CN105038098A - 一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料及其制备方法，其由聚甲醛树脂、热塑性聚氨酯弹性体、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、二月桂酸二丁基锡、松香季戊四醇酯、马来酸酐接枝聚乙烯、芥酸酰胺、钛辉石粉、铝锆偶联剂、纳米碳溶胶、氟化石墨、云母粉、双氰胺、环烷酸镁、硼化钨、松香酸钙、邻苯二甲酸二辛脂、双十八碳醇酯等原料制成。本发明添加的硼化钨、纳米碳溶胶等改善了聚甲醛本身的摩擦系数，降低摩擦阻力，芥酸酰胺、松香酸钙等提高了其在聚甲醛基体中的分散性，并改善了界面粘合力，当材料经历摩擦磨损时，填料不易剥离于基体，使用的钛辉石粉、云母粉能够提高聚甲醛的结晶度，有助于改善材料的耐磨性和硬度。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚甲醛材料，具体地说是涉及一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料及其制备方法。
背景技术
聚甲醛是一种性能优良的工程塑料，在国外有“夺钢”、“超钢”之称。聚甲醛具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性，此外它还有较好的耐化学品性。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，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，聚甲醛已经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。由于聚甲醛具有工程塑料中优异的耐疲劳和抗蠕变性能，广泛应用于制备齿轮等零器件，由于齿轮的特殊的工作条件，就需要聚甲醛具备低摩擦系数和高耐磨性，延长齿轮的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料，由下列重量份的原料配制而成：聚甲醛树脂100-120、热塑性聚氨酯弹性体8-10、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯5-7、二月桂酸二丁基锡4-6、松香季戊四醇酯2-4、马来酸酐接枝聚乙烯6-8、芥酸酰胺2-4、钛辉石粉5-9、铝锆偶联剂6-8、纳米碳溶胶18-22、氟化石墨7-11、云母粉4-5、双氰胺2-3、环烷酸镁1-2、硼化钨3-5、松香酸钙4-6、邻苯二甲酸二辛脂3-5、双十八碳醇酯3-4。
一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚甲醛在真空干燥箱中于70-80℃下干燥40-60min，然后与热塑性聚氨酯弹性体、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、二月桂酸二丁基锡、松香季戊四醇酯、马来酸酐接枝聚乙烯、芥酸酰胺一起送入密炼机中在135-145℃密炼25-30min；
（2）将纳米碳溶胶、氟化石墨、环烷酸镁、邻苯二甲酸二辛脂混合均匀，然后再与钛辉石粉、铝锆偶联剂、云母粉、双氰胺、硼化钨、松香酸钙、双十八碳醇酯等原料一起混合研磨均匀，备用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的混合物送至双螺杆挤出机中挤出，其中挤出温度为280-320℃，螺杆转速为300-360r/min，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷、造粒，并将粒料在80-100℃的温度下干燥2-3h，即得到所述塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料。
本发明的有益效果：
本发明添加的硼化钨、纳米碳溶胶、氟化石墨等改善了聚甲醛本身的摩擦系数，降低摩擦阻力，芥酸酰胺、松香酸钙、松香季戊四醇酯等提高了其在聚甲醛基体中的分散性，并改善了界面粘合力，当材料经历摩擦磨损时，填料不易剥离于基体，使用的钛辉石粉、云母粉能够提高聚甲醛的结晶度，有助于改善材料的耐磨性和硬度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚甲醛树脂100、热塑性聚氨酯弹性体8、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯5、二月桂酸二丁基锡4、松香季戊四醇酯2、马来酸酐接枝聚乙烯6、芥酸酰胺2、钛辉石粉5、铝锆偶联剂6、纳米碳溶胶18、氟化石墨7、云母粉4、双氰胺2、环烷酸镁1、硼化钨3、松香酸钙4、邻苯二甲酸二辛脂3、双十八碳醇酯3。
