充油聚甲醛材料及其制造方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种充油聚甲醛材料，该材料是由ＰＯＭ、油品、载体和助剂组成。还提供了充油聚甲醛材料的制备方法和用途。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改性的高分子材料及这种改性高分子材料的制备方法和用途。更具体地说，本专利技术涉及用油类改性的聚甲醛(POM)材料和这种改性聚甲醛材料的制备方法及应用。聚甲醛是五大工程塑料之一，它是一种机械强度和刚度高，自润滑性和耐磨性好，制品尺寸稳定，特别是具有极其优异的耐疲劳性，耐蠕变性和耐化学药品性的综合性能优良的塑料。但是普通聚甲醛在相对速度高，负荷较大的情况下，作为摩擦件使用时，由于得不到充分润滑，摩擦产生的热不易及时导出，会使零件变形，加速磨损，因此，只能用于制造低速、低负荷条件下工作的摩擦件，使用寿命不能令人满意。为了解决聚甲醛材料在高速、高负荷工作条件下的耐磨问题，在本
内一般采用两种方法。一种方法是把聚甲醛(POM)涂覆在金属板上制成复合材料，以便导出因摩擦产生的热量；另一种方法是将POM和一些具有自润滑性能的改性剂，采用共混改性的方法，制成改性的高润滑聚甲醛。所述的润滑剂选自由聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼和低分子聚乙烯组成的组。其代表性产品有美国杜邦公司的DELRIN100AF、日本泛塑公司的YF-10和含油POMOL-10等。但是至今未公开这些产品的制造方法。本专利技术人经过长期地研究和反复地试验，发现POM、油品、载体和助剂熔融共混，经挤出和冷却后，切粒就能够制得充油的聚甲醛材料。因此，本专利技术的目的是提供一种在高速和高负荷下使用的充油聚甲醛材料。本专利技术的另一目的是提供所述充油聚甲醛材料的制备方法。本专利技术的充油聚甲醛材料是由聚甲醛、油品、载体和助剂构成。本专利技术中所使用的聚甲醛没有任何限制，通常是市售品，包括均聚甲醛，如杜邦DIREN100、共聚甲醛(旭化成4510)，其它的聚甲醛也能使用。本专利技术中所使用的油品也没有特别限制，只要能够起润滑作用的油品都行。例如，油品可选自邻苯二甲酸酯类如邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或邻苯二甲酸二辛酯(DOP)组成组中的一种或几种；苯三酸酯类如苯三酸三辛酯(TOTM)；磷酸酯类如磷酸三丁酯(TBP)、磷酸辛二苯酯；机油，如摩托车用油、汽车曲轴箱油、液压油、透平油、冷冻机油或金属加工油组成组中的任一种或几种；硅油如甲基硅油、苯基硅油、甲苯基硅油或含氢硅油组成组中的一种或几种。由于POM与液体润滑油不能很好地混溶，为了达到油品均匀分散的效果，因此必须使用载体。本专利技术中所使用的载体要求对所用油品有大的吸收容量，价廉易得。它们选自由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、硅酸钙、硅酸镁、高岭土或滑石所组成组中的一种或几种。本专利技术所使用的助剂为本
内通用的助剂，选自由硅胶、固体石蜡、精蜡、氯化乙烯、硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸钠中的一种或几种。本专利技术的充油聚甲醛材料以聚甲醛为100重量份计，加入油品为1-20重量份，优选为2-15重量份，更优选为3-10重量份；加入载体3-15重量份，优选为3-10重量份；加入助剂为0.1-5重量份，优选为0.5-3重量份。本专利技术的充油聚甲醛材料具有下述的力学性能拉伸强度 约50MpaIzod缺口冲击强度 ＞60J/m热变形温度 ≥100℃磨耗 1.2mg摩擦系数 0.21。图1是本专利技术的充油聚甲醛材料的电镜照片。图2是本专利技术的未充油的纯聚甲醛材料的电镜照片。如图1所示，本专利技术的充油聚甲醛材料是一种多相体系，是在普通POM中添加润滑油后形成了独特的含油结构。从图1中可看出，油滴均匀地分散在树脂内，其大小为0.5-1μ。润滑油均匀地分散在POM内部，当充油聚甲醛与其它材料摩擦时，含油的POM由于摩擦而磨蚀，其中的润滑油可以自动地渗出，并附于摩擦面上。正是因为内部的液体润滑油缓慢渗出，在外界不供油的条件下，能长期保证摩擦表面有一层油膜，起到自润滑作用，而又不至于有过多的油而产生污染。本专利技术的充油聚甲醛材料是用本
