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宋长城
(黑龙江中盟龙新化工有限公司，黑龙江安达 151400)
摘 要：本文综述了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在耐热性能、耐磨损性能、阻燃等方面改性研究的途径及国内外研究的最新进展，分析了各种改性方法的特点，并展望了PMMA 改性研究今后的发展方向。 关键词：聚甲基丙烯酸甲酯；改性；耐热；阻燃
中图分类号:T Q 171.7 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0017—02 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA )，俗称有机玻璃，是一种重要的透明高分子材料。它具有很多优良的性能，且密度小、韧性好，因此广泛应用于航空、建筑、农业、光学仪器等领域。但是,PMMA 自身的一些缺点，例如耐热性、耐磨性和耐有机溶剂性均较差，使用温度低、吸水率较高、容易燃烧等，也限制了它的应用范围。针对这些缺点，国内外进行了许多改性研究。PMMA 的改性就是对该聚合物的分子链结构、分子链的聚集态结构和(或)织态结构进行某些调整和改变，从而使材料的某些性能得以改善和提高。从实际应用的角度来看,PMMA 的改性主要集中在耐热性、耐磨损、增韧、阻燃等方面。1 PMMA 耐热改性 PMMA 是典型的无定型高分子材料，改善其耐热性的最有效方法是使大分子链段活动性减小。根
据这一原理，在保持PMMA 原有性能，尤其是透明性的前提下，通常采用以下几种途径来提高PMMA 的耐热性能。
1.1 增加链段刚性
增加聚合物分子链段刚性的主要方法有：在PMMA 主链上引入大体积基团的刚性侧链。大体积基团刚性侧链的引入可以抑制大分子主链的内旋转，降低链段活动能力，从而提高有机玻璃的耐热性。引入大体积侧基所用的主要方法是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要单体，以具有大体积基团的烯类化合物为第二单体，两者共聚。在PMMA 主链上引入环状结构。环状结构的引入使聚合物主链变得僵硬，对链段运动具有较大的阻碍作用。这种方3.3 不同浓度阻垢剂对三元体系粘度及界面张力稳定性影响
选定加入100mg /L 阻垢剂和200mg /L 阻垢剂的三元体系，对照未加阻垢剂的三元体系进行稳定性实验。
表1 三元体系加入不同浓度阻垢剂的粘度、界面张力稳定性阻垢剂含量(mg /L )
时间(d)0天3天7天30天0
粘度(mPa.s)46.8
56.551.345.2界面张力(×10
-3
mN /m ) 5.04
4.227.87
5.04100
粘度(mPa.s)49.4
56.853.446.2界面张力(×10
-3
mN /m ) 6.41
3.648.96 6.75200
粘度(mPa.s)
46.6
5650.245.5界面张力(×10-3mN /m ) 5.33
4.94
9.69
6.87
由表数据可知，加入不同浓度阻垢剂的三元
体系界面张力30天稳定性均在超低界面张力范围内，同未加入阻垢剂的三元体系相比差别不大；不同浓度阻垢剂的三元体系粘度稳定性变化不大。3 结论
与未加入ZH 型阻垢剂的三元体系相比，加入不同浓度阻垢剂对三元体系的界面张力和粘度及稳定性影响不大。ZH 型阻垢剂与三元复合体系(0.3%S+1.2%A+1650mg/LP)的配伍性较好。
[参考文献]
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防腐阻垢新技术[J].西南石油学院学报,6,()～317
2012年第3期 内蒙古石油化工
*收稿日期5
1200282:1.
