一种新型聚甲醛复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型聚甲醛复合材料，由以下步骤制备而成：(1)称取POM 100份、改性填料10‑20份、热稳定剂10‑26份和润滑剂0.1‑1份加入高混机中常温混合5‑10min，得到混合物料；(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒。其中改性填料由氧化锌晶须、云母和氧化锆按质量比为1:4:2复配而成；热稳定剂由质量比为5：2的β‑(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和凹凸棒土复配而成。本发明专利技术所制备的新型聚甲醛复合材料具有优异的力学性能、耐磨性和耐热性。

A New Polyformaldehyde Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a new type of polyformaldehyde composite material, which is prepared by the following steps: (1) weighing 100 parts of POM, 10 20 parts of modified filler, 10 26 parts of thermal stabilizer and 0.1 1 part of lubricant into a high mixer at ambient temperature for 5 10 minutes to obtain the mixture material; (2) adding the mixture material into a twin screw extruder, through melting, extrusion and granulation. The modified filler is composed of zinc oxide whisker, mica and zirconia at a mass ratio of 1:4:2, and the heat stabilizer is composed of beta(3,5,di tert-butyl 4 hydroxyphenyl) propionate and attapulgite with a mass ratio of 5:2. The novel polyformaldehyde composite prepared by the invention has excellent mechanical properties, wear resistance and heat resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种新型聚甲醛复合材料及其制备方法
本专利技术涉及工程塑料改性的
，具体涉及一种新型聚甲醛复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚甲醛(Polyoxmethylene，简称POM)是一种分子主链含有氧化亚甲基(-CH2O-)重复单元的线型高结晶性聚合物，其分子链构型规整、结晶度高，熔融加工时结晶速度很快，易形成大的放射性球晶，所以聚甲醛是无支链的高结晶性、高密度、高熔点的热塑性工程塑料。聚甲醛具有较高的弹性模量、刚性、硬度、拉伸强度、耐疲劳强度、抗冲击强度，具有金属塑料之称，可用来代替金属及合金制品，被广泛用于汽车工业、电子电器、家用电器、精密仪器和建材等行业。由于聚甲醛结晶度高、结晶速率快，使其韧性较低、缺口敏感性大、成型收缩率高达1.5-3.5％；而且成型过程中收缩不均匀，呈各项异性，容易产生变形，影响制件的尺寸精度。另一方面，聚甲醛的长期热稳定性较差，因为其分子链两端都含有不稳定的半缩醛端基(-OCH:-OH)，加热时半缩醛键自链端开始断裂，均聚甲醛可发生连续解聚直到全部成为甲醛气体。共聚甲醛则裂解到-C-C-键(如-CH2-CH2-O)为止。以上两个问题是聚甲醛的使用过程中亟待解决的技术问题。通常对聚甲醛的改性主要是在聚甲醛中加入热塑性聚氨酯、改性聚烯烃、聚酰胺、聚醚、聚酯等以提高聚甲醛的韧性，但是聚甲醛与这类增韧剂之间的相容性较差，难以达到预期的增韧目的。另一方面，聚甲醛的热稳定性的提高通常是将其与含氮类化合物混合，使酰胺基团上的活泼氢对甲醛由很好的加成作用，同时由于含氮化合物具有碱性，能与甲酸等酸性产物中和，起到缓减酸解的作用，从而提高聚甲醛的耐热性，但是含氮化合物熔融加工中容易挥发，发生迁移而形成模垢，给加工带来不便。氧化锌晶须由两种形态，一种是纤维状晶须，另一种是四针状晶须；四针状氧化锌晶须微观为三维四针状立体结构，即晶须有一核心，从核心径向方向伸展出四根针状晶体，每根针状体的夹角为109°，具有抗静电、抗菌、增强等性能，可用于聚合物的增强、抗菌改性。凹凸棒土又称坡缕石，是一种具有纤维纹理层链状过渡结构的无机矿物，表面具有亲水性的硅羟基和水分子，呈弱碱性，内部孔道极易吸附水；其晶体结构成长宽比很高的纤维状或窄带状，其结构属2:1型，在每个2:1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒形成层链状，每个单元层相互间通过氧连接成孔道式的晶体结构，基于此凹凸棒土通常被用于吸附剂、催化剂及其载体、钻井泥浆增稠剂等。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种新型聚甲醛复合材料，其具有优异的力学性能尤其是韧性和良好的耐热性。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案如下：一种新型聚甲醛复合材料，由以下组分按质量份制备而成：POM100份改性填料10-20份热稳定剂10-26份润滑剂0.1-1份；所述改性填料由氧化锌晶须、云母和氧化锆按质量比为1:4:2复配而成。作为优化，所述的改性填料按照以下步骤进行制备：(1)将氧化锌晶须、云母和氧化锆加入高混机中混合5-10min；再向高混机中加入乙烯基硅烷，在60-80℃下混合20-30min后得到预处理的填料；(2)在室温下，将步骤(1)制备的预处理的填料加入2-辛基十二醇溶液中搅拌5-20min；然后加入醋酸汞溶液并搅拌30-40min；然后加入硼氢化钠继续反应1-2h，将反应物过滤、洗涤、干燥得到改性填料。