CN101130621B - 一种增强增韧聚甲醛组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强增韧POM组合物及其制备方法。其特征在于：组合物主要由聚甲醛、玻璃纤维、聚氨酯、抗氧剂、甲醛吸收剂、偶联剂等其它助剂所组成，其组成按重量配比：共聚聚甲醛为30～70％，玻璃纤维20～30％，热塑性弹性体为3～10％，抗氧剂0.1～0.3％，其他助剂为0.1～5％。制备方法是将各组分(除去玻璃纤维)按上述比例在高速混合机中混合均匀后，在双螺杆挤出机中共混挤出，加工温度为170～200℃，螺杆转速为300～500rpm。玻璃纤维加工过程中侧向加入。得到的POM组合物不仅具有高强度、高模量，而且冲击强度达到167J/m，满足增强POM高韧性的要求。

Description

一种增强增韧聚甲醛组合物及其制备方法 
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种增强增韧聚甲醛(POM)组合物及其制备方法。 
背景技术
聚甲醛(POM)又叫聚氧化聚甲醛，具有很高的硬度和钢性，具有高度抗蠕变和应力松驰能力，优良的耐磨性，自润滑性，和疲劳性。聚甲醛刚性很高，可广泛代替铝、铜、锌等金属及其合金制品，俗称赛钢。 
POM质轻，加工成型简单，生产成本低廉，材料性能与金属相近，易于制造轴套、齿轮、滑块等耐磨增强零件。POM在拉伸和冲击强度上还有待于进一步的提高。聚甲醛中加入一定量的玻璃纤维、碳纤维，可降低POM的磨损，使POM的拉伸和冲击强度得到较大的提高，碳纤维的效果更好。如日本Polyplastics公司的Duracon CH-25，加入25％的玻璃纤维，可使POM的拉伸强度从60MPa提高到127MPa，缺口冲击强度从63J/m提高到78J/m，杜邦525GR的拉伸强度达到140MPa，缺口冲击强度为9KJ/m2，弹性模量为8000MPa。但在实际使用过程中，改性聚甲醛要求兼顾刚性和韧性两方面的因素，目前尚没有很好的解决方案 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种增强增韧聚甲醛组合物，相应的，本发明还提供一种增强增韧聚甲醛组合物的制备方法。 
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 
一种增强增韧聚甲醛组合物，其组成是按重量比(％)： 
玻璃纤维        20～25％； 
聚甲醛        67～70％； 
热塑性弹性体  3～10％； 
抗氧剂        0.1～0.3％； 
其他助剂      0.1～5％； 
其中，所述聚甲醛为共聚聚甲醛，所述共聚聚甲醛为三聚甲醛与环氧乙烷共聚物或三聚甲醛与二氧五环的共聚物。 
其中，所述玻璃纤维为无碱玻纤，玻纤表面用偶联剂处理。 
其中，所述热塑性弹性体为聚酯型聚氨酯、酸化聚烯烃弹性体或聚酰胺弹性体。 
其中，所述抗氧剂为空间位阻酚类抗氧剂，包括抗氧剂1010和抗氧剂245。 
其中，所述其他助剂为润滑剂和热稳定剂。 
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸、聚乙烯蜡中一种或几种；热稳定剂为双氰胺或三聚氰胺。 
一种增强增韧聚甲醛组合物的制备方法，包括步骤： 
a：按重量配比称取聚甲醛和热塑性弹性体，混合均匀； 
b：按重量配比称取抗氧剂和其他助剂，混合均匀；将上述混合好的物质一起加入到混合器中继续混合直至均匀； 
c：将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，玻璃纤维侧向加入；加工工艺如下：双螺杆挤出机加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，停留时间：3～4分钟，螺杆转速：300rpm～500rpm。 
以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 
1：本发明保证了合金材料在具有极好的耐冲击性能的同时，其各项物理力学性能优异； 
2：该组合物材料的制备工艺简单，且具有较高的刚性和韧性等特点，可广泛代替铜、铝、锌等金属及其合金制品。 
具体实施方式
本发明的技术方案是提供一种增强增韧聚甲醛组合物，其组成是按重量比(％)：玻璃纤维20～30％；聚甲醛30～70％；热塑性弹性体3～10％；抗氧剂0.1～0.3％；其他助剂0.1～5％。 
其中，所述聚甲醛为共聚聚甲醛，所述共聚聚甲醛为三聚甲醛与环氧乙烷共聚物或三聚甲醛与二氧五环的共聚物。其中，所述玻璃纤维为无碱玻纤，玻纤表面用偶联剂处理。其中，所述热塑性弹性体为聚酯型聚氨酯、酸化聚烯烃弹性体或聚酰胺弹性体。其中，所述抗氧剂为空间位阻酚类抗氧剂，包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂245，其中优选抗氧剂1010/245＝1/2。其中，所述其他助剂为润滑剂和热稳定剂。其中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸、聚乙烯蜡中一种或几种；热稳定剂为双氰胺或三聚氰胺。 
在本发明中，按重量配比称取聚甲醛和热塑性弹性体，混合均匀；按重量配比称取抗氧剂和其他助剂，混合均匀；将上述混合好的物质一起加入到混合器中继续混合直至均匀；将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，玻璃纤维侧向加入；加工工艺如下：双螺杆挤出机加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，停留时间：3～4分钟，螺杆转速：300rpm～500rpm。 
本发明提供的增强增韧聚甲醛组合物适用于汽车零部件、电子、电器、制药包装机械等，可代替铜、铝、锌等金属及其合金制品。 
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述： 
实施例1： 
将POM重量比为67％，聚氨酯弹性体3％，抗氧剂1010/168为0.2％， 玻纤为25％，热稳定剂双氰胺0.1％及其加工助剂聚乙烯蜡4.7％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，螺杆转速380rpm。 
实施例2 
将POM重量为67％，聚酰胺弹性体3％，抗氧剂1010/168为0.2％，玻纤为25％，热稳定剂三聚氰胺0.1％及其加工助剂硬脂酸钙4.7％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，螺杆转速420rpm。 
实施例3 
将POM重量为67％，酸化弹性体3％，抗氧剂1010/168为0.2％，玻纤为25％，热稳定剂三聚氰胺0.1％及其加工助剂硬脂酸锌4.2％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，螺杆转速480rpm。 
对比实施例1： 
将POM重量为70％，抗氧剂1010/168为0.2％，玻纤为25％，热稳定剂双氰胺0.1％及其加工助剂聚乙烯蜡4.7％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，螺杆转速380rpm。 
实施例1～3配方及共混物的性能见表1所示。 
表1 
    组成   实施例1    实施例2     实施例3     对比实施例    1 测试标准
共聚POM(％)   67     67     67     70 -
玻纤(％)   25     25     25     25 -
热塑性弹性体(％)   聚氨酯弹  性体：3     聚酰胺弹    性体：3     酸化聚烯烃    弹性体：3     0 -
抗氧剂(％)   1010/168：  0.2     1010/245：    0.2     1010/245：    0.2     1010/245：    0.2 -
热稳定剂(％)   双氰胺  0.1     三聚氰胺     0.1     三聚氰胺     0.1     三聚氰胺     0.1 -
加工助剂(％)   聚乙烯蜡  4.7     硬脂酸钙    4.7     硬脂酸锌    4.7     硬脂酸钙    4.7 -
性能 -
拉伸强度(MPa)   110.4     119.7     108     98 ASTMD638
缺口冲击强度(J/m)   178     167     151     135 ASTMD638
弯曲强度(MPa)   117     120     107     109 ISO 178
弯曲模量(MPa)   5600     5800     5200     4900 ISO 178
热变形温度(℃)   151     154     150     156 ISO 75-2
由表1可看出，对于三种热塑性弹性体，其中聚氨酯对缺口冲击强度的改善最大，但同时改性POM的拉伸和弯曲强度比实施例2和3稍低；聚酰胺弹性体改性POM具有较好的拉伸和缺口冲击强度，而酸化聚烯烃弹性体可能由于与POM相容性稍差，性能比其他实施例稍低。相比于对比实施例1，改性POM的力学性能均比不加热塑性弹性体的改性POM高。少量的热塑性弹性体对改性POM的刚性并没有削弱作用，反而因为增加了两相之间的结合力而提高POM的拉伸和冲击强度。 
以上对本发明所提供的一种增强增韧聚甲醛(POM)组合物及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (5)

