聚甲醛复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚甲醛复合材料及其制备方法，该聚甲醛复合材料主要由以下重量份的原料制备而成：聚甲醛90～110份、改性白石墨烯0.5～10份、阻燃剂10～20份、抗氧剂0.1～1份和第一稳定剂0.1～1份；其中，所述改性白石墨烯为聚合物包覆修饰的白石墨烯，所述聚合物的聚合单体为苯乙烯或丙烯酸酯类单体。上述聚甲醛复合材料具有较高的阻燃性和良好的机械性能。

Polyoxymethylene composite material and preparation method thereof

The invention discloses a polyformaldehyde composite material and a preparation method thereof. The polyformaldehyde composite material is mainly prepared from the following raw materials: polyformaldehyde 90-110 phr, modified white graphene 0.5-10 phr, flame retardant 10-20 phr, antioxidant 0.1-1 phr and first stabilizer 0.1-1 phr. Polymer coated modified white graphene, the polymer monomer of the polymer is styrene or acrylate monomer. The POM Composites have high flame retardancy and good mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
聚甲醛复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种聚甲醛复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚甲醛(POM)是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，具有良好的耐腐蚀性、耐油性、耐化学性、耐磨自润滑性、耐蠕变性及突出的耐疲劳性，是工程塑料中力学性能最接近金属的树脂品种之一，被广泛应用于汽车、电子电器工业、精密机械、纺织配件等领域。但是，纯POM易燃，冲击韧性低，缺口敏感性大，这些缺点极大地限制了POM在各个领域中的应用。因此，需要对POM进行增韧、阻燃改性，以提高其缺口冲击强度和阻燃性能。目前，TPU(热塑性聚氨酯橡胶)增韧改性POM是较为常用的改性方法，但TPU的加入在提高POM材料韧性的同时，大幅度牺牲了材料的强度、刚性和耐热性能，导致材料的应用范围狭窄。另外，纯POM的氧指数为14.9％，是塑料中较易燃烧的一种，添加阻燃剂是提高材料阻燃性最为简单有效的方式，但是相对于其他高分子材料来说，POM的阻燃改性要困难的多，主要原因有：1、POM链对酸性和碱性物质比较敏感，常用阻燃剂会加剧POM在加工过程中的分解，同时极大恶化POM的机械性能；2、阻燃剂在POM中的分散性不佳，加入阻燃剂在恶化材料机械性能的同时，还易发生迁移问题，使得阻燃效果不好；3、为达到满意的阻燃性能，需要在POM中添加大量的阻燃剂，这会对POM本身的优良性能产生极大影响。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种聚甲醛复合材料料及其制备方法，可以有效提高POM的缺口冲击强度和阻燃性能，同时其它机械性能基本不受影响。一种聚甲醛复合材料，主要由以下重量份的原料制备而成：聚甲醛90～110份、改性白石墨烯0.5～10份、阻燃剂10～20份、抗氧剂0.1～1份和第一稳定剂0.1～1份；其中，所述改性白石墨烯为聚合物包覆修饰的白石墨烯，所述聚合物的聚合单体为苯乙烯或丙烯酸酯类单体。该聚甲醛复合材料主要由聚甲醛、改性白石墨烯、阻燃剂、抗氧剂和稳定剂制备而成，并控制原料的配比，使该聚甲醛复合材料具有良好的机械性能和较高阻燃性。该POM复合材料形成片层网结构，改性白石墨烯均匀分散在POM中，当POM复合材料受到外力冲击时，均匀分散在POM中的白石墨烯可以减缓POM分子链的快速取向，吸收大量能量，阻止银纹的产生和快速扩展，从而提高POM的缺口冲击强度；在受到拉伸和弯曲作用时，白石墨烯仍可吸收大量的能量，使拉伸强度和弯曲强度均有所提高，保证其他机械性能基本不变；另外，在燃烧过程中可以有效抑制聚合物分子链的热运动，提高复合体系的粘度，作为屏障阻碍、吸附燃烧过程中产生的气体、烟雾和固体颗粒，与阻燃剂起协同作用，减少挥发性可燃物溢出和外界氧气进入，提高阻燃效果，使POM复合材料具有良好的抑烟阻燃功能，同时还能降低阻燃剂的用量，进一步保证该复合材料的机械性能。而添加抗氧剂，不仅可以有效的抑制复合材料的氧化降解，还可以增强白石墨烯在复合材料中的作用，延长该POM复合材料的使用寿命。而且，改性白石墨烯经聚合物包覆修饰，可以防止白石墨烯团聚，增强其与复合材料基底的界面性能，且还加入稳定剂，使该改性白石墨烯均匀分散在POM中，促进整个材料体系片层网结构的形成。另外，改性白石墨烯透明、绝缘，加入到POM基体中后，不会影响POM原有的绝缘性和着色性。在其中一个实施例中，所述聚甲醛复合材料，主要由以下重量份的原料制备而成：聚甲醛100份、改性白石墨烯1～8份、阻燃剂10～15份、抗氧剂0.1～0.5份和第一稳定剂0.1～0.5份。在其中一个实施例中，所述聚合单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述改性白石墨烯为1～5层的白石墨烯；所述改性白石墨烯的粒径为5μm～10μm，比表面积为300m2/g～500m2/g。该改性白石墨烯可以为单层或少层的白石墨烯，其具有大的比表面积、高的比强度和耐热性。在其中一个实施例中，所述改性白石墨烯由包括如下步骤的方法制备而成：将白石墨烯分散在溶剂中，加入第二稳定剂进行亲油处理，得白石墨烯分散液；将所述白石墨烯分散液升温至60～100℃，加入引发剂，搅拌10～30min；再加入所述聚合物的聚合单体，搅拌反应0.5～2h；调节所得反应液的pH为7～8，过滤，收集滤渣；得所述改性白石墨烯。该改性白石墨烯通过对白石墨烯表面进行聚合物包覆修饰制备而成，形成的包覆层厚度可控，且厚度均匀，可防止白石墨烯团聚，增强其与复合材料基底的界面性能，使其在POM中能够均匀分散，促进整个材料体系的片层网结构的形成，以提高复合材料的机械强度。在其中一个实施例中，所述第二稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油胺及油酸中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述引发剂为过硫酸铵及偶氮二异丁腈中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述溶剂为水、乙醇、乙二醇及丙三醇中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述聚合物的聚合单体加入前先进行减压蒸馏处理。在其中一个实施例中，所述改性白石墨烯由包括如下步骤的方法制备而成：以重量份计，将0.5～10份白石墨烯分散在溶剂中，加入0.1～0.5份第二稳定剂进行亲油处理，得白石墨烯分散液；以重量份计，将所述白石墨烯分散液升温至60～100℃，加入0.5～5份引发剂，搅拌10～30min；再加入0.05～2份所述聚合物的聚合单体，搅拌反应0.5～2h；调节所得反应液的pH为7～8，过滤，收集滤渣；得所述改性白石墨烯。在其中一个实施例中，所述阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、钼系阻燃剂、氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺-甲醛缩合物、双氰胺、聚丙烯酰胺和聚酰胺中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述阻燃剂为由聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇组成的复合阻燃剂。在聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的协同作用下，该复合阻燃剂受热时可发泡膨胀，与POM和改性白石墨烯共同作用，促进炭化层的形成，提复合材料的高阻燃性能，且该复合阻燃剂无卤、无锑，低烟、少毒、无腐蚀性气体产生，绿色环保。进一步地，以重量份计，复合阻燃剂中含有6～8份聚磷酸铵、3～5份三聚氰胺、3～5份季戊四醇。在其中一个实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或多种。抗氧剂是能够延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命的物质。其中，抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、抗氧剂1076为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。在其中一个实施例中，第一稳定剂为硬脂酸盐类稳定剂。在其中一个实施例中，所述第一稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种或几种。稳定剂的加入可以促进高聚物包修的白石墨烯、阻燃剂、抗氧剂在POM中的均匀分散，提高复合材料的热稳定性；还可以提高复合材料的润滑性，以利于POM复合材料的加工挤出。在其中一个实施例中，所述第二稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油胺及油酸中的一种或多种；及/或，所述引发剂为过硫酸铵及偶氮二异丁腈中的一种或多种；及/或，所述溶剂为水、乙醇、乙二醇及丙三醇中的一种或多种。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚甲醛复合材料及其制备方法，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：聚甲醛90～110份、改性白石墨烯0.5～10份、阻燃剂10～20份、抗氧剂0.1～1份和第一稳定剂0.1～1份；其中，所述改性白石墨烯为聚合物包覆修饰的白石墨烯，所述聚合物的聚合单体为苯乙烯或丙烯酸酯类单体。

