应，伴随功能单体自发浸润扩散，在成型PMMA板材表面形成由外至内、浓度分布受自发浸润扩散控制的梯度化自清洁功能层。由于功能单体基于共聚反应以化学键合方式富集于PMMA板材表层区域，使所获的自清洁功能层耐磨，且厚度薄的特点，令较昂贵的高性能功能单体及其高浓度化利用拥有较大的调控空间。此外，由于薄层铺展液膜中的溶剂与浇注高分子溶液一致，使得聚合后相界面消失，即自清洁功能层与基体层“融为一体”，提高了层间结合力。提高了层间结合力。

【技术实现步骤摘要】
透明自清洁PMMA板材的制造方法及透明自清洁PMMA板材


[0001]本专利技术涉及PMMA材料
，具体涉及一种透明自清洁PMMA板材的制造方法及透明自清洁PMMA板材。

技术介绍

[0002]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，作为一种综合性能优异的透明高分子材料，在交通隔音屏障、建筑透明/隔热幕墙、飞行器舷窗、特大桥风障等领域获得了广泛应用。在上述场景中，PMMA材料长期使用会形成积灰，雨水冲刷的清除效果欠佳，影响整体美观性。为保持高透明度，需定期进行人工清洁，致使养护成本偏高。相关技术中，多利用疏水或亲水改性纳米颗粒填充粘接体系，构建适度粗糙表面来实现自清洁功能，但会对原有PMMA材料的表面硬度、透明度等性能造成损失，且功能层的力学可靠性仍然不足，表面摩擦施力后易发生结构破坏及功能失效，难以满足PMMA材料户外使用时的自清洁需求。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本申请提出一种透明自清洁PMMA板材的制造方法及透明自清洁 PMMA板材，以解决上述技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种透明自清洁PMMA板材的制造方法，所述制造方法包括：提供模具，所述模具具有一型腔；使用功能溶液于所述型腔的至少一侧壁形成薄层铺展液膜，所述功能溶液包括功能单体和溶剂MMA，所述功能单体具有自清洁功能；于所述型腔内浇注高分子溶液，所述高分子溶液包括溶剂MMA；藉由所述MMA，部分所述功能单体自所述薄层铺展液膜扩散至所述高分子溶液中，且其浓度自所述薄层铺展液膜向所述高分子溶液呈梯度递减；固化所述功能溶液和所述高分子溶液，固化过程中所述功能单体之间、所述功能单体与所述MMA之间，及所述MMA之间发生共聚反应，形成透明自清洁PMMA板材。
[0005]作为一优选实施例，所述功能单体为具有疏水自清洁功能的功能单体，包括分子结构如i、ii和iii所示的功能单体中的一种或几种：
[0006][0007]其中，C
n
H
2n+1
与C
n
H
α
F
β
基团均为饱和直链型结构，n∈[6,18]的正整数，n1∈[3,2000]的正整数，α、β为正整数，α+β＝2n+1，R1为氢原子或甲基，R2、R3为碳原子数1
‑
3的烷烃基中的一种，R4、R5、R6为烯烃基、芳烃基或碳原子数 1
‑
6的烷烃基、烃氧羰基、烃氧基中的一种，iii)中0
‑
1的含义是此处取值仅可为0或者1，分别表示酯基不存在与存在两种情况。
[0008]作为另一优选实施例，所述功能单体为具有亲水自清洁功能的功能单体，包括分子结构如iv、v和vi所示的功能单体中的一种或几种：
[0009][0010]其中，R1为氢原子或甲基，R7为氢原子、三(羟甲基)甲基、羧基、磺酸基、氨基甲酰基、羟基、氨基、季铵盐基团中的一种，iv)中X为氧原子或NH， 0
‑
1的含义是此处取值仅可为0或者1，分别表示X不存在与存在两种情况，v) 中0
‑
1的含义是此处取值仅可为0或者1，分别表示酯基不存在与存在两种情况， R8为碳原子数在1
‑
10的烷烃基中的一种，R9为四氟化硼离子或六氟化磷离子， R
10
、R
11
、R
12
为甲基或乙基，n2、n3∈[0,8]的正整数，n4、n5∈[1,8]的正整数。
[0011]进一步地，所述功能溶液还包括增稠剂和基材润湿剂，所述功能溶液的黏度为10
‑
600mPa
·
s，所述功能溶液的表面张力≤45mN/m。
[0012]进一步地，所述功能溶液中所述增稠剂和所述基材润湿剂的质量占比总和≤5％，所述功能单体的质量占比≥30％。
[0013]进一步地，所述模具的型腔内用于形成所述薄层铺展液膜的表面的平均粗糙度为10nm
‑
400nm。
[0014]进一步地，形成所述薄层铺展液膜的方法包括气相沉积、旋涂、浸涂、喷涂及淋涂中的一种。
[0015]进一步地，所述高分子溶液还包括聚甲基丙烯酸酯高分子链及引发剂，聚甲基丙烯酸酯包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯及聚甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种，所述高分子溶液中所述聚甲基丙烯酸酯高分子链的质量占比为5
