CN104672779A

CN104672779A - 一种聚甲醛材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104672779A
Application number: CN201510096821.4A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 周兵
Original assignee: Polymer Science Anhui New Material Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Anhui New Material Co Ltd
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2015-06-03

Abstract

本发明适用于高分子材料领域，提供了一种聚甲醛材料及其制备方法，所述聚甲醛材料包含的原料组分以及各组分质量百分配比如下：聚甲醛树脂65～80％、增韧剂3～10％、聚四氟乙烯10～20％、硅酮母粒4～8％、抗氧剂0.2～0.4％、润滑剂0.2～0.6％和吸醛剂0.2～0.4％。本发明材料不仅具有高强度、耐疲劳的性能，同时，还拥有优异的自润滑、低噪音和耐磨性；其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。

Description

一种聚甲醛材料及其制备方法

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材料及其制备方法。

背景技术

POM(聚甲醛)树脂做为五大工程塑料中的一种，是应用最广泛的聚合物之一，属于热塑性结晶聚合物，不含侧链，高密度，高结晶线性聚合物，拥有优异的综合性能。

聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，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，拉伸弯曲强度高，吸水性小，高刚性，抗蠕变，抗疲劳强度高等，特别适合于制造齿轮和轴承。

但是，POM用在那些对润滑性、耐磨损性、刚性要求比较严格的滑动和滚动的机械部件上，噪音大，摩擦系数大，材料性能需进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种自润滑、低噪音、高耐磨的聚甲醛材料及其制备方法。

本发明是这样实现的，一方面，所述聚甲醛材料，其包含的原料组分以及各组分质量百分配比如下：

进一步的，所述聚甲醛树脂为共聚型聚甲醛，相对密度为1.40～1.43。

进一步的，所述增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体。

进一步的，所述硅酮母粒的载体为二氧化硅，硅酮含量为75％。

进一步的，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合物。

进一步的，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的质量比为2：1。

进一步的，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺。

进一步的，所述吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末。

另一方面，所述聚甲醛材料的制备方法，包括如下步骤：

按上述聚甲醛材料的配方称取各组分；

将所述聚甲醛树脂、增韧剂和硅酮母粒混合均匀，得初始混合物；

将所述聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，得混合物料；

将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述聚甲醛材料。

进一步的，所述熔融挤出采用双螺杆挤出机熔融挤出，工艺条件为：一区温度140～170℃，二区温度160～175℃，三区温度175～190℃，四区温度170～190℃，机头175～190℃，停留时间2～3min，压力为12～18MPa。

本发明的有益效果如下：本发明提供的聚甲醛材料，通过采用聚甲醛树脂、增韧剂、聚四氟乙烯、硅酮母粒、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂的合理复配，保证了材料具有高强度、抗蠕变、耐疲劳的性能，同时还拥有优异的自润滑、低噪音和高耐磨性。此外，其使用的原材料都是环保卫生级的，制备的材料与人体接触不会造成任何对人体有害的物质。

附图说明

图1是本发明实施例的聚甲醛材料制备方法的流程图。

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材料，其包含的原料组分以及各组分质量百分配比如下：

其中，优选地，所述聚甲醛树脂为共聚型聚甲醛，相对密度为1.40～1.43，如宝理公司生产，商品牌号M90-44。

所述的增韧剂优选为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，更优选地为聚醚型TPU，硬度为70～95A。如德国巴斯夫生产，商品牌号为1185A。

所述聚四氟乙烯优选为低分子量微粉型聚四氟乙烯，如日本大金生产，商品牌号为LB-202。

所述硅酮母粒，其载体为二氧化硅，硅酮含量为75％。如瓦克公司生产，商品牌号PA455200。

所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯辅抗氧剂的复配。如选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168。进一步，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的质量比为2：1。

所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，如沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。

所述吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末，如科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。

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

S01：按上述聚甲醛材料的配方称取各组分。

本步骤中，所有物料称量准确，精确至0.001千克。

S02：将所述聚甲醛树脂、增韧剂和硅酮母粒混合均匀，得初始混合物。

本步骤中，将所述聚甲醛树脂、增韧剂和硅酮母粒倒入搅拌设备，混合均匀，得初始混合物。

S03：将所述聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，得混合物料。

本步骤中，将聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物一起加入到混合器中混合，直到均匀，得混合物料。

S04：将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述消音耐磨聚甲醛材料。

本步骤中，将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度140～170℃，二区温度160～175℃，三区温度175～190℃，四区温度170～190℃，机头175～190℃，停留时间2～3min，压力为12～18MPa。

