CN105131510B - 一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料及其制备方法，所述聚甲醛复合材料包括如下成分：聚甲醛POM、高分子表面改性剂、填料和抗氧化剂；所述制备方法先称取所述各成分于高混机中混炼5~10 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再将挤出造粒后的物料于50~120℃下干燥3~4 h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料。本发明制得的聚甲醛复合材料在保留聚甲醛基材优异的力学性能同时，聚甲醛与丙烯酸类油漆的附着力达到了0级，显著提高了聚甲醛材料的可涂饰性能；与其他方法相比，本发明方法不会造成制品的尺寸变化，具有操作简单、成本低廉、易于工业化生产的优点。

Description

一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于聚甲醛技术领域，具体涉及一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料及其制备方法。

背景技术

聚甲醛（POM）是五大工程塑料之一，其以（—CH2O—）为主链，结晶度高，具有耐疲劳性良好、摩擦系数低、耐有机溶剂、成型加工简单等突出优点，同时，聚甲醛还具有吸水性小、尺寸稳定、有光泽、抗热强度、弯曲强度、耐疲劳性强度高等特点，具有良好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性、良好的耐油、耐过氧化物等性能。但因聚甲醛具有的高结晶度以及分子链不含亲水性基团和亲油性基体的原因，POM表面的可涂饰性很差，这大大限制了POM在汽车、电子电器等领域的应用。

目前改善POM表面可涂饰性能的方法是对成型后的制品进行表面处理；聚合物表面处理的方法有预涂涂料法、酸腐蚀法、火焰处理法、等离子体处理法、电晕处理法、溶剂氧化法、表面接枝等方法。日本采用了预涂涂料的方法，以专用的预涂涂料在POM表面预先涂上一层10~15 μm的膜，在135℃的温度下处理30分钟，但这种过高的热处理温度，会造成POM制品变形。综上可以看出，虽然上述聚合物表面处理的方法可以提高聚合物表面的可涂饰性，但这些方法会改变POM基体的性能，造成制品的尺寸的变化，而且增加了制品的生产流程，提高了企业生产制品的成本，具有一定的不足之处。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料及其制备方法，使其能够在保留聚甲醛基材优异的力学性能的同时，提高聚甲醛的表面可涂饰性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料，包括如下成分：聚甲醛POM、高分子表面改性剂、填料和抗氧化剂；所述高分子表面改性剂包括热塑性酚醛树脂PF和聚乙烯醇PVA中的一种或两种；所述填料包括石英砂、二氧化硅和碳酸钙中的一种或多种。

上述表面可涂饰的聚甲醛复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1）称取各所述成分于高混机中混炼5~10 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒；其中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为110~230℃，螺杆转速为40~200转/分钟；

2）将步骤1）挤出造粒后的物料于50~120℃下干燥3~4h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料

相比现有技术，本发明具有如下有益效果

1、本发明通过使用共混法使POM的表面可涂饰性提高，在保留聚甲醛基材优异的力学性能同时，使制得的聚甲醛复合材料与丙烯酸类油漆的附着力达到了0级，显著提高了聚甲醛材料的可涂饰性能。

2、本发明聚甲醛复合材料采用了PF、PVA作为高分子型表面改性剂，使表面改性剂不会迁出聚甲醛基材，因此使制得的聚甲醛复合材料的涂层不会随着使用时间的增加而脱落，进而延长了材料的使用期限。

3、本发明采用了石英砂、二氧化硅、碳酸钙作为填料，在增加POM附着力的同时，降低了原料成本；采用弹性体作为POM复合材料的增韧剂，改善POM的力学性能。

4、本发明综合考虑制得的聚甲醛复合材料既需要具有优异的表面可涂饰性能，又不能使力学性能大幅度下降的基础上，对选择原料之间的交互配伍关系进行了深入研究，最终发现只有当选用本发明原料成分之间的重量配比关系时，才能兼顾可涂饰性和高力学强度，达到双赢的效果。

5、本发明制备方法与其他聚甲醛表面改性相比，不会造成制品的尺寸的变化，且简化了聚甲醛的生产流程，具有操作简单、成本低廉、易于工业化生产的优点。

附图说明

图1为实施例1的涂层附着力百格刀测试照片；

图2为实施例2的涂层附着力百格刀测试照片；

图3为实施例3的涂层附着力百格刀测试照片；

图4为对比例1的涂层附着力百格刀测试照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程，来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。下述实施例中使用的化学药品如无特殊说明，即为普通市售产品。

本发明所用原料：共聚POM，日本宝理，牌号M90；共聚POM，泰科纳，牌号M90；热塑性酚醛树脂，北京市津同乐泰化工产品有限公司，牌号为PF-2123；聚乙烯醇，中国石化上海石油化工股份有限公司，牌号为PVA-1799D；110甲基乙烯基硅橡胶，浙江新安化工集团股份有限公司，牌号为MVQ-110；TPE，东莞捷佳塑胶科技有限公司，牌号TE-70TA；TPU，德国巴斯夫股份有限公司，牌号为1185A；石英砂，成都市科龙化工试剂厂，AR；碳酸钙，天津市科密欧化学试剂有限公司；超细白炭黑，四川自贡市中皓化工有限公，牌号为ZH999-1；抗氧剂，上海安辉化工有限公司，牌号为1010。

实施例1

一、一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料，包括如下重量份的成分：82份聚甲醛POM、12份热塑性酚醛树脂、1份聚氨酯型热塑性弹性体TPU、5份二氧化硅和0.5份抗氧化剂1010。所述聚甲醛POM的熔融指数为9 g/10 min，拉伸强度为58 Mpa。