内众所周知的设备如双螺杆挤出机、液体加料泵等制备。首先按配比将聚甲醛、油品、载体和助剂加入双螺杆挤出机内，在160-210℃温度下熔融共混后，经挤出并冷却后切粒即得到充油聚甲醛产品。摩擦性能的表征1.摩擦系数摩擦力与施加在摩擦部件的垂直负荷之比μ＝F/N式中μ表示摩擦系数F表示摩擦力N表示垂直负荷对塑料材料来说，与金属材料的摩擦不完全相同，即塑料接触区的变形既非纯粹弹性形变，也非纯粹的塑性形变，而是介入两种形变之间。所以在负荷作用下，接触面积不是与负荷N成正比，形式可用下述公式表示μ＝S/Pm＝塑料的剪切强度/塑料的流动压力2.磨损和磨耗磨损量＝m1-m2式中m1表示试验前试样的质量m2表示试验后试样的质量磨损体积V＝(m1-m2)/ρρ受试材料的密度。表1充油POM的摩擦系数 3.极限PV值PV值是作用在摩擦件投影面上的单位压力和表面速度的乘积。最大的PV值是指材料摩擦件能够正常工作的极限PV值。PV值不是一个常数，不同的负荷或不同的速度下其最大PV值亦不同。在一定的速度、负荷范围内，当速度升高时其最大PV值减小，当负荷增大时，其最大PV值增大。对充油POM材料来说，极限PV值要求达到聚四氟乙烯的7-8倍。下面，用实施例一步描述本专利技术。实施例实施例1-8中，所使用的实验设备为本
内公知的设备，如Φ40双螺杆挤出机和液体加料泵等。熔融共混温度为200℃。表1 试验步骤如下1.制备预混料步骤按配方将甲醛、油品、载体与助剂加入一个料槽中，在环境温度下充分搅拌混合，得到均匀混合的预混合物料；2.熔融共混挤出步骤在双螺杆挤出机中，进行预混合物料的熔融共混挤出。所述的双螺杆的直径为Φ40mm，长径比(L/D)＝32。按工艺过程要求，螺杆分段加热。在挤出机中，预混合物料经过固体输送、熔融和熔体混合阶段。运转时，主机转速为240rpm；喂料转速为80rpm；3.冷却切粒步骤从机头挤出的热熔融状物料条先水冷至40℃后，再风冷吹干，经滚刀切成Φ3×3-5mm的颗粒。本专利技术充油聚甲醛性能的测试结果列于表2。表2 从表2中可知，采用双螺杆挤出机，向聚甲醛树脂中充入油品，制备充油聚甲醛材料，其摩擦、磨损性能优良，力学特性也较理想。在制备车用零部件和其它的零部件中，完全达到了使用要求。虽然本申请描述了本专利技术目前优选的实施方案，但是应当理解，本专利技术不受这些方案的限制。在不脱离按附属的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充油聚甲醛材料，是由聚甲醛、油品、载体和助剂组成，聚甲醛、油品、载体和助剂的重量份数，按聚甲醛为１００重量份计，油品为１－２０、载体为３－１５和助剂为０．１－５份。

【技术特征摘要】
界定的本发明的范围内，本领域内的技术人员可以进行改进或变更，都应视为显而易见。权利要求1.一种充油聚甲醛材料，是由聚甲醛、油品、载体和助剂组成，聚甲醛、油品、载体和助剂的重量份数，按聚甲醛为100重量份计，油品为1-20、载体为3-15和助剂为0.1-5份。2.按权利要求1所述的充油聚甲醛材料，其中所述的油品为2-15重量份。3.按权利要求1或2所述的充油聚甲醛材料，其中所述的油品为3-10重量份。4.按权利要求1或2所述的充油聚甲醛材料，其中所述的载体为3-10重量份。5.按权利要求1或2所述的充油聚甲醛材料，其中所述的助剂为0.5-3重量份。6.按权利要求1所述的充油聚甲醛材料，其中所述的油品选自由邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、苯三酸三辛酯、磷酸三丁酯或磷酸辛二苯酯组成组中的一种或几种。7.按权利要求1所述的充油聚甲醛材料，其中所述的油品选自由摩托车用油、汽车曲轴箱油、液压油、透平油、冷冻机油或金属加工油组成组中的一种或几种。8.按权利要求1所述的充油聚甲醛材料，其中所述的油品选自由甲基硅油、苯基硅油、甲苯基硅油或含氢硅油所组成组中的一种或几种。9.按权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张师军，翟仁立，张薇，高彦杰，邵静波，段淑卿，李魁，尹华，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]