CN103740043B - 一种阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种兼具阻燃和抗静电功能的聚甲醛树脂及其制备方法，它由以下配比的原料制成：聚甲醛(POM)50‑80%，微胶囊红磷阻燃剂6‑20%，成炭剂3‑25%、吸醛剂1‑10%、抗静电剂1‑10%，加工助剂0.1‑3.0%和抗氧剂0.1‑1.0%。首先将POM，阻燃剂、成炭剂，吸醛剂，抗静电剂，加工助剂和抗氧剂在高速混合机中预混3‑15分钟，然后将混合的原料置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，注塑成形。本发明制备的聚甲醛复合材料兼具阻燃和抗静电性能，热稳定性能和力学性能较好，可以满足煤矿井下用聚合物制品等多种应用环境的需求。
Description
技术领域
本发明涉及聚甲醛树脂材料，尤其涉及一种同时提高其阻燃性能和抗静电性能的聚甲醛树脂及其制备方法。
背景技术
聚甲醛(POM)是一种高密度、高结晶性、无侧基线性聚合物。POM的分子结构极其规整，结晶性很高，使其物理性能十分优异。具有较高的弹性模量、硬度和刚性，耐蠕变、耐疲劳和耐摩擦性能较好，还具备自润滑的特性。其比刚性和比强度接近于金属，拉伸强度、弯曲强度和抗疲劳性能都非常优异，摩擦系数小，尺寸稳定性高，可作为某些金属材料的替代品，有“超钢”之称，常被用来代替有色金属制成按钮、齿轮、阀门、水表、拉链、泵的叶轮等制品。但POM较易燃烧，极限氧指数只有14.9%，燃烧过程中伴随熔融滴落等现象，极易导致火焰蔓延，不能适用于阻燃等级要求较高的领域。此外，POM的电阻率也很高，易产生静电积聚，进而诱发火灾、爆炸、电击等灾害。这些缺点严重限制了它在很多领域的应用。现有技术有关于阻燃聚甲醛和抗静电聚甲醛研制的，但是都不能满足某些特殊应用领域的要求，例如煤矿井下用聚合物制品要求兼具阻燃和抗静电性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术中的阻燃聚甲醛和抗静电聚甲醛性能单一，不能满足某些特殊应用领域的要求的技术缺陷，提供一种兼具阻燃和抗静电性能的聚甲醛树脂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂，它由以下配比的原料制成：
聚甲醛(POM) 50-80%
红磷微胶囊阻燃剂 6-20%
成炭剂 3-25%
吸醛剂 1-10%
抗静电剂 1-10%
加工助剂 0.1-3.0%
抗氧剂 0.1-1.0%
所述聚甲醛树脂为共聚甲醛、均聚甲醛树脂或二者以不同比例的混合物。
所述成炭剂为酚醛树脂、双季戊四醇、季戊四醇、聚氨酯弹性体(TPU)等中的一种或者几种不同比例的混合物。
所述吸醛剂为三聚氰胺、双氰胺中的一种。
所述抗静电剂为铜、镍、不锈钢等金属纤维、金属粉末或颗粒，以及含上述金属纤维或金属颗粒的母粒。
所述加工助剂为硬脂酸锂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘油酯、聚乙二醇中的一种。
所述抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-次甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯中的一种。
本发明的阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂复合材料的制造方法，包括以下步骤：
首先，按重量比称取原料：聚甲醛(POM)、阻燃剂、成炭剂、吸醛剂、抗静电剂、加工助剂和抗氧剂，并将其在高速混合机中预混3-15分钟；然后将混合的原料置于双螺杆挤出机中，于165-180℃条件下经熔融挤出、造粒，在注塑机上注塑成形。
本发明制备的聚甲醛复合材料兼具阻燃和抗静电性能。通过阻燃剂和抗静电剂添加量的调整可以制备一系列不同阻燃级别和抗静电能力的双功能聚甲醛复合材料。并且该材料具有良好的热稳定性能和力学性能，可以满足煤矿井下用聚合物制品以及其他多种应用环境的需求。
具体实施方式
通过下述具体实例来进一步说明本发明的技术方案，并且本发明不局限于以下实施例。
实施例1
将重量比70.7%POM、10%红磷微胶囊、2%三聚氰胺、6%酚醛树脂、4%双季戊四醇、6%金属纤维、0.3%抗氧剂245和1.0%硬脂酸锂在高速混合机上预混10分钟，然后在双螺杆挤出机中于165-175℃熔融挤出造粒，再将挤出的颗粒于105℃干燥后，在注塑机上注塑成形。
