CN102382417A

CN102382417A - 一种聚甲醛稳定剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102382417A
Application number: CN2011102939415A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 徐永; 杨海灵
Original assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明提供一种聚甲醛稳定剂，其包括按照重量分数的如下组分：抗氧剂5～20份；吸醛剂10～30份；吸酸剂30～60份；金属离子钝化剂20～40份。本发明还提供该聚甲醛稳定剂的制备方法，其按照上述重量配比选取原料；并将原料混合均匀，得聚甲醛稳定剂。该聚甲醛稳定剂对提高聚甲醛加工过程中热稳定性，维持聚甲醛的物理机械性能，具有非常卓越的效果。

Description

一种聚甲醛稳定剂及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚甲醛稳定剂及其制备方法。

背景技术

作为五大通用工程塑料之一的聚甲醛，是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40～100℃温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。聚甲醛以低于其他许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。

然而，聚甲醛的热稳定性在现有高分子材料中最差，这主要是由其特殊的分子结构所决定的。当聚甲醛在熔融加工过程中，在热或氧的作用下其分子一旦产生自由基后就会发生断裂，继而发生连续的脱甲醛反应。而甲醛及由甲醛氧化生成的微量甲酸又将促进热分解过程。使脱甲醛反应大大加速，直至聚甲醛的大分子链分解殆尽。不仅如此，整个降解过程中会产品刺激性的甲醛气体，令加工环境严重恶化。目前，业内都是采用一些吸醛吸酸的助剂作为聚甲醛的热稳定剂，以延缓聚甲醛的热降解，但实际使用效果并不佳。

发明内容

本发明实施例提供一种聚甲醛稳定剂及其制备方法，旨在解决现有技术中聚甲醛热稳定性差的问题。

一种聚甲醛稳定剂，其包括如下重量份数的组分：

抗氧剂 5～20份；

吸醛剂 10～30份；

吸酸剂 30～60份；

金属离子钝化剂 20～40份。

以及，一种聚甲醛稳定剂的制备方法，其包括如下步骤：

按照重量配比选取原料，所述原料包括抗氧剂5～20份，吸醛剂10～30份，吸酸剂30～60份，金属离子钝化剂20～40份；

将上述原料混合均匀，得聚甲醛稳定剂。

本发明实施例提供的聚甲醛稳定剂，通过选用抗氧剂、吸醛剂、吸酸剂和金属离子钝化剂的合理配制，充分发挥了当中各组分的协效作用，对聚甲醛具有优异的热稳定效果。该聚甲醛稳定剂制备方法只需按配方将各组分混合均匀即可得到产品，其制备方法工艺简单，成本低廉，对设备要求低，非常适于工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例的聚甲醛稳定剂制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的一种聚甲醛稳定剂，其包括如下重量份数的组分：

抗氧剂 5～20份；

吸醛剂 10～30份；

吸酸剂 30～60份；

金属离子钝化剂 20～40份。

其中，所述抗氧剂优选为高效大分子三嗪类受阻酚抗氧剂，更优选地，为1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮(抗氧化剂1790)，可以为美国氰特化工公司生产，或瑞士汽巴精化公司生产，或台湾双键化工公司生产。高效抗氧剂具有添加量小，效果优异的特点，是优异的自由基捕捉剂，能有效地防止聚甲醛在高温下加工和使用过程中的热氧化降解，对材料的性能无影响。

所述吸醛剂为分子量为2000-15000的聚酰胺低聚物，包括PA4，PA6，PA66，PA1010，PA11，PA12等聚酰胺在内的单元或多元共聚物，优选为PA12的低聚物。聚酰胺分子中大量的酰胺基对甲醛有很好的加成作用，作为聚甲醛的甲醛捕捉剂非常适合。低分子量的聚酰胺具有熔点低，流动性高的特点，在普通的聚甲醛加工温度范围内就能很好地熔融分散，起到相当有效的热稳定化效果。

所述吸酸剂为长碳链脂肪羧酸碱金属或碱土金属盐，如硬脂酸钙，山俞酸镁，芥酸钠，油酸钡等，优选为硬脂酸钙，这些化合物不仅具有良好的润滑性，还具有弱碱性，可与聚甲醛加工过程中产生的甲酸起中和作用，抑制由甲酸催化所产生的热降解。

所述金属离子钝化剂为2，2′草酸二酰胺双[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯，商品牌号Naugard XL-1，可以为美国康普顿公司生产，也可以为天津利安隆公司生产，或江苏中宏化工公司生产。聚甲醛在生产加工过程中容易混入一些过渡金属或重金属离子，如Fe³⁺，Cu²⁺等，对聚甲醛的热降解有加速催化的作用，金属离子钝化剂Naugard XL-1能有效地螯合当中的金属离子，消除金属离子对聚甲醛加工和使用过程带来的催化降解危害。

请参阅图1，显示本发明实施例的一种聚甲醛稳定剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

S01：按照重量配比选取原料，所述原料包括抗氧剂5～20份，吸醛剂10～30份，吸酸剂30～60份，金属离子钝化剂20～40份；

S02：将上述原料混合均匀，得聚甲醛稳定剂。

步骤S01中，所有物料称量准确，精确至0.001千克，放入相应的物料袋中并且做好标示。

步骤S02具体为，将上述所有物料直接置于高速混合机内搅拌10～60分钟，温度控制在60～120℃，转速200～2000rpm，即得聚甲醛稳定剂。

本发明实施例提供的聚甲醛稳定剂，选用三嗪类受阻酚抗氧剂，聚酰胺低聚物长碳链脂肪酸碱金属或碱土金属盐以及2，2′草酸二酰胺双[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯混合得到，各成分有效协同，性能稳定，效果佳，其制备方法工艺简单，成本低廉，对设备要求低，适于工业化生产。