本发明实施例通过合理选择添加各种助剂，获得综合性能优异的聚甲醛材料，其不仅具有高强度、抗蠕变、耐疲劳的良好性能，还拥有优异的自润滑、低噪音和高耐磨性。所用添加剂均为市售，生产成本低，而且所述聚甲醛材料生产工艺简单，容易控制。得到的聚甲醛材料非常适合用于制造要求高的滑动和滚动机械部件，例如齿轮和轴承等。

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材料，配方如下表1所示：

表1

原料名称/％	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
						聚甲醛树脂	73	88	78	79	94
增韧剂	5	5	5	5	5
						聚四氟乙烯	15	0	10	15	0
硅酮母粒	6	6	6	0	0
						抗氧剂	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
润滑剂	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
						吸醛剂	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

上述各个实施例和对比例中，所述聚甲醛树脂为共聚型POM，如宝理公司生产，商品牌号M90-44；增韧剂问热塑性弹性体TPU，选用聚醚型，硬度85A，德国巴斯夫生产，商品牌号为1185A；聚四氟乙烯选用微粉型，日本大金生产，商品牌号为LB-202；硅酮母粒选用载体为二氧化硅，硅酮含量75％，如瓦克公司生产，商品牌号PA455200；抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168；润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末，科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。

将按上述方法制得的粒子首先在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，注射成型模温控制在100℃。

性能测试：

拉伸强度按GB/T 1040标准进行测试，试样类型为Ⅱ型试样，样条尺寸(mm)：115(长)×(6±0.4)(中间平行部分宽度)×2(厚度)，拉伸速度为200mm/min。

噪音测试按照如下测试标准进行测试，试样类型为两个空心圆环，圆环直径30mm，空心直径10mm，圆环高度1.5mm，两圆环接触面积6.3cm²,测试时两圆环并在一起，下圆环材质为宝理M90-44，上圆环材质为需测试样，测试时上圆环固定不动，下圆环转动，转动条件为：表面压力4.9×10^-2MPa，转速2.4cm/s，时间10min。

摩擦测试按照如下摩擦测试标准进行测试，试样类型为两个空心圆环，圆环直径25.6mm，空心直径20mm，圆环高度15mm，两圆环接触面积2.0cm²,测试时两圆环并在一起，下圆环为材质为宝理M90-44，上圆环材质为需测试样，测试时上圆环固定不动，下圆环转动，转动条件为：表面压力5.8×10^-2MPa，转速15cm/s，时间24h。

上述实施例1和对比例1～4制备的聚甲醛材料的性能分别如表1所示。

表1

组成	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
						拉伸强度(MPa)	48	54	51	49	61
断裂伸长率(％)	45	64	53	55	72
						噪音频率(分贝DB)	31	62	39	34	66
摩擦系数(μ)	0.21	0.42	0.34	0.24	0.45
						磨损体积(×10^-3mm³/N·KM)	5.4	32.6	8.7	9.2	42.6

由上表可以看出，聚甲醛材料在添加聚四氟乙烯后，材料在运转的时候产生的噪音明显降低，未添加聚四氟乙烯的聚甲醛噪音分贝为66，添加了10％聚四氟乙烯后，噪音从66分贝下降到39分贝，并且随着聚四氟乙烯的增加，其噪音更低，此外材料的摩擦系数明显下降，摩擦损耗降低；聚甲醛材料在添加硅酮母粒后，材料在运转的时候产生的噪音降低不明显，但是对耐磨性有明显的改善。在一些机械、工业等领域，聚甲醛做成的齿轮，轴承等制件，在使用过程中一直进行着高速的旋转，这就使得材料必需满足噪音小，摩擦系数低，耐磨损等要求，通过在普通聚甲醛树脂中添加低分子量聚四氟乙烯和硅酮母粒，进行改性共混，可以极大的降低聚甲醛的噪音，摩擦系数和摩擦损耗进一步减小，得到低噪音、高耐磨的聚甲醛材料，以满足市场的需求。

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

1.一种聚甲醛材料，其特征在于，其包含的原料组分以及各组分质量百分配比如下：

2.根据权利要求1所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述聚甲醛树脂为共聚型聚甲醛，相对密度为1.40～1.43。

3.根据权利要求1所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体。

4.根据权利要求1所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述硅酮母粒的载体为二氧化硅，硅酮含量为75％。

5.根据权利要求1所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合物。

6.根据权利要求5所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的质量比为2：1。

7.根据权利要求1所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺。

8.根据权利要求1所述的聚甲醛材料，其特征在于，所述吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末。

9.一种聚甲醛材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按权利要求1-8任一所述的聚甲醛材料的配方称取各组分；

将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述聚甲醛材料。

10.根据权利要求10所述的聚甲醛材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出采用双螺杆挤出机熔融挤出，工艺条件为：一区温度140～170℃，二区温度160～175℃，三区温度175～190℃，四区温度170～190℃，机头175～190℃，停留时间2～3min，压力为12～18MPa。