1.一种增强增韧聚甲醛组合物，其特征在于；按其组成是按重量比(％)：
玻璃纤维    20～25％；
聚甲醛      67～70％；
热塑性弹性体3～10％；
抗氧剂      0.1～0.3％；
其他助剂    0.1～5％；
其中，所述玻璃纤维为无碱玻纤，玻纤表面用偶联剂处理；所述热塑性弹性体为聚酯型聚氨酯、酸化聚烯烃弹性体或聚酰胺弹性体；所述聚甲醛为三聚甲醛与环氧乙烷共聚物或三聚甲醛与二氧五环的共聚物。
2.如权利要求1所述的增强增韧聚甲醛组合物，其特征在于；所述抗氧剂为空间位阻酚类抗氧剂，包括抗氧剂1010和抗氧剂245。
3.如权利要求1所述的增强增韧聚甲醛组合物，其特征在于；所述其他助剂为润滑剂和热稳定剂。
4.如权利要求3所述的增强增韧聚甲醛组合物，其特征在于；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸、聚乙烯蜡中一种或几种；所述热稳定剂为双氰胺或三聚氰胺。
5.一种权利要求1所述的增强增韧聚甲醛组合物的制备方法，其特征在于；包括步骤：
a：按重量配比称取聚甲醛和热塑性弹性体，混合均匀；
b：按重量配比称取抗氧剂和其他助剂，混合均匀；将上述混合好的物质一起加入到混合器中继续混合直至均匀；
c：将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，玻璃纤维侧向加入；加工工艺如下：双螺杆挤出机加工温度：一区160℃，二区165℃，三区170℃，四区175℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区175℃，机头180℃，停留时间：3～4分钟，螺杆转速：300rpm～500rpm。
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