实施例2
将重量比67.2%POM、10%红磷微胶囊、6%三聚氰胺、4%酚醛树脂、6%季戊四醇、6%金属纤维、0.3%抗氧剂245和0.5%聚乙烯蜡在高速混合机上预混10分钟，然后在双螺杆挤
出机中于165-175℃熔融挤出造粒。再将挤出的颗粒于105℃干燥后，在注塑机上注塑成形。
实施例3
将重量比71.2%POM、12%红磷微胶囊、2%双氰胺、2%酚醛树脂、6%双季戊四醇、2%TPU、4%金属纤维、0.3%抗氧剂245和0.5%硬脂酸锂在高速混合机上预混10分钟，然后在双螺杆挤出机中于165-175℃熔融挤出造粒。再将挤出的颗粒在105℃干燥后，在注塑机上注塑成形。
实施例4
将重量比67.2%POM、12%红磷微胶囊、4%三聚氰胺、6%酚醛树脂、4%TPU、6%金属粉末、0.3%抗氧剂245和0.5%硬脂酸锌在高速混合机上预混10分钟，然后在双螺杆挤出机中于165-175℃熔融挤出造粒。再将挤出的颗粒干燥后，在注塑机上注塑成形。
实施例5
将重量比66.2%POM、15%红磷微胶囊、2%三聚氰胺、4%酚醛树脂、6%季戊四醇、6%金属粉末、0.3%抗氧剂1010和0.5%硬脂酸锂在高速混合机上预混10分钟，然后在双螺杆挤出机中于165-175℃熔融挤出造粒，在注塑机上注塑成形。
实施例6
将重量比64.2%POM、15%红磷微胶囊、6%双氰胺、4%酚醛树脂、6%双季戊四醇、4%金属颗粒、0.3%抗氧剂1010和0.5%硬脂酸锌在高速混合机上预混10分钟，然后在双螺杆挤出机中于165-175℃熔融挤出造粒，在注塑机上注塑成形。
实施例1-6的配方及性能测试结果见表1。按照GB/T 2406.2-2009测试试样的极限氧指数，可燃气源为液化石油气；按照国家标准GB/T2408-2008测试试样的垂直燃烧性能。采用HPS2683型绝缘电阻仪按照国家标准GB/T15662-1995测试样品的电阻率。按照国际标准ISO 527-1.2测试样品的拉伸强度。按ISO-178测试样品的弯曲强度。
表1 实施例1-6的配方与性能
由表1实施例1-6的配方和各个配方的阻燃性能、力学性能及抗静电性能分析可知，阻燃抗静电双功能聚甲醛复合材料的力学性能较好，阻燃性能达到UL94 V-1级，同时体积电阻率达到104-107，综合性能优异。可用于汽车工业、电子工业以及煤炭井下用聚合物制品等技术领域。
Claims (5)
1.一种阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂，其特征是：由聚甲醛、红磷微胶囊阻燃剂、成炭剂、吸醛剂、抗静电剂、加工助剂和抗氧剂复合而成，其配方的重量百分比为：聚甲醛50-80%、红磷微胶囊阻燃剂6-20%、成炭剂3-25%、吸醛剂1-10%、抗静电剂1-10%、加工助剂0.1-3.0%、抗氧剂0.1-1.0%；所述抗静电剂为铜、镍、不锈钢金属纤维、金属粉末或颗粒，以及含上述金属纤维或金属颗粒的母粒；
所述成炭剂为酚醛树脂、双季戊四醇、季戊四醇、聚氨酯弹性体中的一种或者几种不同比例的混合物；
所述吸醛剂为三聚氰胺、双氰胺中的一种。
2.根据权利要求1所述的阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂，其特征是：所述的聚甲醛树脂为共聚甲醛树脂、均聚甲醛树脂或二者以不同比例的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂，其特征是：所述加工助剂为硬脂酸锂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘油酯、聚乙二醇中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂，其特征是：所述抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯中的一种。
5.权利要求1所述的阻燃抗静电双功能聚甲醛树脂的制备方法，其特征在于：首先按重量比称取聚甲醛、红磷微胶囊阻燃剂、成炭剂、吸醛剂、抗静电剂、加工助剂和抗氧剂，并将其在高速混合机中预混3-15分钟；然后将混合的原料置于双螺杆挤出机中，于165-180℃条件下经熔融挤出，造粒，在注塑机上注塑成形。
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