作为优化，所述乙烯基三甲氧基硅烷、2-辛基十二醇、醋酸汞和硼氢化钠的摩尔比为1:1.2～1.3:1.2～1.3：1.2～1.3：1.2～1.3。作为优化，步骤(1)中所述的乙烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种，其用量为填料总质量的5-8％。作为优化，所述氧化锌晶须为四针状氧化锌晶须。所述四针状氧化锌晶须的针状体根部直径为3-10μm，针状体长度为30-40μm。作为优化，所述云母的粒径为10-20μm；所述氧化锆的粒径为5-10μm。作为优化，所述的热稳定剂由质量比为5：2的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和凹凸棒土复配而成。所述热稳定剂采用如下方法制备：首先将凹凸棒土采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行表面处理，然后将表面处理后的凹凸棒土和γ-氨丙基三乙氧基硅烷置于高混机混合，所述高混机的转速为200-400rpm，混合时间为2-8min。作为优化，所述凹凸棒土的粒径为6-13μm。作为优化，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬质酰胺、硅酮粉中的一种或者几种。本专利技术另一目的是提高上述的新型聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称取POM100份、改性填料10-20份、热稳定剂10-26份和润滑剂0.1-1份加入高混机中常温混合5-10min，得到混合物料；(3)将混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒，得新型聚甲醛复合材料。作为优化，步骤(2)中所述双螺杆挤出机的一区温度为70-90℃、二区温度为120-140℃、三区温度为140-160℃、四区温度为160-170℃、五区温度为170-180℃、六区温度为190-200℃；机头温度为190℃；双螺杆主机转速为100-200r/min。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术选择质量比为1:4:2的四针状氧化锌晶须、云母和氧化锆作为无机填料，其中三维结构的四针状氧化锌填充在聚甲醛基体中，形成刚性的骨架结构；片状的云母和粒状氧化锆填充在骨架结构中，三者形成特殊的微观结构，通过三者的协同增效作用可以提高聚甲醛的力学性能和耐磨性。2、本专利技术将四针状氧化锌晶须、云母和氧化锆三种不同形状的填料复配后进行表面处理：即首先将填料用乙烯基硅烷处理，乙烯基硅烷的用量为填料总重量的5-8％，使填料表面上形成乙烯基硅烷的包覆层，并且在60-80℃下使乙烯基硅烷形成低聚物；然后将预处理的填料在2-辛基十二醇溶液中与醋酸汞、硼氢化钠反应，使填料表面包覆的乙烯基硅烷中的乙烯基参加反应并形成含有长碳链和醚键的柔性结构，一方面能在材料受到外力作用时吸收冲击能；另一方面提高了填料在聚甲醛树脂基体中的分散性；这两方面的作用使聚甲醛的缺口冲击强度得到大幅度提高。3、本专利技术将质量比为5：2的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和凹凸棒土复配成热稳定剂，通过二者的协同增效作用可以显著的抑制制备过程中聚甲醛的热降解，从而提高聚甲醛的耐热性、降低了聚甲醛的气味。4、本专利技术中填料表面处理过程中乙烯基三甲氧基硅烷、2-辛基十二醇、醋酸汞和硼氢化钠的摩尔比为1:1.2～1.3:1.2～1.3：1.2～1.3：1.2～1.3，这样的组分配比使填料表面的乙烯基硅烷的转化率提高，使制备的改性填料中含有较多的长碳链和醚键结构，一方面提高填料在POM树脂中的分散性以及填料和POM树脂之间的界面粘结力，使填料和POM树脂基体之间形成一定厚度的界面层，增加对填料对冲击能的吸收和耗散；另一方面提高了改性填料对POM树脂基体的增韧效果，避免了传统填料不能同时提高树脂基体强度和韧性的缺陷。5、本专利技术中双螺杆挤出机的一区温度为70-90℃、二区温度为120-140℃、三区温度为140-160℃、四区温度为160-17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型聚甲醛复合材料，其特征在于，由以下组分按质量份制备而成：POM 100份改性填料 10‑20份热稳定剂 10‑26份润滑剂 0.1‑1份；所述改性填料由氧化锌晶须、云母和氧化锆按质量比为1:4:2复配而成。

【技术特征摘要】
1.一种新型聚甲醛复合材料，其特征在于，由以下组分按质量份制备而成：POM100份改性填料10-20份热稳定剂10-26份润滑剂0.1-1份；所述改性填料由氧化锌晶须、云母和氧化锆按质量比为1:4:2复配而成。2.根据权利要求1所述的一种新型聚甲醛复合材料，其特征在于，所述的改性填料按照以下步骤进行制备：(1)将氧化锌晶须、云母和氧化锆加入高混机中混合5-10min；再向高混机中加入乙烯基硅烷，在60-80℃下混合20-30min后得到预处理的填料；(2)在室温下，将步骤(1)制备的预处理的填料加入2-辛基十二醇溶液中搅拌5-20min；然后加入醋酸汞溶液并搅拌30-40min；然后加入硼氢化钠继续反应1-2h，将反应物过滤、洗涤、干燥得到改性填料。作为优化，所述乙烯基三甲氧基硅烷、2-辛基十二醇、醋酸汞和硼氢化钠的摩尔比为1:1.2～1.3:1.2～1.3：1.2～1.3：1.2～1.3。3.根据权利要求2所述的一种新型聚甲醛复合材料，其特征在于，步骤(1)中所述的乙烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种，其用量为填料总质量的5-8％。4.根据权利要求2所述的一种新型聚甲醛复合材料，其特征在于，所述氧化锌晶须为四针状氧化锌晶须。5.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪龙翔，刘卫伟，
申请(专利权)人：安徽华米生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34