:2011-12-1
法既能显著提高有机玻璃的耐热性能，又不会明显降低其力学性能。
1.2 形成主价交联
PMMA为线型结构，加入交联剂后分子链之间直接成链，使其由线型结构变为体型结构，大大降低了分子链段的活动能力，从而可以显著提高有机玻璃的耐热性能、机械强度和耐磨性能。交联剂的种类有很多，如甲基丙烯酸丙烯酯、乙二醇二丙烯酯、丁二醇二丙烯酯等丙烯酯类。
1.3 增强高分子链间的相互作用力
聚酯丙烯酸酯增强高分子链间的相互作用力，也就是使高分子链之间形成副价交联，与主价交联相比，副价交联既能提高聚合物的性能又能保持聚合物的线型结构，不影响其加工成型。利用副价交联提高有机玻璃耐热性的主要方法是使高分子键间形成氢键。
2 PMMA耐磨损改性
PMMA虽然具有良好的透明性，但是其表面硬度低，耐磨性差，使用过程中易产生擦伤磨损，致使透明性下降，不仅严重影响制品的外观质量，而且使其耐应力开裂性和机械强度都明显降低，使制品的使用寿命大大缩短。因此，必须对其进行耐磨损改性。目前常用的方法有以下几种。
2.1 改进分子链结构利用新基团的功能和性质
增加有机玻璃自身的耐磨性，如在主链上引入极性基团、在主链引入苯环、在分子链上引入金属元素，或通过共聚的方法，将聚合物由线型结构变为体型结构，或者在分子链之间形成氢键，增大分子间作用力以增加表面硬度。
2.2 纳米复合改性
近年来，利用碳纳米管改善PMMA耐磨损性能的研究引起了越来越多的关注。研究发现，通过原位本体聚合方法可以把纯化后的多壁碳纳米管均匀分布在PMMA基体中形成纳米复合材料。该纳米复合材料不仅具有更强的抗磨损能力，而且具有更小的摩擦系数。碳纳米管的引入有效地提高了PMMA的表面硬度，显著减小了材料表面的摩擦损耗，使材料的耐磨性明显增强。
2.3 利用表面涂层改性对PMMA进行表面涂层可提高板材的表面硬度、耐磨性、耐候性、和抗静电性等。
3 PMMA阻燃改性
PMMA的氧指数只有17，是一种极易燃烧的聚合物材料，因此对其进行阻燃改性具有十分重要的意义。同其他聚合物材料一样,PMMA的阻燃改性正朝着低烟、无毒、无卤和环境友好的方向发展。采用的主要方法有外加阻燃剂或对PMMA分子链进行化学改性，赋予聚合物本身以适当的阻燃性能。目前常用的方法有以下几种:
3.1 纳米粘土改性阻燃
用有机粘土改性聚合物后得到的纳米复合材料具有插层型或剥离型结构。
3.2 无机金属氢氧化物填充阻燃传
传统的无机金属氢氧化物阻燃剂(如微米氢氧化镁、氢氧化铝等)颗粒尺寸大、阻燃效率低、填充量大，影响PMMA材料的物理机械性能、成型加工性能和透明性，所以必须使用纳米无机金属氢氧化物粒子，并且粒子必须在聚合物基体中具有良好的分散性。
3.3 化学改性阻燃
通过与阻燃性单体进行共聚反应，把阻燃性基元接到PMMA分子链的主链或侧链上，既能提高PMMA的阻燃性能，同时还能保持其优良的透明性和其他优越性能。目前最常用的阻燃性单体为含磷单体，已被用于阻燃聚酯、聚氨酯和环氧树脂的研究。
4 结语
作为一种重要的热塑性高分子材料,PMMA最显著的特点是具有很高的透明性，因此对其进行改性的前提条件是必须保持其高透明性，同时兼顾材料的物理力学性能、加工性能、耐热性能、耐磨擦磨损性能、冲击韧性和阻燃性能等等。改性的基本指导思想是根据PMMA材料的使用环境和对材料性能的要求，对聚合物的分子链结构、分子链聚集态结构和织态结构进行某些调整和改变，赋予聚合物新的性能，以满足实际应用的需要。主要的改性方法有共聚、交联、纳米复合填充、表面修饰、定向拉伸、纤维增强等。改性的发展方向主要集中在增加耐热性能、耐磨损性能和阻燃性能等方面。
[参考文献]
[1] 杨瑞芹.提高有机玻璃耐热性能的研究进展.
[2] 董绍胜.耐热有机玻璃的研制.
[3] 袁金颖.共聚交联改性有机玻璃的研制与性能
研究高分子材料科学与工程.
18内蒙古石油化工 2012年第3期
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