一种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聚甲醛复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。本发明专利技术以玻璃纤维和玄武岩纤维为原料，提升了玻璃纤维和玄武岩纤维与聚甲醛树脂的界面结合强度，提高基体的耐磨性，同时可以吸收紫外线对材料的耐老化性能有一定帮助；本发明专利技术以癸二酸、己二胺先反应形成聚酰胺盐，聚酯软段以提高聚合物柔韧性和可塑性的作用存在，提高相容性；本发明专利技术加入乙烯‑丙烯酸共聚物、氢氧化钙、密胺树脂加快聚甲醛材料的结晶速率，具有较好的热稳定性，提高了拉伸强度和缺口冲击强度，提升了聚甲醛复合材料的整体性能。本发明专利技术解决了目前聚甲醛材料耐磨性差，力学性能差和缺口冲击强度低的问题。

A kind of polyformaldehyde composite material and its preparation method

The invention discloses a polyformaldehyde composite material and a preparation method thereof, belonging to the field of polymer composite materials. The invention takes glass fibers and basalt fibers as raw materials, enhances the interfacial bonding strength of glass fibers and basalt fibers with polyformaldehyde resin, improves the wear resistance of the matrix, and absorbs ultraviolet rays, which is helpful to the aging resistance of the material; the invention uses sebacic acid and adipic diamine to react first to form polyamide salts, and polyester soft segment to improve the flexibility and plasticity of the polymer. The method adds ethylene-acrylic acid copolymer, calcium hydroxide and melamine resin to accelerate the crystallization rate of polyformaldehyde material, has good thermal stability, improves the tensile strength and notch impact strength, and improves the overall performance of polyformaldehyde composite material. The invention solves the problems of poor wear resistance, poor mechanical properties and low notch impact strength of the current polyformaldehyde material.

【技术实现步骤摘要】
一种聚甲醛复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子复合材料领域，具体涉及一种聚甲醛复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚甲醛是五大工程塑料之一，具有高模量、高刚性、耐疲劳、自润滑、耐磨损、尺寸稳定等居多特点，广泛用于家电、机械部件，特别适用于机械传动齿轮、润滑轴承、轴套等耐磨部件，是装备轻量化的重要基础材料。但是，聚甲醛在加工过程中易分解产生甲醛低分子物，导致材料力学强度下降，并造成环境污染，不适合用于载荷较高，特别是医疗、食品机械等领域。近年来，业内对聚甲醛改性方面做了大量工作，从公开的看，大多数是基于减少其加工过程的分解，提高其耐磨性。如采用加入大量的聚四氟乙烯或石墨作耐磨剂来提高其耐磨性，却因此带来了新的问题，即形成不相容体系，使聚甲醛力学性能大幅下降；业内采用低分子甲醛捕捉剂如双氰胺等有机低分子化合物作为甲醛吸收剂，其吸收效果较好，采用低分子有机化合物如脂肪酸类或聚乙烯蜡作润滑剂提高其加工流动性，有效地提高聚甲醛的加工流动性。但由于使用大量的低分子有机化合物，在加工过程中易挥发或在使用过程中易迁移，在部件表面形成低分子膜，摩擦过程中，这种低分子膜受热分解既影响材料使用寿命又对环境产生污染；同时，使用大量的低分子化合物将导致材料力学性能大幅下降。