本發明涉及高分子光學材料，具體為一種光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制備方法。
背景技術：
1、光學級聚甲基丙烯酸甲酯俗稱光學亞克力，是目前應用最廣泛的透明工程塑料之一，具備可見光透光率高、折射率穩定、加工性能優異、成本適中的核心優勢，在消費電子、光學儀器、汽車光學、醫療檢測等領域不可替代。
2、現有技術中，如中國專利號：cn107964200a，公開了一種聚甲基丙烯酸甲酯改性材料及其制備方法，其具有較好的強度性能，然而甲基丙烯酸甲酯分子鏈結構單一、缺乏有效支撐，導致耐熱性差、熱變形溫度低，高溫環境下易發生形變，適用場景受限。基于此，本發明提供了一種光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制備方法。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制備方法，本發明所制備的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料不僅具有較好的耐熱性，還具有優良的光學性能，有效提升了光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料的使用性能。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
3、第一方面，本發明提供了一種光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，包括以下重量份原料：95-105份甲基丙烯酸甲酯、200-240份復合液體介質、1.5-2.5份復合添加料以及0.08-0.12份引發劑。
4、進一步地，所述復合液體介質包含半導體納米晶與離子液體。?
5、進一步地，所述復合添加料包含添加料和處理劑。
6、進一步地，所述甲基丙烯酸甲酯在制備光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料前進行預處理。
7、進一步地，所述復合液體介質的制備方法為：將離子液體水浴預熱至40℃，加入半導體納米晶，先以40khz頻率、200-300w功率超聲處理10-15min，再以200-300rpm磁力攪拌0.5-1.5h，得到復合液體介質，其中，半導體納米晶質量為離子液體質量的0.2-0.4%。
8、進一步地，所述半導體納米晶為銫鉛溴鈣鈦礦量子點與銅銦硫量子點按摩爾比1：（1-2）復配的混合物。
9、進一步地，所述離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，水分小于30ppm。
10、進一步地，所述復合添加料的制備方法為：將添加料與處理劑按質量比（0.3-0.5）：(1-2）混合，得到混合物料，向混合物料中加入占其質量5-10%的3a分子篩，在20-25℃下干燥12h，再于55-65℃真空干燥12h，向干燥后的混合物料加入peg-6000，70℃、3000-4000rpm攪拌20-30min，得到復合添加料，其中，3a分子篩先用300℃馬弗爐活化2h，3a分子篩孔徑為0.3nm，peg-6000的質量為混合物料的8-12%。
11、進一步地，所述添加料的制備方法為：將聚苯乙烯微球按照固液比1：（10-20）分散于無水乙醇中，在20-30℃、200-300rpm磁力攪拌下30min，得到分散液，向分散液中加入正硅酸乙酯與質量分數25-30%的氨水，20-30℃攪拌6h，反應結束后，以4000-5000rpm離心10-15min，收集產物，產物用無水乙醇洗滌至中性，再置于低溫等離子體處理儀中，以氬氣為載氣，流量50sccm，功率100w處理5-10min，得到添加料，其中，聚苯乙烯微球的粒徑為2μm，正硅酸乙酯質量為聚苯乙烯微球質量的20-30%，氨水的體積為分散液體積的1-2%。
12、進一步地，所述處理劑的制備方法為：將羥基金剛烷基丙烯酸酯與丙烯酸甲酯按物質的量之比1：（18-20）混合，加入偶氮二異丁腈，氮氣氛圍下55-65℃反應3-5h，反應結束后，以4000-5000rpm離心5-15min，離心收集的沉淀用無水甲醇洗滌至中性，40-50℃、10-30mmhg真空干燥24h，將干燥物按固液比1：（5-10）溶于甲苯，加入馬來酸酐，75-85℃回流2h，得到處理劑，其中，偶氮二異丁腈質量為羥基金剛烷基丙烯酸酯與丙烯酸甲酯總質量的0.1%，馬來酸酐質量為干燥物質量的1-3%。
13、進一步地，所述甲基丙烯酸甲酯的預處理方法為：甲基丙烯酸甲酯先通過以5wt%乙醇為夾帶劑的超臨界co2萃取裝置，在35-45℃、20-30mpa、co2流速10l/min條件下萃取30min，通過以對苯二酚為模板分子合成的分子印跡聚合物柱，以1ml/min流速20-25℃常壓處理1-2h，最后用占甲基丙烯酸甲酯質量5-10%的3a分子篩20-25℃干燥48h，其中，3a分子篩先用300℃馬弗爐活化2h，3a分子篩孔徑為0.3nm，分子印跡聚合物柱的柱長為20-30cm、內徑為1-2cm，柱內裝填顆粒粒徑為0.1-0.3mm。
14、進一步地，所述引發劑為過氧化二苯甲酰，純度≥99%，水分≤0.1%。
15、第二方面，本發明提供了一種光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料的制備方法，包括以下步驟：
16、s1：聚合體系構建，將甲基丙烯酸甲酯加入復合液體介質，200-300rpm攪拌30min，再加入復合添加料和引發劑，3000rpm攪拌20min，得到混合液；
