CN101143959A - 一种聚甲醛组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚甲醛组合物及其制备方法。聚甲醛组合物组分按重量配比为(％)：POM 20－95％；ABS 4－80％；相容剂0.1－20％；润滑剂0.1－1.0％；抗氧剂0.1－1.2％。与传统的TPU增韧POM的体系相比，本发明POM/ABS体系在达到相同的冲击性能时，不仅机械综合性能明显要优于传统的TPU增韧POM体系，耐热性能与传统的TPU增韧POM体系相比也有很大的提高。该合金材料的制备工艺简单，且具有尺寸稳定、外观好、高流动性、耐药品性、易加工成型等特点，可广泛用于制造汽车、电子、电气部件，经过与ABS材料的共混，提高的POM冲击韧性，极大地的丰富了聚甲醛在汽车、电子、电气制件方面的应用。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚甲醛组合物及其制备方法。
[背景技术]
聚甲醛(POM)分子链由C-0交替排列并扭转成螺旋状。规则的分子链构象使聚甲醛易于结晶，在熔融加工过程中易形成大球晶。POM的高结晶度(约60％～80％)赋予其较高硬度和刚性，POM具有耐磨、自润滑性好、抗疲劳性优异等特点，机械性能接近金属材料，为五大工程塑料之一。聚甲醛原料来源广泛，可采用注射成型、吹塑、挤压成型和旋转铸造的方法进行加工，广泛用于机械、汽车、电子电器、化工、建材等领域，且在工程材料的某些应用领域，如作为各种承受动力传动传导的零部件具有不可替代的重要地位，可制造齿轮传动装置、泵、传送器、管件、手动工具、玩具、建筑用品及医用计量装置等。
聚甲醛由于特殊的分子结构，其热稳定性较差，因而聚甲醛的热稳定化是在其合成或加工应用过程中最为重要。聚甲醛还存在韧性差、缺口冲击强度低的缺陷，这些缺陷极大地限制了聚甲醛更广泛的应用。为了拓宽POM的应用领域，常用其它聚合物与POM共混来改善聚甲醛的性能。然而，POM分子链极性弱，无侧基，与大多数聚合物相容性差，能增韧POM的聚合物品种很少。现有的POM增韧多数采用是热塑性聚氨酯弹性体(TPU)与POM共混，以形成氢键，两者有一定的相容性，因此TPU可以作为POM的增韧剂使用，虽然其增韧效果明显，但其它性能如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、耐热性等性能则下降较大，极大的限制了POM的材料的市场应用。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种不仅冲击强度高，而且抗拉强度、弯曲强度高，耐热性能良好的聚甲醛组合物。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种聚甲醛组合物，其组分按重量配比为(％)：
POM 20-95％；
ABS 4-80％；
相容剂 0.1-20％；
润滑剂 0.1-1.0％；
抗氧剂 0.1-1.2％。
其中，所述的POM为均聚型或共聚型。所述的POM流动性能在190℃，2.16kg条件下的熔融指数为2-35g/10分钟。所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其橡胶含量为15-70％。所述的相容剂为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、ABS-g-MAH、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH中任一种或几种复配物。所述的润滑剂为超高分子量聚硅氧烷、硬脂酸盐任一种或几种的复配。所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、二[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸三缩乙二醇酯、双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]1、6-已二醇酯中或者亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)中的一种或几种的复配。
以上所述的聚甲醛组合物，其组分按重量配比最好是(％)：
POM 30-65％；
ABS 30-65％；
相容剂 2-6％；
润滑剂 0.3-0.6％；
抗氧剂 0.3-0.6％。
以上所述的聚甲醛组合物的制备方法的技术方案包括以下步骤：a：按重量配比称取POM、ABS和相容剂，混合均匀；b：按重量配比称取润滑剂和抗氧剂，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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-180℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分。
本发明具有以下有益效果：
1：本发明通过选择合适的相容剂，将POM体系和ABS体系熔合在一起，所制得的材料具有耐磨、自润滑性能、良好的抗冲击性能；
2：在提高合金材料抗冲击性能的同时，其各项机械力学性能优异，耐热性能也有很大的提高；
3：该合金材料的制备工艺简单，且具有高冲击、尺寸稳定、耐磨、自润滑性能、外观好等特点。
[具体实施方式］
本发明的技术方案是提供一种聚甲醛和ABS合金材料，它由一混合物组成，其重量配比组成为：
PA6 20-95％、ABS 4-80％、相容剂 0.1-20％、润滑剂0.1-1.0％、抗氧剂 0.1-1.2％；
其中，POM可以是均聚型或共聚型，POM的熔融指数在190℃，2.16Kg负荷下为2-35g/10分钟；ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其橡胶含量为15-70％；相容剂可以为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、ABS-g-MAH、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH中任一种或几种复配物；润滑剂为超高分子量聚硅氧烷、硬脂酸盐任一种或几种的复配；抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯为主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)为辅抗氧剂的复配1076/168(1∶1)。
在本发明中，按重量配比称取POM和ABS，混合均匀；按重量配比称取相容剂，混合均匀；按重量配比称取润滑剂和抗氧剂，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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-180℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分钟；停留时间2-6分钟。
其中，POM具有耐磨、自润滑性好、抗疲劳性优异等特点，机械性能接近金属材料。
ABS结合了苯乙烯具有的光泽性和成型性、丙烯腈具有刚性和耐药品性以及优异的机械性能、丁二烯具有的耐冲击性，与聚甲醛共混可以改善的聚甲醛冲击性能、以及加工性能。
由于聚甲醛与ABS分属两种不相容体系，丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯核-壳型结构共聚物的加入可极大的提高两者的相容性，提高材料的冲击强度与断裂伸长率，丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯核-壳型结构共聚物本身具有良好的抗冲性能，但如果添加量过大使得整个体系的其它力学性下降较大，因此相容剂的添加量不宜过高。
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：
将重量比POM 23％、ABS 74％、相容剂 2.2％、润滑剂 0.4％、168 0.2％、1076 0.2％在混料机里混合均匀；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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-180℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分钟；停留时间2-6分钟。