目前公布了一种玻纤增强聚甲醛复合材料，聚甲醛：40~70%，玻纤：10~30%，TPU：5~20%，PTFE：3~10%，抗氧剂1076：0.1~0.5%，润滑剂TAF0.1~0.5%，提高聚甲醛的润滑，但未解决玻纤分散与外露、部件表面粗糙、导致材料具有耐磨性差等问题。因此亟需开发一种高耐磨高强度的聚甲醛复合材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前聚甲醛材料耐磨性差，力学性能差和缺口冲击强度低的问题，提供一种聚甲醛复合材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种聚甲醛复合材料，包括聚甲醛、纤维添加剂、诱导结晶添加剂、增韧添加剂、润滑剂、抗氧化剂；所述纤维添加剂的制备方法，包括如下步骤：S1.取玄武岩纤维按质量比3~6：7~10加入玻璃纤维混合，得混合纤维，取混合纤维经等离子体处理160~180s，得预处理纤维，取硅烷偶联剂按质量比2~5：10~20加入去离子水搅拌混合，得混合物；S2.取混合物按质量比30~50：3~5：1~3加入纳米重晶石粉末、二硫化钼，超声，得浸渍液，取浸渍液按质量比20~30：8~10加入预处理纤维，于35~40℃搅拌混合，抽滤，取抽滤渣干燥，即得纤维添加剂。所述步骤S1中的硅烷偶联剂为：取烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚按质量比1~3：10~15加入去离子水，于300r/min、50~60℃搅拌混合，再加入烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚质量50~55%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升温至80~100℃保温2~4h，冷却至室温，即得硅烷偶联剂。所述诱导结晶添加剂的制备方法为：按质量份数计，取5~10份乙烯-丙烯酸共聚物、3~7份氢氧化钙、20~30份密胺树脂，于180~200℃、55r/min密炼，挤出造粒，即得。所述增韧添加剂的制备方法为：（1）取癸二酸按质量比10~15：30~50加入无水乙醇，加入癸二酸质量60~70%的己二胺，于40~50℃搅拌混合，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比15~20：3~7：80~100加入己二酸、去离子水，于240~260℃保温，抽真空保持2~4h，得混合物；（2）取混合物按质量15~20：3~5加入聚乙二醇-2000，加入混合物质量2~5%的钛酸正丁酯，通入氮气保护，升温至250~260℃搅拌混合，冷却至室温，挤压造粒，得冷却物，按质量份数计，取20~40份冷却物、0.2~0.7份过氧化二异丙苯、2~5份马来酸酐、60~80份丙酮搅拌混合，于175~185℃熔融挤出，造粒，即得增韧添加剂。所述润滑剂为：取聚乙烯蜡按质量比2~5：1~3加入硬脂酸混合，即得。所述抗氧化剂为：四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯按质量比8~10：3~5加入N-苯基-α-萘胺混合，即得。一种聚甲醛复合材料的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取200~300份聚甲醛、20~40份纤维添加剂、40~50份诱导结晶添加剂、60~90份增韧添加剂、8~15份润滑剂、3~9份抗氧化剂混合，升温至240~260℃，螺杆转速为160r/min、喂料给定为8Hz的条件下经熔融共混挤出，造粒，干燥，于245~265℃注塑成型，得聚甲醛复合材料。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以玻璃纤维和玄武岩纤维为原料，经等离子体处理，纤维表面出现不同程度的刻蚀痕迹，并且引入了含氧极性官能团，二者相互作用提升了玻璃纤维和玄武岩纤维与聚甲醛树脂的界面结合强度，将烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚与γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制备大分子偶联剂，将其对混合纤维进行修饰，大分子偶联剂一端含有烷氧基基团，一端含有不饱和双键，在使用过程中分别可以与纤维、聚甲醛树脂发生化学反应，另外，由于分子链较长，在复合材料界面产生大分子纠缠，提高了界面结合强度，纳米重晶石、二硫化钼的添加增加润滑性能，减少摩擦，提高基体的耐磨性，同时可以吸收紫外线对材料的耐老化性能有一定帮助；（2）本专利技术以癸二酸、己二胺先反应形成聚酰胺盐，再加入己二酸封端，加入催化剂和聚乙二醇，进行聚酯化反应，得到嵌段