聚甲醛树脂组合物及其制备方法技术

一种聚甲醛树脂组合物，其中包括聚甲醛树脂（Ａ）、１～６０％重量的碳纤维（Ｂ－１）和占碳纤维重量的０．１～１５％的聚氨基甲酸乙酯（Ｂ－２），也可以包含至多５０％重量的非碳纤维无机填料（Ｃ），（Ｂ－１）、（Ｂ－２）及（Ｃ）的总量不超过７０％重量。混合各组分前，将碳纤维先用聚氨基甲酸乙酯处理，使聚氨基甲酸乙酯附着到碳纤维的表面。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及不仅具有良好的机械强度和硬度，而且具有良好的抗磨损性能的。本专利技术的聚甲醛树脂组合物主要用作各种机械部件或类似物的材料。聚甲醛树脂本身具有匀称的机械性能和优良的抗磨损性能，所以已被广泛地单独用作电器或电子设备、汽车部件或其它各种机器的元件材料。在一些情况下，也将它与纤维状加强物如玻璃纤维或碳纤维或填料制成混合物使用，以进一步改善其强度、硬度及抗磨损性能。然而，当将聚甲醛树脂与碳纤维混合制备复合材料时，较短的碳纤维容易分散，而较长的碳纤维有缠结而形成小珠的倾向。因此，将碳纤维均匀地分散于树脂中是困难的。况且，碳纤维不能给出任何足够高的加强效应，因为它对树脂的附着力很差。此外，碳纤维的表面有时呈现酸性而造成树脂的与纤维接触的表面降解。尽管对碳纤维用硅烷或环氧化合物、其它表面处理剂或浸润剂进行涂层以解决这些问题，但是还没有建立起一种能够给出具有满意的物理性能的复合材料、并且足以改善碳纤维的可加工性能的处理方法。在这些情况下，本专利技术的专利技术人已研究发现一种处理剂或浸润剂，它能提高碳纤维的加强效应以赋于聚甲醛树脂良好的机械性能，并且能改善碳纤维的可加工性能，从而完成了本专利技术。也就是说，本专利技术涉及，该组合物中包括(A)聚甲醛树脂，(B)基于组合物总重量的1～60%重量的碳纤维和基于碳纤维的0.1～15%重量的聚氨基甲酸乙酯树脂，及(C)基于组合物总重量的0～50%重量的非碳纤维无机填料，其中组分(B)和(C)的总重量最多为组合物总重量的70%。本专利技术提供了一种聚甲醛组合物，其中包含聚甲醛树脂(A)、1～60%重量的碳纤维(B-1)和基于碳纤维的0.1～15%重量的聚氨基甲酸乙酯树脂(B-2)，(B-1)和(B-2)的总量不超过70%重量。最好，本组合物可以进一步含有最多达50%重量的非碳纤维无机填料(C)，(B-1)、(B-2)和(C)的总量不超过70%重量。本专利技术还提供了制备聚甲醛树脂组合物的方法，其中包括用聚氨基甲酸乙酯处理碳纤维，使聚氨基甲酸乙酯吸附于碳纤维的表面，将聚氨基甲酸乙酯处理过的碳纤维与聚甲醛树脂混合及熔化捏和混合物等步骤。本方法可以进一步包含将非碳纤维无机填料与混合物混合的步骤。本专利技术的特征在于使用与碳纤维一起的、指定量的聚氨基甲酸乙酯，特别是使用含有指定量的附着于其表面的聚氨基甲酸乙酯树脂的碳纤维。根据本专利技术，由于这一特性，碳纤维的加工及其在聚甲醛树脂中的均匀分散是容易的。此外，碳纤维对树脂的附着得到改善，所以碳纤维显示出显著的加强效应，得到的材料不仅具有良好的物理性能和机械性能，而且具有良好的抗磨损性能。在本专利技术中用作为基质的聚甲醛树脂(A)可以是任何高分子量的化合物，其主链主要包含聚氧化亚甲基单元，同时包括甲醛或其环状低聚物如三噁烷或四噁烷的均聚物以及含有作为主要成分的甲醛和其它共聚用单体的共聚物。共聚物包括三聚物或更高的共聚物以及含分支或交联结构的接枝共聚物。此外，为了使用之目的，除了聚甲醛树脂外，也可以使用少量的其它热塑性树脂。另外使用的热塑性树脂并没有特别限制，具体例子有聚烯烃类如聚乙烯和聚丙烯;含有芳香二羧酸和二醇类或羟基羧酸的芳香聚酯类如聚对苯二甲酸乙酯和聚对苯二甲酸丁酯;乙烯基聚合物如聚丙烯腈、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯和聚氯乙烯;聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚亚苯基硫醚和氟树脂类。也可以使用这些热塑性树脂中的两种或多种树脂的混合物。根据本专利技术，碳纤维(B)与指定量的聚氨基甲酸乙酯树脂一起使用。