CN102993626A - 一种增强增韧阻燃pom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阻燃POM组合物及其制备方法。本发明所述组合物主要由聚甲醛、玻璃纤维、聚氨酯、复配阻燃剂、抗氧剂、甲醛吸收剂、偶联剂等组成。本发明所述增强增韧阻燃POM组合物不仅具有高强度、高模量等优点，其冲击强度高达120J/m，UL94V0级满足增强POM高韧性、优阻燃的要求。

Description

一种增强增韧阻燃POM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，具体涉及一种增强增韧阻燃POM组合物及其制备方法。
背景技术
聚甲一种高醛(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以及耐热连接件。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。如日本宝理公司的CH-25，加入25％的玻璃纤维，可使POM的拉伸强度从60MPa提高到127MPa，弯曲强度从145提到193MPa，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,韧性和阻燃性方面的因素，目前尚没有很好的解决方案。
专利号为200710077042.5的中国发明专利，公开了一种增强增韧POM组合物及其制备方法，其中，组合物组分为：玻璃纤维、聚甲醛、热塑性弹性体、抗氧剂和其它助剂组成。该组合物在使用过程中，很容易产生轻微发泡状，影响材料的外观及力学性能。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术中存在的上述不足，提供一种增强增韧阻燃甲醛组合物。
本发明另一目的在于提供上述组合物的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种增强增韧阻燃POM组合物，所述组合物由如下按照质量百分数计的组分组成：玻璃纤维15~20%、聚甲醛60~70%、热塑性弹性体3~10%、阻燃剂15~22%、抗氧剂0.1~0.3%和其它助剂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；所述阻燃剂是通过添加尿酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、季戊四醇三组分的复合阻燃剂，能够有效地提高聚甲醛的氧指数，同时由于其均为高分子材料，与聚甲醛的相容性好，所以对其综合性能的影响小，所以所制得的阻燃材料综合性能好， 并且符合环保要求，应用前景广阔。
作为一种优选方案，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627。
作为一种优选方案，所述其它助剂为润滑剂和热稳定剂。
作为一种优选方案，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸、聚乙烯蜡中的一种或几种；所述热稳定剂为双氰胺或三聚氰胺。
本发明增强增韧阻燃POM组合物的制备方法包括如下步骤：
（1）按照重量配比称取各组分，混匀后加入到混合器中继续混合至均匀，得到混料；
（2）将混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，得到增强增韧阻燃POM组合物（实施例中简称POM）。
作为一种优选方案，所述双螺杆挤出机的加工温度为：一区160℃，二区165℃，三区165℃，四区170℃，五区170℃，六区170℃，七区170℃，八区175℃，机头180℃，停留时间为3~4分钟，螺杆转速为300~450rpm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（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，阻燃性能优异；
（2）本发明通过添加尿酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、季戊四醇三组分的复合阻燃剂，能够有效地提高聚甲醛的氧指数，同时由于其均为高分子材料，与聚甲醛的相容性好，所以对其综合性能的影响小，所以所制得的阻燃材料综合性能好， 并且符合环保要求，应用前景广阔； 
（3）该组合物材料的制备工艺简单，且具有较高的刚性和韧性阻燃等特点，可广泛代替铜、铝、锌等金属及耐热连接件制品，适用于汽车零部件、电子、电器、制药包装机械等。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
将POM重量比为60％，聚氨酯弹性体3％，抗氧剂1010/627为0.2％，复配阻燃剂17%， 玻璃纤维为15％，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160℃，三区165℃，四区170℃，五区170℃，六区175℃，七区170℃，八区175℃，机头180℃，：螺杆转速380rpm。 
实施例2 
将POM重量为55％，聚酰胺弹性体3％，抗氧剂1010/627为0.2％，复配阻燃剂22%玻纤为15％，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160℃，三区165℃，四区170℃，五区170℃，六区175℃，七区170℃，八区175℃，机头180℃，螺杆转速420rpm。  
实施例3 
将POM重量为55％，酸化弹性体3％，抗氧剂1010/627为0.2％，复配阻燃剂17%，玻纤为20％，热稳定剂三聚氰胺0.1％及其加工助剂硬脂酸锌4.7％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区160℃，二区160℃，三区165℃，四区170℃，五区170℃，六区175℃，七区170℃，八区175℃，机头180℃，：螺杆转速480rpm。 
对比实施例1 
将POM重量为55％，抗氧剂1010/627为0.2％，复配阻燃剂17%，玻纤为15％，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。
性能评价方式及实行标准
将上述实施例1~3中完成造粒的粒子在90--110℃的鼓风烘箱中干燥4~6小时，再将干燥的粒子在100T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在30~80℃之间。
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（mm）：170（长）×（20±0.2）（端部宽度）×(4±0.2)（厚度），拉伸速度为50 mm/min；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（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)，弯曲速度为20 mm/min；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（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2 mm；热变形温度按GB/T 1634.2标准进行检验,负载为1.80MPa.跨距为100mm。
表1  实施例1-3和对比例1原料重量份数及制成的复合材料性能表
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，但阻燃效果最佳的是实例2；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阻燃聚甲醛(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 (6)

1. 一种增强增韧阻燃POM组合物，其特征在于所述组合物由如下按照质量百分数计的组分组成：玻璃纤维15~20%、聚甲醛40~60%、热塑性弹性体3~10%、阻燃剂15~25%、抗氧剂0.2~0.5%和其它助剂0.3~5%；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；所述阻燃剂是通过添加尿酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、季戊四醇三组分的复合阻燃剂。
2. 根据权利要求1所述的增强增韧阻燃POM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627。
3. 根据权利要求1所述的增强增韧阻燃POM组合物，其特征在于所述其它助剂为润滑剂和热稳定剂。
4. 根据权利要求3所述的增强增韧阻燃POM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、聚乙烯蜡中的一种或几种；所述热稳定剂为双氰胺或三聚氰胺。
5. 权利要求1~4中任意一条权利要求所述增强增韧阻燃POM组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照重量配比称取各组分，混匀后加入到混合器中继续混合至均匀，得到混料；
（2）将混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，得到增强增韧阻燃POM组合物。
6. 根据权利要求5所述增强增韧阻燃POM组合物的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的加工温度为：一区160℃，二区165℃，三区165℃，四区170℃，五区170℃，六区170℃，七区170℃，八区175℃，机头180℃，在炮筒停留时间为3~4分钟，螺杆转速为300~450rpm。
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