型聚合物，其分子中存在强分子间氢键作用，可以赋予其在聚甲醛复合材料中基于强氢键的高稳定性和环境响应性，一方面其结构中的活泼氢与甲醛发生加成反应，来吸收环境中的游离甲醛，发挥聚甲醛的甲醛吸收剂的效果，其相对分子质量较大，其挥发性、迁移性非常低，在高温熔融加工过程中不会发生损失或析出，保持了较高的热稳定效率，另一方面将其与马来酸酐接枝，形成增韧添加剂，保持了结构较规整的聚酰胺硬段和聚酯软段交替构成的嵌段共聚物，聚酯软段以提高聚合物柔韧性和可塑性，处于玻璃态和结晶态两种形态混合下的聚酰胺硬段微区作为交联点，提高共聚物的耐粘流性和固定分子链防止其滑移，起到了增韧提高力学性能的作用，其中的酸酐基团能与纤维表面的羟基发生反应形成化学键协同增韧，提高相容性；（3）本专利技术加入乙烯-丙烯酸共聚物、氢氧化钙、密胺树脂加快聚甲醛材料的结晶速率，一方面在熔融过程中吸收释放的甲醛，减少游离甲醛的释放，形成环保型的复合材料，另一方面通过氢氧化钙中和乙烯-丙烯酸共聚物形成的离聚体，使得聚甲醛球晶变小，结晶成核速率加快，具有较好的热稳定性，提高了拉伸强度和缺口冲击强度，提升了聚甲醛复合材料的整体性能。具体实施方式纳米重晶石粉末：粒度为40nm；二硫化钼：粒度为80nm。诱导结晶添加剂的制备方法为：按质量份数计，取5~10份乙烯-丙烯酸共聚物、3~7份氢氧化钙、20~30份密胺树脂，于180~200℃、55r/min，密炼8~12min，挤出造粒，即得。增韧添加剂的制备方法为：（1）取癸二酸按质量比10~15：30~50加入无水乙醇，加入癸二酸质量60~70%的己二胺，于40~50℃搅拌混合1~3h，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比15~20：3~7：80~100加入己二酸、去离子水，于240~260℃保温50~60min，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚甲醛复合材料，其特征在于，包括聚甲醛、纤维添加剂、诱导结晶添加剂、增韧添加剂、润滑剂、抗氧化剂；所述纤维添加剂的制备方法，包括如下步骤：S1.取玄武岩纤维按质量比3~6：7~10加入玻璃纤维混合，得混合纤维，取混合纤维经等离子体处理160~180s，得预处理纤维，取硅烷偶联剂按质量比2~5：10~20加入去离子水搅拌混合，得混合物；S2.取混合物按质量比30~50：3~5：1~3加入纳米重晶石粉末、二硫化钼，超声，得浸渍液，取浸渍液按质量比20~30：8~10加入预处理纤维，于35~40℃搅拌混合，抽滤，取抽滤渣干燥，即得纤维添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种聚甲醛复合材料，其特征在于，包括聚甲醛、纤维添加剂、诱导结晶添加剂、增韧添加剂、润滑剂、抗氧化剂；所述纤维添加剂的制备方法，包括如下步骤：S1.取玄武岩纤维按质量比3~6：7~10加入玻璃纤维混合，得混合纤维，取混合纤维经等离子体处理160~180s，得预处理纤维，取硅烷偶联剂按质量比2~5：10~20加入去离子水搅拌混合，得混合物；S2.取混合物按质量比30~50：3~5：1~3加入纳米重晶石粉末、二硫化钼，超声，得浸渍液，取浸渍液按质量比20~30：8~10加入预处理纤维，于35~40℃搅拌混合，抽滤，取抽滤渣干燥，即得纤维添加剂。2.根据权利要求1所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，所述步骤S1中的硅烷偶联剂为：取烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚按质量比1~3：10~15加入去离子水，于300r/min、50~60℃搅拌混合，再加入烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚质量50~55%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升温至80~100℃保温2~4h，冷却至室温，即得硅烷偶联剂。3.根据权利要求1所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，所述诱导结晶添加剂的制备方法为：按质量份数计，取5~10份乙烯-丙烯酸共聚物、3~7份氢氧化钙、20~30份密胺树脂，于180~200℃、55r/min密炼，挤出造粒，即得。4.根据权利要求1所述的聚甲醛复合材料，其特征在于，所述增韧添加剂的制备方法为：（1）取癸二酸按质量比10~15：30~50加入无水乙醇，加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菊花，路芸，庞成荣，
申请(专利权)人：佛山朝鸿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44