实施例2：
将重量比POM 35％、ABS 60％、相容剂 4.2％、润滑剂 0.4％、168 0.2％、1076 0.2％在混料机里混合均匀；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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-180℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分钟；停留时间2-6分钟。
实施例3：
将重量比POM 60％、ABS 35％、相容剂 4.2％、润滑剂 0.6％、168 0.2％、1076 0.2％在混料机里混合均匀；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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-180℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分钟；停留时间2-6分钟。
实施例4：
将重量比POM 90％、ABS 7％、相容剂 2.1％、润滑剂 0.4％、168 0.2％、1076 0.3％在混料机里混合均匀；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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-1 80℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分钟；停留时间2-6分钟。
性能测试：
拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(毫米)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50毫米/分钟；
弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸(毫米)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为2 0毫米/分钟；
缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(毫米)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2毫米。
热变形温度按GB/T 1634标准进行检验。试验类型为为试样尺寸为(毫米)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；使用1.80MPa弯曲应力的A法。
实施例1-4配方及与对比例的材料性能见下表：
| 项目 | 测试方法 | 单位 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 |
| 聚甲醛 | ％ | 23 | 35 | 60 | 90 | POM+20％TPU | |
| ABS | ％ | 74 | 60 | 35 | 7 | ||
| 相容剂 | ％ | 2.2 | 4.4 | 4.2 | 2.1 | ||
| 其它助剂 | ％ | 0.8 | 0.6 | 0.8 | 0.9 | ||
| 拉伸强度 | GB/T1040 | MPa | 45.2 | 49.5 | 54.2 | 60.1 | 40 |
| 断裂伸长率 | GB/T1040 | ％ | 58.6 | 45.2 | 32.6 | 15.2 | 14 |
| 弯曲强度 | GB 9341/T | MPa | 65.5 | 68.4 | 72.5 | 75.2 | 50 |
| 弯曲模量 | GB 9341/T | MPa | 2002 | 2056 | 2120 | 2180 | 1500 |
| 缺口冲击强度 | GB/T1043 | KJ/M2 | 25.5 | 18.1 | 10.5 | 7.8 | 10 |
| 热变形温度 | GB/T1634 | ℃ | 91 | 95 | 98 | 102 | 75 |
从实施例1～4看，随着高冲的ABS含量的增加对POM的冲击性能的提高有显著作用，并且其它性能的下降比较小。与20％TPU增韧POM的体系对比来看，其达到相同的冲击性能时，POM/ABS体系的机械综合性能，如拉伸强度和弯曲强度都明显优于传统的TPU增韧POM体系。同时，POM/ABS体系的耐热性能与传统的TPU增韧POM体系相比也有很大的提高。
该合金材料的制备工艺简单，且具有尺寸稳定、外观好、高流动性、耐药品性、易加工成型等特点，可广泛用于制造汽车、电子、电气部件，经过与ABS材料的共混，提高的POM冲击韧性，极大地的丰富了聚甲醛在汽车、电子、电气制件方面的应用。
以上对本发明所提供的一种聚甲醛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 (9)
1.一种聚甲醛组合物，其特征在于，其组分按重量配比为(％)：
POM 20-95％；
ABS 4-80％；
相容剂 0.1-20％；
润滑剂 0.1-1.0％；
抗氧剂 0.1-1.2％。
2.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述的POM为均聚型或共聚型。
3.根据权利要求2所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述POM流动性能在190℃，2.16kg条件下的熔融指数为2-35g/10分钟。
4.根据权利要求1或2所述的聚甲醛组合物，其特征在于：ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其橡胶含量为15-70％。
5.根据权利要求1或2所述的聚甲醛组合物，其特征在于：相容剂为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、ABS-g-MAH、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH中任一种或几种复配物。
6.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述润滑剂为超高分子量聚硅氧烷、硬脂酸盐中任一种或几种的复配。
7.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、二[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸三缩乙二醇酯、双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]1、6-己二醇酯中或者亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)中的一种或几种的复配。
8.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：其组分按重量配比为(％)：
POM 30-65％；
ABS 30-65％；
相容剂 2-6％；
润滑剂 0.3-0.6％；
抗氧剂 0.3-0.6％。
9.一种权利要求1所述的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POM、ABS和相容剂，混合均匀；
b：按重量配比称取润滑剂和抗氧剂，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，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区160-170℃、二区160-180℃、三区160-180℃、四区170-190℃、五区170-190℃、六区160-180℃、七区160-170℃、八区160-170℃；螺杆转数控制在200-500转/分。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110511 Termination date: 20130930 |