【技术特征摘要】
1.一种聚甲醛复合材料及其制备方法，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：聚甲醛90～110份、改性白石墨烯0.5～10份、阻燃剂10～20份、抗氧剂0.1～1份和第一稳定剂0.1～1份；其中，所述改性白石墨烯为聚合物包覆修饰的白石墨烯，所述聚合物的聚合单体为苯乙烯或丙烯酸酯类单体。2.如权利要求1所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：聚甲醛100份、改性白石墨烯1～8份、阻燃剂10～15份、抗氧剂0.1～0.5份和第一稳定剂0.1～0.5份。3.如权利要求1所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，所述聚合单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。4.根据权利要求1～3所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，所述改性白石墨烯的粒径为5μm～10μm，比表面积为300m2/g～500m2/g。5.根据权利要求1～3所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，所述改性白石墨烯由包括如下步骤的方法制备而成：将白石墨烯分散在溶剂中，加入第二稳定剂进行亲油处理，得白石墨烯分散液；将所述白石墨烯分散液升温至60～100℃，加入引发剂，搅拌10～30min；再加入所述聚合物的聚合单体，搅拌反应0.5～2h；调节所得反应液的pH为7～8，过滤，收集滤渣；得所述改性白石墨烯。...

【专利技术属性】
技术研发人员：段曦东，段镶锋，赵涛楠，
申请(专利权)人：广东纳路纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44