17、s2：混合液注入厚2mm的模具，聚四氟乙烯密封，35-45℃預聚合1h，再以5-10℃/h的速率升溫至70-80℃聚合4-5h，得到中間產物，20-25℃下按體積比1：（2-3）向中間產物加入無水乙醇，200-300rpm攪拌30min，靜置1h后4000-5000rpm離心10min，得到產物粗品；
18、s3：產物粗品用真空干燥箱，在55-65℃、真空度10-30mmhg條件下，真空干燥24h，得到光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料。
19、與現有技術相比，本發明的有益效果是：
20、1、本發明中，通過復合添加料為主、復合液體介質為輔，協同提升材料耐熱性與尺寸穩定性，復合添加料中的粉料在甲基丙烯酸甲酯基體中均勻分散形成致密物理支撐骨架，配合處理劑與甲基丙烯酸甲酯分子鏈形成強化學鍵結合，有效限制高溫下分子鏈滑移，提升材料熱變形溫度，復合液體介質優化聚合體系流動性，減少聚合內應力殘留，避免高溫下內應力釋放導致材料形變，增強高溫穩定性。
21、2、本發明中，通過復合液體介質輔助分散、復合添加料核心優化界面，提升材料光學性能，復合液體介質以離子液體為載體，搭配超聲分散工藝將復配半導體納米晶均勻分散，阻斷量子點團聚結塊，從源頭減少團聚引發的光散射隱患，復合添加料中的處理劑配合等離子體改性添加料，進一步優化體系的界面相容性，配合高純度預處理單體，降低材料霧度、提升可見光透光率，減少常規光學聚甲基丙烯酸甲酯材料霧度超標、透光率偏低的缺陷。
1.一種光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，包括以下重量份原料：95-105份甲基丙烯酸甲酯、200-240份復合液體介質、1.5-2.5份復合添加料以及0.08-0.12份引發劑；
2.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述復合液體介質的制備方法為：將離子液體水浴預熱至40℃，加入半導體納米晶，先以40khz頻率、200-300w功率超聲處理10-15min，再以200-300rpm磁力攪拌0.5-1.5h，得到復合液體介質，其中，半導體納米晶質量為離子液體質量的0.2-0.4%。
3.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述半導體納米晶為銫鉛溴鈣鈦礦量子點與銅銦硫量子點按摩爾比1：（1-2）復配的混合物。
4.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，水分小于30ppm。
5.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述復合添加料的制備方法為：將添加料與處理劑按質量比（0.3-0.5）：(1-2）混合，得到混合物料，向混合物料中加入占其質量5-10%的3a分子篩，在20-25℃下干燥12h，再于55-65℃真空干燥12h，向干燥后的混合物料加入peg-6000，70℃、3000-4000rpm攪拌20-30min，得到復合添加料，其中，3a分子篩先用300℃馬弗爐活化2h，3a分子篩孔徑為0.3nm，peg-6000的質量為混合物料的8-12%。
6.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述添加料的制備方法為：將聚苯乙烯微球按照固液比1：（10-20）分散于無水乙醇中，在20-30℃、200-300rpm磁力攪拌下30min，得到分散液，向分散液中加入正硅酸乙酯與質量分數25-30%的氨水，20-30℃攪拌6h，反應結束后，以4000-5000rpm離心10-15min，收集產物，產物用無水乙醇洗滌至中性，再置于低溫等離子體處理儀中，以氬氣為載氣，流量50sccm，功率100w處理5-10min，得到添加料，其中，聚苯乙烯微球的粒徑為2μm，正硅酸乙酯質量為聚苯乙烯微球質量的20-30%，氨水的體積為分散液體積的1-2%。
7.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述處理劑的制備方法為：將羥基金剛烷基丙烯酸酯與丙烯酸甲酯按物質的量之比1：（18-20）混合，加入偶氮二異丁腈，氮氣氛圍下55-65℃反應3-5h，反應結束后，以4000-5000rpm離心5-15min，離心收集的沉淀用無水甲醇洗滌至中性，40-50℃、10-30mmhg真空干燥24h，將干燥物按固液比1：（5-10）溶于甲苯，加入馬來酸酐，75-85℃回流2h，得到處理劑，其中，偶氮二異丁腈質量為羥基金剛烷基丙烯酸酯與丙烯酸甲酯總質量的0.1%，馬來酸酐質量為干燥物質量的1-3%。
8.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯的預處理中，3a分子篩先用300℃馬弗爐活化2h，3a分子篩孔徑為0.3nm，分子印跡聚合物柱的柱長為20-30cm、內徑為1-2cm，柱內裝填顆粒粒徑為0.1-0.3mm。
9.根據權利要求1所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料，其特征在于，所述引發劑為過氧化二苯甲酰，純度≥99%，水分≤0.1%。
10.根據權利要求1-9任一項所述的光學級聚甲基丙烯酸甲酯材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：