二、上述表面可涂饰的聚甲醛复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1）称取上述各重量份的成分于高混机中混炼7 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒；其中，所述双螺杆挤出机从进料口到挤出口之间的各段温度分别为：第一区110℃、第二区170℃、第三区200℃、第四区220℃、第五区230℃、第六区230℃和七区温度 210℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为80转/分钟；

2）将步骤1）挤出造粒后的物料于75℃下干燥4 h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料；其中，注塑温度为200℃，模温50℃。

将本实施例制得的表面可涂饰的聚甲醛用乙醇清洗样条表面，待充分干燥后喷漆，7天后进行百格刀测试，测试图见图1。

实施例2

一、一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料，包括如下重量份的成分：75份聚甲醛POM、15份热塑性酚醛树脂、10份聚乙烯醇PVA、10份碳酸钙和0.5份抗氧化剂1010。所述聚甲醛POM的熔融指数为8 g/10 min，拉伸强度为60 Mpa。

二、上述表面可涂饰的聚甲醛复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1）称取上述各重量份的成分于高混机中混炼7 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒；其中，所述双螺杆挤出机从进料口到挤出口之间的各段温度分别为：第一区115℃、第二区160℃、第三区190℃、第四区210℃、第五区220℃、第六区220℃和第七区温度 210℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为80转/分钟；

2）将步骤1）挤出造粒后的物料于50℃下干燥4 h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料；其中，注塑温度为200℃，模温45℃。

将本实施例制得的表面可涂饰的聚甲醛用乙醇清洗样条表面，待充分干燥后喷漆，7天后进行百格刀测试，测试图见图2。

实施例3

一、一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料，包括如下重量份的成分：75份聚甲醛POM、15份热塑性酚醛树脂、8份聚乙烯醇PVA、4份聚烯烃型热塑性弹性体TPE、4份硅橡胶、4份石英砂和0.5份抗氧化剂1010。所述聚甲醛POM的熔融指数为10 g/10 min，拉伸强度为62Mpa。

二、上述表面可涂饰的聚甲醛复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1）称取上述各重量份的成分于高混机中混炼7 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒；其中，所述双螺杆挤出机从进料口到挤出口之间的各段温度分别为：第一区120℃、第二区170℃、第三区200℃、第四区220℃、第五区230℃、第六区220℃和第七区220℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为80转/分钟；

2）将步骤1）挤出造粒后的物料于50℃下干燥4 h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料；其中，注塑温度为200℃，模温50℃。

将本实施例制得的表面可涂饰的聚甲醛用乙醇清洗样条表面，待充分干燥后喷漆，7天后进行百格刀测试，测试图见图3。

对比例1

纯聚甲醛的制备：

将100重量份的POM和0.5重量份的抗氧化剂1010在高混机里面混合7分钟，将混合均匀的料在双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机从进料口与挤出口之间的各段温度分别为；一区温度为110℃、二区温度为170℃、三区温度为200℃、四区温度为220℃、五区温度为230℃、六区温度为230℃和第七区温度210℃；螺杆转速为80转/分钟。将挤出后的粒料于50℃下干燥4 h，干燥后注塑成标准样条，注塑温度为200℃，模温为50℃。

最后用乙醇清洗样条表面，待充分干燥后喷漆，7天后进行百格刀测试，测试图见图4。

将对比例1与实施例1、2、3所制得的聚甲醛材料进行百格刀附着力测试，并对测试样条拍照。测试结果如图1~4所示，每一张图片中样条从上到下依次为1#、2#和3#，1#、2#为按GB/T-9286标准进行测试，3#为附加大角度拉脱胶带测试。从图1~4中可以看出实施例1的附着力等级达到0级，实施例2的附着力等级达到1级，实施例3的附着力等级达到1级，对比例1附着力等级仅为5级；综上，对比图片可以发现经本发明制备的聚甲醛复合材料表面可涂饰性得到了显著的提高。

此外，从下表一中可以看出，与纯POM相比，改性后的POM的拉伸强度下降幅度较小，仍然具有优异的力学性能。

表一 实施例1、2、3与对比例1的拉伸强度

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1. 一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料，包括如下重量份的成分：82份聚甲醛 POM、12份热塑性酚醛树脂、1份聚氨酯型热塑性弹性体TPU、5份二氧化硅和0.5份抗氧化剂1010；所述聚甲醛POM的熔融指数为9 g/10 min，拉伸强度为58 Mpa；

其制备方法，包括如下步骤：

1）称取上述各重量份的成分于高混机中混炼7 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒；其中，所述双螺杆挤出机从进料口到挤出口之间的各段温度分别为：第一区110℃、第二区170℃、第三区200℃、第四区220℃、第五区230℃、第六区230℃和七区温度 210℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为80转/分钟；

2）将步骤1）挤出造粒后的物料于75℃下干燥4 h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料；其中，注塑温度为200℃，模温50℃。

2. 一种表面可涂饰的聚甲醛复合材料，包括如下重量份的成分：75份聚甲醛 POM、15份热塑性酚醛树脂、10份聚乙烯醇PVA、10份碳酸钙和0.5份抗氧化剂1010；所述聚甲醛POM的熔融指数为8 g/10 min，拉伸强度为60 Mpa；

制备方法，包括如下步骤：

1）称取上述各重量份的成分于高混机中混炼7 min后，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒；其中，所述双螺杆挤出机从进料口到挤出口之间的各段温度分别为：第一区115℃、第二区160℃、第三区190℃、第四区210℃、第五区220℃、第六区220℃和第七区温度 210℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为80转/分钟；

2）将步骤1）挤出造粒后的物料于50℃下干燥4 h，将干燥后的物料注塑成形，得到所述表面可涂饰的聚甲醛复合材料；其中，注塑温度为200℃，模温45℃。