一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚甲醛在真空干燥箱中于70-80℃下干燥40-60min，然后与热塑性聚氨酯弹性体、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、二月桂酸二丁基锡、松香季戊四醇酯、马来酸酐接枝聚乙烯、芥酸酰胺一起送入密炼机中在135-145℃密炼25-30min；
（2）将纳米碳溶胶、氟化石墨、环烷酸镁、邻苯二甲酸二辛脂混合均匀，然后再与钛辉石粉、铝锆偶联剂、云母粉、双氰胺、硼化钨、松香酸钙、双十八碳醇酯等原料一起混合研磨均匀，备用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的混合物送至双螺杆挤出机中挤出，其中挤出温度为280-320℃，螺杆转速为300-360r/min，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷、造粒，并将粒料在80-100℃的温度下干燥2-3h，即得到所述塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料。
实施例2：
一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚甲醛树脂110、热塑性聚氨酯弹性体9、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯6、二月桂酸二丁基锡5、松香季戊四醇酯3、马来酸酐接枝聚乙烯7、芥酸酰胺3、钛辉石粉7、铝锆偶联剂7、纳米碳溶胶20、氟化石墨9、云母粉4.5、双氰胺2.5、环烷酸镁1.5、硼化钨4、松香酸钙5、邻苯二甲酸二辛脂4、双十八碳醇酯3.5。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚甲醛树脂120、热塑性聚氨酯弹性体10、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯7、二月桂酸二丁基锡6、松香季戊四醇酯4、马来酸酐接枝聚乙烯8、芥酸酰胺4、钛辉石粉9、铝锆偶联剂8、纳米碳溶胶22、氟化石墨11、云母粉5、双氰胺3、环烷酸镁2、硼化钨5、松香酸钙6、邻苯二甲酸二辛脂5、双十八碳醇酯4。
制备方法同实施例1。
上述实施例1-3制得的聚甲醛复合材料的性能检测结果如下表所示：
表1实施例1-3制得的聚甲醛复合材料的性能检测结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 洛氏硬度，R | 124 | 128 | 122 |
| 磨损量，mg | 1.4 | 1.3 | 1.5 |
| 断裂伸长率，% | 0.78 | 0.73 | 0.72 |
| 弯曲强度，Mpa | 178 | 184 | 183 |
| 静摩擦系数 | 0.214 | 0.198 | 0.221 |
Claims (2)
1.一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料，其特征在于，由下列重量份的原料配制而成：聚甲醛树脂100-120、热塑性聚氨酯弹性体8-10、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯5-7、二月桂酸二丁基锡4-6、松香季戊四醇酯2-4、马来酸酐接枝聚乙烯6-8、芥酸酰胺2-4、钛辉石粉5-9、铝锆偶联剂6-8、纳米碳溶胶18-22、氟化石墨7-11、云母粉4-5、双氰胺2-3、环烷酸镁1-2、硼化钨3-5、松香酸钙4-6、邻苯二甲酸二辛脂3-5、双十八碳醇酯3-4。
2.根据权利要求1所述的一种塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚甲醛在真空干燥箱中于70-80℃下干燥40-60min，然后与热塑性聚氨酯弹性体、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、二月桂酸二丁基锡、松香季戊四醇酯、马来酸酐接枝聚乙烯、芥酸酰胺一起送入密炼机中在135-145℃密炼25-30min；
（2）将纳米碳溶胶、氟化石墨、环烷酸镁、邻苯二甲酸二辛脂混合均匀，然后再与钛辉石粉、铝锆偶联剂、云母粉、双氰胺、硼化钨、松香酸钙、双十八碳醇酯等原料一起混合研磨均匀，备用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的混合物送至双螺杆挤出机中挤出，其中挤出温度为280-320℃，螺杆转速为300-360r/min，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷、造粒，并将粒料在80-100℃的温度下干燥2-3h，即得到所述塑料齿轮用低摩擦系数高耐磨聚甲醛复合材料。
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