以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述聚甲醛稳定剂及其制备方法。

实施例1：

本实施例的聚甲醛稳定剂的组分及其重量分数为：

抗氧剂1790 5份；

吸醛剂PA12低聚物 20份；

吸酸剂硬脂酸钙 40份；

金属离子钝化剂Naugard XL-1 35份。

将所述各组分直接置于高速混合机内搅拌20分钟，温度控制在80℃，高速混合机转速500rpm，得聚甲醛稳定剂。

实施例2：

本实施例的聚甲醛稳定剂的组分及其重量分数为：

抗氧剂1790 10份；

吸醛剂PA12低聚物 20份；

吸酸剂硬脂酸钙 40份；

金属离子钝化剂Naugard XL-1 30份。

将所述各组分直接置于高速混合机内搅拌30分钟，温度控制在90℃，高速混合机转速800rpm，得聚甲醛稳定剂。

实施例3：

本实施例的聚甲醛稳定剂的组分及其重量分数为：

抗氧剂1790 10份；

吸醛剂PA12低聚物 30份；

吸酸剂硬脂酸钙 30份；

金属离子钝化剂Naugard XL-1 30份。

将所述各组分直接置于高速混合机内搅拌40分钟，温度控制在100℃，高速混合机转速1000rpm，得聚甲醛稳定剂。

实施例4：

本实施例的聚甲醛稳定剂的组分及其重量分数为：

抗氧剂1790 15份；

吸醛剂PA12低聚物 10份；

吸酸剂硬脂酸钙 55份；

金属离子钝化剂Naugard XL-1 20份。

将所述各组分直接置于高速混合机内搅拌50分钟，温度控制在110℃，高速混合机转速1400rpm，得聚甲醛稳定剂。

将上述实施例1至实施例4和制得的聚甲醛稳定剂，分别按0.5％的重量比例与聚甲醛M90-44(日本宝理公司生产)混合均匀，并以聚甲醛M90-44树脂为对比例，各自放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒1次，3次和5次。其中双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例为40∶1，挤出温度分别为：一区165℃，二区185℃，三区180℃，四区170℃，机头200℃；挤出处理的时间为1min，压力为13MPa。

将按上述方法完成的粒子事先在100℃的鼓风烘箱中干燥3～6小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，进行性能测试，注射成型模温控制在100℃。

拉伸强度测试按ASTM D638标准进行，试样尺寸为180mm×12.7mm×3.2mm，拉伸速度为50mm/min。弯曲性能测试按ASTM D790标准进行，试样尺寸为128mm×13mm×3.2mm，弯曲速度为3mm/min，跨距为64mm。悬臂梁冲击强度按ASTM D256标准进行，试样尺寸为63.5mm×12.7mm×4.2mm，缺口尺寸为试样厚度的五分之一。熔融指数按ASTM D1238标准，采用190℃，2.16kg的负荷进行测试。

将上述实施例1至实施例4和制得的聚甲醛稳定剂，分别按0.5％的重量比例加入聚甲醛M90-44，与未加热稳定剂的M90-44作对比加工实验，各项指标性能测试的结果见下述表1。

表1

从实施例1至实施例4与对比例比较，添加稳定剂的聚甲醛经过多次挤出加工后，仍然保持较完好的物理机械性能，熔融指数上升不多，而未添加稳定剂的聚甲醛则降解十分明显，物理机械性能劣化，熔融指数上升，这充分说明了本发明的聚甲醛稳定剂效果十分优异，其中，实施例2中的各组分配比所制备的热稳定剂效果最佳。

综上所述，本发明所制备的聚甲醛稳定剂，能有效地防止聚甲醛在加工过程中的降解，维持了材料的物理机械。能满足聚甲醛加工应用企业在电子电器，通讯设备，汽车，以及国防工业等领域的使用需求。本发明实施例制备方法，操作简单、成本低廉，对设备要求低，非常适于工业化生产，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚甲醛稳定剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

抗氧剂 5～20份；

吸醛剂 10～30份；

吸酸剂 30～60份；

金属离子钝化剂 20～40份。

2.如权利要求1所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，所述抗氧剂为三嗪类受阻酚抗氧剂。

3.如权利要求2所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，所述三嗪类受阻酚抗氧剂1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮。

4.如权利要求1所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，所述吸醛剂为分子量为2000-15000的聚酰胺低聚物。

5.如权利要求4所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，所述聚酰胺低聚物为PA12的低聚物。

6.如权利要求1所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，所述吸酸剂为长碳链脂肪羧酸碱金属或碱土金属盐。

7.如权利要求6所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，所述碳链脂肪羧酸碱金属或碱土金属盐为硬脂酸钙。

8.如权利要求1所述的聚甲醛稳定剂，其特征在于，金属离子钝化剂为2，2′草酸二酰胺双[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯。

9.一种聚甲醛稳定剂的制备方法，其包括如下步骤：

将上述原料混合均匀，得聚甲醛稳定剂。

10.如权利要求9所述的聚甲醛稳定剂的制备方法，其特征在于，所述混合是将原料置于高速混合机内搅拌10～60分钟，温度控制在60～120℃，转速200-2000rpm。