【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高性能透明材料领域，具体涉及一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法。
技术介绍
1、聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，具有诸多优良性能，如机械强度高、透明性好、可加工性强等。有机玻璃被广泛用于光学仪器、灯具装饰、建筑材料等领域。然而，有机玻璃材料的应用中，应力溶剂银纹低是一个亟待解决的难题。有机玻璃材料在外应力作用下，在薄弱部位出现应力集中，产生局部的塑性形变和取向，导致材料表面或内部垂直于应力方向上出现微细凹槽或“裂纹”，即银纹。银纹的出现会导致有机玻璃的光学透明性和机械性能下降，使用寿命缩短。在水族馆、观光透明桥梁等民用设施，以及航空航天等特种领域还会带来突然爆裂的风险。因此，这些高端应用领域对有机玻璃的抗银纹性能具有更高要求。
2、现有提升有机玻璃抗银纹性能的技术中，退火消除内应力法最为常见。例如，杨佳等人在“退火处理方式对有机玻璃抗银纹性能的影响[j]. 玻璃, 2018, 45(06): 26-28.”一文中报道了退火处理方式对有机玻璃抗银纹性能的影响，发现未经退火处理的有机玻璃的应力溶剂银纹为13.9mpa，达不到指标值15.5mpa。他们采用不同温度退火、密封退火、悬垂放置退火等方式对有机玻璃样品进行退火处理，结果显示，在135℃的条件下，采用悬垂方式退火的有机玻璃抗银纹性能最佳，应力溶剂银纹为17.9mpa。然而，这类技术所需成本较高，步骤繁琐耗时，且抗银纹性提升效果有限。
3、另一类方法是通过交联共聚反应制备轻度交联有机玻璃材料，以提升抗银纹性能。例如，张淑斌在“张
4、此外，通过形成一定程度的取向结构来减小各向异性，也是一种常用来提升有机玻璃抗银纹性的方法。例如，王枝光等在“定向拉伸对有机玻璃性能的影响[j]. 辽宁化工,2014, 43(06): 711-712. ”一文中报道了定向拉伸工艺对有机玻璃性能的改善效果。文中指出，定向拉伸能有效提高有机玻璃的抗银纹性、断裂韧性和冲击强度。通过精确控制定向拉伸温度和定向度。然而，定向拉伸可能会导致材料内部残余应力增加，对有机玻璃的光学性能和耐久性能产生负面影响。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，实现提升抗银纹性能、光学透明性、机械强度和韧性的目的，本专利技术采用如下的技术方案：
2、一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法，包括如下步骤：
3、（1）将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、引发剂按一定配比混合；
4、（2）得到的混合物在80℃～90℃下搅拌20～30分钟进行共聚，冷却至15℃～25℃获得浆液；
5、（3）浆液移至玻璃模具中，在40℃烘房聚合3.5～4.5小时，60℃烘房聚合3.5～4.5小时，95℃～135℃烘房聚合2～10小时，通过热处理的方式，使共聚物中侧链羟基和侧链酯基之间的酯交换反应，形成轻度交联的三维网络结构，然后冷却至室温后脱去玻璃模具。烘房聚合时间过短会导致聚合反应不充分，共聚物之间的酯交换反应程度降低，导致有机玻璃的抗银纹性能、光学透明性、机械强度和韧性下降；烘房聚合时间过长会增加生产周期，降低生产效率，增加能耗成本。
6、进一步地，所述步骤（1）中，配比混合按重量份数计，甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸羟乙酯：引发剂=100：（10～30）：（0.2～0.4）；甲基丙烯酸羟乙酯含量过少会减少共聚物中的侧链羟基，导致酯交换反应的程度降低，影响材料抗银纹性能、光学透明性和机械强度；过量的甲基丙烯酸羟乙酯会导致材料机械强度降低，光学性能下降。
7、进一步地，所述步骤（1）中，引发剂为可热分解成自由基的化合物，分解活化能在100～150kj/mol之间；引发剂用量过少可能导致聚合反应不充分，使得材料无法完全聚合，影响其性能和使用效果；用量过多可能会导致聚合反应过于剧烈，暴聚风险上升。
8、本专利技术的优势和有益效果在于：
9、（1）本专利技术的共聚物中侧链羟基和侧链酯基之间的酯交换反应速率较低，显著低于聚合反应速度，并且可以控制在烘房聚合阶段进行，可成功避免预聚浆液阶段的暴聚风险，确保全生产过程的聚合体系稳定。
10、（2）本专利技术通过酯交换反应形成稳定的共价键交联的三维网络结构，从而获得抗银纹性能突出，光学透明性、机械强度和韧性均优的有机玻璃。
11、（3）与常规有机玻璃制备工艺相比，本专利技术除烘房聚合时间较长外，其他流程完全相同。制备工艺简单易行，所得有机玻璃材料内部残余应力相对较低。
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1.一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，配比混合按重量份数计，甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸羟乙酯：引发剂=100：（10～30）：（0.2～0.4）。
3.根据权利要求1所述的一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，引发剂为可热分解成自由基的化合物，分解活化能在100～150kJ/mol之间。
【技术特征摘要】
1.一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种通过酯交换反应制备高抗银纹性透明有机玻璃的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，配比混合按重量份数计，甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸羟乙酯...
【专利技术属性】
技术研发人员：李朋辉，刘向东，李吉程，屈洁昊，付飞亚，赵叔军，向双飞，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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