虽然本专利技术的组合物可以通过仅将这两种组分与组分(A)混合并熔化、挤压所得混合物来制备，但是它最好通过先将聚氨基甲酸乙酯树脂预先加到碳纤维中以使它附着到纤维的表面，也可接着使其一体化，再将得到的碳纤维与组分(A)混合来制备。所用碳纤维可以通过燃烧丙烯酸纤维、嫘萦纤维或木素纤维或由石油或煤沥青制得的纤维制备，并且可以是选自碳质纤维、石墨纤维及阻燃纤维的任意一种类型。特别地，最好使用由燃烧丙烯酸纤维或由沥青制得的纤维来制备的碳纤维。碳纤维的直径约为4～20μm，最好约为5～15μm。根据本专利技术，使用的碳纤维的量为组合物总重量的1～60%，最好为5～50%。如果量太少，加强效应低，而如果量太大，组合物的制备将是困难的，并且它在模具中的流动性太低，给加工带来不便。与碳纤维一起用作组分(B)的聚氨基甲酸乙酯树脂是由二异氰酸酯与多羟基化合物反应制得的热塑性树脂。二异氰酸酯的例子包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及间亚二甲苯基二异氰酸酯，而多羟基化合物的例子包括聚四氢呋喃、1，4-丁二醇及1，4-丁炔二醇，尽管制备聚氨基甲酸乙酯树脂的原材料并没有特别限制。在制备组合物时，可将上述聚氨基甲酸乙酯与碳纤维一起加入，以使它附着到碳纤维上。特别地，最好使用表面附着有聚氨基甲酸乙酯树脂的碳纤维或与聚氨基甲酸乙酯结合为一体的碳纤维丝。附着或一体化可通过下述方法进行，即溶解聚氨基甲酸乙酯树脂于溶剂如丙酮中，将碳纤维丝浸入得到的溶液中，再将得到的纤维丝与溶剂分离;或者先制备聚氨基甲酸乙酯树脂的乳浊液，将碳纤维浸入乳浊液中，然后将此纤维干燥。在此，虽然碳纤维可以以长纤维形式使用，但是把它作为纱号为50～2000、长度为1～10毫米的短丝加入更方便。根据本专利技术，所用的聚氨基甲酸乙酯树脂的量为碳纤维重量的0.1～15%，最好为0.5～10%。如果量太小，几乎不能改善碳纤维对聚甲醛树脂的附着，而如果量太大，反而会对得到的组合物的机械性能和抗热性能产生不利影响。虽然非碳纤维无机填料(C)在本专利技术中不是必需的基本组分，但它的加入有利于生产出具有良好的机械强度、抗热性能、尺寸稳定性(抗变形和抗翘曲性能)、电性能和其它性能的模塑制品。无机填料(C)可以为纤维状、粉状、颗粒状和片状的，这取决于使用目的。纤维状填料包括无机纤维材料如玻璃纤维、石棉纤维、硅纤维、硅/铝纤维、铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、硼纤维、钛酸钾纤维和如不锈钢、铝、钛、铜或黄铜等金属纤维。其中，玻璃纤维是最典型的。此外，纤维状填料包括高熔点有机纤维状材料，具体的例子有聚酰胺、氟树脂及丙烯酸树脂类。粉状或颗粒状填料包括碳黑、石墨、硅石、石英粉、玻璃细珠、玻璃球、玻璃粉、硅酸盐如硅酸钙、硅酸铝、高岭土、滑石粉、粘土、硅藻土及硅灰石;金属氧化物如氧化铁、氧化钛、氧化锌、三氧化锑和氧化铝;金属碳酸盐如碳酸钙和碳酸镁;金属硫酸盐如硫酸钙和硫酸钡;铁氧体、碳化硅、氮化硅、氮化硼及各种金属粉末。片状填料包括云母、玻璃片及各种金属薄片。这些无机填料可以单独使用，也可以作为它们中的两种或多种材料的混合物使用。在生产不仅具有良好的基本强度，而且具有良好的尺寸准确性和电学性能的制品时同时使用碳纤维和颗粒状或片状填料是特别有效的。必要时，可将偶联剂或表面处理剂与这些填料一起使用。虽然聚氨基甲酸乙酯树脂作为组分(C)的偶联剂或表面处理剂使用是当然的，但偶联剂或表面处理剂不必要仅限于此。无机填料(C)的用量最多为组合物总重量的50%。此外，其用量也受所用碳纤维(B)的用量所限制，以便组分(B)和(C)的总量最多必须不超过组合物总重量的70%，最好为10～60%。此外，本专利技术的组合物可以适当地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚甲醛树脂组合物，其中包括聚甲醛树脂（Ａ）、１－６０％重量的碳纤维（Ｂ－１）和占碳纤维重量的０．１－１５％的聚氨基甲酸乙酯（Ｂ－２），（Ｂ－１）和（Ｂ－２）的总量不超过７０％重量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：南毅，光内正道，北村宏，
申请(专利权)人：汛塑料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]