‑
20％，所述引发剂的质量占比≤1％，所述引发剂为可分解成自由基的化合物，其分解产生自由基时的最低温度在45℃
‑
100℃且半衰期在100‑
101h之间。
[0016]进一步地，所述固化的工艺步骤包括45
‑
75℃下的水浴或鼓风空气浴2
‑
12h，及105
‑
135℃下的鼓风空气浴1
‑
8h。
[0017]本专利技术还提供一种透明自清洁PMMA板材，所述透明自清洁PMMA板材由上述的制造方法制得。
[0018]与现有技术相比，本专利技术通过将自清洁功能单体配置成功能溶液，以薄层铺展液膜的方式形成于PMMA浇注成型模具的内表面，在浇注形成基体层的高分子溶液后，经自由基聚合反应，伴随功能单体自发浸润扩散，在成型PMMA 板材表面形成由外至内、浓度分布受自发浸润扩散控制的梯度化自清洁功能层，由于功能单体基于共聚反应以化学键合方式富集于PMMA板材表层区域，使所获的自清洁功能层耐磨，且厚度薄的特点，令较昂贵的高性能功能单体及其高浓度化利用拥有较大的调控空间。此外，由于薄层铺展液膜中的溶剂与浇注高分子溶液一致，让基体层与功能层的初始接触界面，在聚合过程中能够发生充分的物质交换与融合共聚，使得聚合后相界面消失，即自清洁功能层与基体层“融为一体”，提高了层间结合力。综上所述，本申请不仅能够保障自清洁功能层的使用可靠性与耐久性，且具有成本与性能调控间的协同优势。
具体实施方式
[0019]本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个
或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60
‑
120和80
‑
110的范围，理解为60
‑
110和80
‑
120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3， 4和5，则下面的范围可全部预料到：1
‑
3、1
‑
4、1
‑
5、2
‑
3、2
‑
4和2
‑
5。在本专利技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
[0020本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明自清洁PMMA板材的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：提供模具，所述模具具有一型腔；使用功能溶液于所述型腔的至少一侧壁形成薄层铺展液膜，所述功能溶液包括功能单体和溶剂MMA，所述功能单体具有自清洁功能；于所述型腔内浇注高分子溶液，所述高分子溶液包括溶剂MMA；藉由所述MMA，部分所述功能单体自所述薄层铺展液膜扩散至所述高分子溶液中，且其浓度自所述薄层铺展液膜向所述高分子溶液呈梯度递减；固化所述功能溶液和所述高分子溶液，固化过程中所述功能单体之间、所述功能单体与所述MMA之间，及所述MMA之间发生共聚反应，形成透明自清洁PMMA板材。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述功能单体为具有疏水自清洁功能的功能单体，包括分子结构如i、ii和iii所示的功能单体中的一种或几种：i)ii)iii)其中，C
n
H
2n+1
与C
n
H
α
F
β
基团均为饱和直链型结构，n∈[6，18]的正整数，n1∈[3，2000]的正整数，α、β为正整数，α+β＝2n+1，R1为氢原子或甲基，R2、R3为碳原子数1
‑
3的烷烃基中的一种，R4、R5、R6为烯烃基、芳烃基或碳原子数1
‑
6的烷烃基、烃氧羰基、烃氧基中的一种，iii)中0
‑
1的含义是此处取值仅可为0或者1，分别表示酯基不存在与存在两种情况。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述功能单体为具有亲水自清洁功能的功能单体，包括分子结构如iv、v和vi所示的功能单体中的一种或几种：iv)v)vi)其中，R1为氢原子或甲基，R7为氢原子、三(羟甲基)甲基、羧基、磺酸基、氨基甲酰基、羟基、氨基、季铵盐基团中的一种，iv)中X为氧原子或NH，0
‑
1的含义是此处取值仅可为0或者1，分别表示X不存在与存在两种情况，v)中0
‑
1的含义是此处取值仅可为0或者1，分别表示酯基不存...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈洁昊，刘向东，殷胜炯，何淑婷，范琴琴，朱红琴，许王杰，
申请(专利权)人：浙江华帅特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：