CN102391605A - 一种聚甲醛增韧剂、增韧聚甲醛及增韧剂的制备方法 - Google Patents
一种聚甲醛增韧剂、增韧聚甲醛及增韧剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种聚甲醛增韧剂、增韧聚甲醛及增韧剂的制备方法属于高分子材料技术领域,尤其涉及一种聚甲醛增韧剂、增韧聚甲醛及增韧剂的制备方法。本发明提供一种增韧效果好、成本低的聚甲醛增韧剂和其制备方法,以及一种添加此增韧剂的增韧聚甲醛。本发明聚甲醛增韧剂的组成按重量份数表示为:热塑性聚氨酯
30
~
50
;丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体
50
~
70
;抗氧剂
0.1
~
0.3
。本发明增韧剂的制备方法包括以下步骤:(
1
)将热塑性聚氨酯、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体、抗氧剂加入到混合器中。(
2
)将混好的物料投入双螺杆挤出机的加料斗,混炼塑化并挤出。(
3
)将通过双螺杆挤出机机头挤出的物料制成颗粒。(
4
)对粒子进行干燥处理。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,尤其涉及一种聚甲醛增韧剂、增韧聚甲醛及增韧剂的制备方法。
背景技术
聚甲醛(POM)在热塑性塑料中是最坚硬的,其具有较好的综合性能,是塑胶原料中力学性能最接近金属的品种之一。但是,聚甲醛作为通用塑料,由于其耐候差,粘合性差,热分解与软化温度接近,使其在工程塑料领域的应用中受到了限制。另外,由于聚甲醛结晶度高,极易形成大的球晶结构,造成POM树脂缺口敏感性大,耐冲击强度低,往往以脆性方式遭到破坏,也极大的限制了POM的发展和应用。因此多年来,进一步提高工程塑料POM的冲击韧性成为主要研究方向。因为热塑性聚氨酯(TPU)弹性体与POM溶度积相接近具有一定的相容性,提高了聚甲醛POM的耐冲击性,其缺口冲击强度比纯POM树脂明显提高,目前,多采用TPU来增韧POM。例如,任显诚等人的研究发现采用机器共混的方法制备了POM/TPU复合材料(任显诚等人,“聚氨酯增韧聚甲醛的研究”,塑料工业,2004年,第32卷第6期,14~15页),该复合材料形成双连续结构时成为超韧体系,即用热塑性聚氨酯弹性体改性聚甲醛可以提高聚甲醛的抗冲击强度。但是对于纯POM低TPU质量分数的体系,TPU以分散相粒子存在于POM中。当受到冲击作用时,锐利的缺口产生的裂纹迅速增长,容易直接从POM大的球晶晶粒之间穿过,使材料脆性破坏,即使裂纹发展过程中遇到一些TPU弹性粒子,吸收的能量也有限,因而韧性提高的幅度并不大。只有当TPU的质量分数达到50%时,POM/TPU复合材料的亚微相态呈现双连续相,POM/TPU复合材料才能成为超韧体系。由于TPU的价格比较昂贵,如此大的TPU添加量导致了具有良好韧性的POM的价格居高不下。虽然,杜邦(Du Pont)公司采用机械共混和接枝共聚的方法开发出超韧性TPU/POM合金,但要明显的表现出脆~韧转变现象,TPU也必须添加超过35%的量,这大大增加了成本,限制了POM的广泛使用。
发明内容
本发明就是针对上述问题,提供一种增韧效果好、成本低的聚甲醛增韧剂和其制备方法,以及一种添加此增韧剂的增韧聚甲醛。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案,本发明聚甲醛增韧剂的组成按重量份数表示为:热塑性聚氨酯30~50;丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体50~70;抗氧剂0.1~0.3。
作为一种优选方案,本发明所述热塑性聚氨酯的重量份数为40、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体的重量份数为60、抗氧剂的重量份数为0.2。
作为另一种优选方案,本发明所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯或聚醚性聚氨酯。
作为另一种优选方案,本发明所述抗氧剂为空间位阻酚类抗氧剂1010。
本发明增韧聚甲醛的组成按重量份数表示为:所述聚甲醛增韧剂5~20、聚甲醛80~95。
作为一种优选方案,本发明所述聚甲醛增韧剂的重量份数为12、聚甲醛的重量份数为88。
本发明增韧剂的制备方法,包括以下步骤:(1)将热塑性聚氨酯、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体、抗氧剂加入到混合器中,混合至均匀。
(2)将混好的物料投入双螺杆挤出机的加料斗,经双螺杆挤出机混炼塑化并挤出。
(3)将通过双螺杆挤出机机头挤出的物料制成颗粒。
(4)对粒子进行干燥处理。
作为另一种优选方案,本发明所述制造颗粒的方式为水冷拉条造粒或水环造粒或水下造粒。
其次,本发明所述混合器采用高速混合器,混合处理温度的温度为室温,混合时间为5分钟。
另外,本发明所述双螺杆挤出机加工温度为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为260rpm~320rpm。
本发明有益效果:本发明采用的丙烯酸酯接枝苯乙烯类弹性体具有壳核结构,为壳核结构增韧机理,TPU为弹性体增韧机理,实现了改性剂的优势互补,增韧效果好,提高了增韧剂的相容性、分散性,其性能相比添加相同分数的单纯TPU增韧聚甲醛的抗冲击强度有显著提高,可提高5%~35%。
另外,本发明大幅度地减少了昂贵的TPU弹性体的用量,添加少量的本发明的增韧剂,便可获得增韧效果良好的聚甲醛,极大地降低的增韧聚甲醛的成本,使增韧聚甲醛得到更加广泛的使用。
具体实施方式
本发明聚甲醛增韧剂的组成按重量份数表示为:热塑性聚氨酯30~50;丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体50~70;抗氧剂0.1~0.3。丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体可采用牌号为KM358的丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体。
所述热塑性聚氨酯的重量份数为40、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体的重量份数为60、抗氧剂的重量份数为0.2。
所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯;聚酯型聚氨酯的综合力学性能好,与POM在熔融加工中粘度匹配性好,利于共混,增韧效果好。
所述抗氧剂为空间位阻酚类抗氧剂。
所述抗氧剂为抗氧剂1010;抗氧剂1010是受阻酚型抗氧剂,与大多数聚合物具有很好的相容性,有良好的防止光和热引起的变色作用,化学性状稳定。
