应用于激光打标的PMMA材料的增韧改性研究

摘要

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以其优异的光学性能及良好的技术经济性能广泛应用于工业设备和日常生活中，但由于其存在抗冲击强度差的缺点，严重影响了它在某些场合的使用。 为使其能更广泛地得到运用，应对其进行增韧改性。常见的增韧途径有：共聚增韧、共混增韧、纤维增强增韧以及形态控制增韧等。作为激光打标材料，PMMA除在抗冲强度偏低外，其它性能指标均可满足要求。 本人在总结前人PMMA增韧工作的基础上，结合激光打标材料需添加激光功能颜料的特点，采用共混改性技术对PMMA进行增韧改性。为此，分别用ACR抗冲改性剂、聚乙二醇(PEG)以及自制改性后的纳米SiO2粒子来增韧PMMA。根据改性后的PMMA试样的各项性能，筛选出改性效果最佳的PMMA增韧体系(PMMA/nano-SiO2)，添加LZ激光功能颜料，制备可用于激光打标的PMMA韧性材料。 经研究，可以得出以下结论： (1)PEG和ACR在较低的一定掺量范围内对PMMA均具有一定的增韧效果，但超过一定范围，其冲击强度则随掺量的增加而下降；拉伸强度和弯曲强度随掺量的增加呈下降趋势。 (2)经硅烷偶联剂A-172烷基化处理后的纳米SiO2，通过乳液聚合的方法可以在烷基化SiO2表面接枝并包覆PMMA聚合物壳层，可制得以SiO2为核，PMMA为壳的核-壳结构粒子，该粒子通过熔融共混的方法可以在PMMA中达到均匀分散。 (3)复合后的PMMA/nano-SiO2材料力学性能明显得到改善，当改性nano-SiO2质量分数为4％时，PMMA/nano-SiO2复合材料的综合力学性能最佳，缺口冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别提高了94.7％、28.0％和24.1％。不仅如此，PMMA/nano-SiO2复合材料的热稳定性也得到增强，玻璃化转变温度由原来的104.85℃升高为119.3℃，维卡软化点也提高了13℃。 (4)改性后的PMMA/nano-SiO2复合材料完全可以应用于激光打标行业，并且较ABS等激光打标材料而言具有更加的效果。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 概述

1.2 PMMA的主要性能及其影响因素

1.3 PMMA改性的主要内容

1.4 有机玻璃的增韧改性途径与研究进展

1.5激光打标技术

1.6本论文研究的提出目的及意义

第二章聚乙二醇对PMMA的增韧改性研究

2.1聚乙二醇简介

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章ACR抗冲改性剂对PMMA的增韧改性研究

3.1 ACR抗冲改性剂简介

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章改性纳米SiO2粒子对PMMA的增韧改性研究

4.1 引言

4.2实验部分

4.3纳米SiO2的改性机理

4.4结果与讨论

4.4.1红外光谱分析

4.4.2改性后的nano-SiO2在有机溶剂中的分散性

4.4.3粒径分析

4.4.4溶解试验

4.4.5 DSC图谱分析

4.4.6纳米SiO2加入量对PMMA基复合材料维卡软化点的影响

4.4.7纳米SiO2加入量对PMMA基复合材料力学性能的影响

4.4.8 PMMA/nano-SiO2复合材料的冲击断面形态结构分析

4.4.9纳米SiO2增韧PMMA的机理探讨

4.5本章小结

第五章改性后的PMMA在激光打标中的应用

5.1激光打标技术简介

5.2用于激光打标的PMMA板材的制备

5.3激光功能颜料对力学性能的影响

5.4激光打标的效果

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