本发明增韧聚甲醛的组成按重量份数表示为:所述聚甲醛增韧剂5~20、聚甲醛80~95。
所述聚甲醛增韧剂的重量份数为12、聚甲醛的重量份数为88。
本发明增韧聚甲醛的制备方法:将所述聚甲醛增韧剂与聚甲醛共混5分钟,然后投入双螺杆挤出机,挤出机各段的的温度为区间为:一区175℃~183,二区183~186℃,三区187~192℃,四区192~196℃,五区198~205℃,六区198~205℃,七区192~197℃,八区187~193℃,九区182~186℃,机头182~188℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为300rpm。
本发明增韧剂的制备方法,包括以下步骤:(1)将热塑性聚氨酯、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体、抗氧剂加入到混合器中,混合至均匀。
(2)将混好的物料投入双螺杆挤出机的加料斗,经双螺杆挤出机混炼塑化并挤出。
(3)将通过双螺杆挤出机机头挤出的物料制成颗粒。
(4)对粒子进行干燥处理。
所述制造颗粒的方式为水冷拉条造粒或水环造粒或水下造粒。
所述混合器采用高速混合器,混合处理温度的温度为室温,混合时间为5分钟。
所述双螺杆挤出机加工温度为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为260rpm~320rpm。
本发明增韧剂的熔融指数为0.3~0.5g/10min(熔指仪温度为190℃,砝码重量为2.16Kg)。
为便于本发明进一步理解,现结合具体实施例对本发明进行描述。
实施例1:将70份的丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体KM358、30份的热塑性聚氨酯、0.2份的抗氧剂1010同时加入混料机中共混5分钟,然后投入双螺杆挤出机,挤出机各段的的温度为区间为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为300rpm。
实施例2:将65份的丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体KM358、35份的热塑性聚氨酯、0.2份的抗氧剂1010同时加入混料机中共混5分钟,然后投入双螺杆挤出机,挤出机各段的的温度为区间为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为300rpm。
实施例3:将60份的丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体KM358、40份的热塑性聚氨酯、0.2份的抗氧剂1010同时加入混料机中共混5分钟,然后投入双螺杆挤出机,挤出机各段的的温度为区间为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为300rpm。
实施例4:将55份的丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体KM358、45份的热塑性聚氨酯、0.2份的抗氧剂1010同时加入混料机中共混5分钟,然后投入双螺杆挤出机,挤出机各段的的温度为区间为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为300rpm。
实施例5:将50份的丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体KM358、50份的热塑性聚氨酯、0.2份的抗氧剂1010同时加入混料机中共混5分钟,然后投入双螺杆挤出机,挤出机各段的的温度为区间为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为300rpm。
单独添加TPU与添加本发明的聚甲醛增韧剂获得的增韧聚甲醛的性能对比如下表。
从上表可以看出,在增韧剂添加量相同的情况下,本发明的增韧聚甲醛对比于单独添加TPU的聚甲醛的悬臂梁缺口冲击强度可提高5%~35%左右。
可以理解地是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚甲醛增韧剂,其特征在于其组成按重量份数表示为:热塑性聚氨酯30~50;丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体50~70;抗氧剂0.1~0.3。
2.根据权利要求1所述一种聚甲醛增韧剂,其特征在于所述热塑性聚氨酯的重量份数为40、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体的重量份数为60、抗氧剂的重量份数为0.2。
3.根据权利要求1所述一种聚甲醛增韧剂,其特征在于所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯或聚醚性聚氨酯。
4.根据权利要求1所述一种聚甲醛增韧剂,其特征在于所述抗氧剂为空间位阻酚类抗氧剂1010。
5.一种采用权利要求1~4之任意一种所述聚甲醛增韧剂的增韧聚甲醛,其特征在于其组成按重量份数表示为:所述聚甲醛增韧剂5~20、聚甲醛80~95。
6.根据权利要求5所述增韧聚甲醛,其特征在于所述聚甲醛增韧剂的重量份数为12、聚甲醛的重量份数为88。
7.一种权利要求1~4之任意一种所述聚甲醛增韧剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将热塑性聚氨酯、丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体、抗氧剂加入到混合器中,混合至均匀;
(2)将混好的物料投入双螺杆挤出机的加料斗,经双螺杆挤出机混炼塑化并挤出;
(3)将通过双螺杆挤出机机头挤出的物料制成颗粒;
(4)对粒子进行干燥处理。
8.根据权利要求7所述聚甲醛增韧剂的制备方法,其特征在于制造颗粒的方式为水冷拉条造粒或水环造粒或水下造粒。
9.根据权利要求7所述聚甲醛增韧剂的制备方法,其特征在于所述混合器采用高速混合器,混合处理温度的温度为室温,混合时间为5分钟。
10.根据权利要求7所述聚甲醛增韧剂的制备方法,其特征在于所述双螺杆挤出机加工温度为:一区158℃~163,二区162~167℃,三区168~173℃,四区172~176℃,五区177~183℃,六区176~182℃,七区172~175℃,八区168~173℃,九区162~167℃,机头175~182℃;每区停留时间4~5秒;螺杆转速为260rpm~320rpm。
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