CN109721944A - 一种聚甲醛组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种聚甲醛组合物及其制备方法，该聚甲醛组合物由下述组分按重量份制备而成：聚甲醛54‑90份，聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维5‑45份，气味吸附母粒1‑5份，碳化硅0.1‑0.5份，润滑剂0.2‑1.0份，抗氧剂0.1‑1份。本发明添加气味吸附母粒可以明显改善材料的气味和散发特性；产品的磨耗指数极低，呈现出了优良的耐磨性能；浸渍处理的玻璃纤维明显改善了玻纤在聚甲醛基体的分散性，使低气味、低散发、高耐磨聚甲醛组合物具有耐磨剂添加量少，耐磨突出，力学性能显著改善的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种聚甲醛组合物及其制备方法。
背景技术
聚甲醛是一种综合性能优良的工程塑料，具有极高的强度和刚度，良好的尺寸稳定性，优良的耐疲劳性、耐蠕变性、自润滑性和耐磨性能，在机械、汽车、电子、家电和建材等方面广泛用于制造各种具有低摩耐磨性能的零件。但是聚甲醛在高温下热稳定性差、易分解，加工成型的温度窄，耐老化性差，仅能在低速、低负荷的条件下使用。为了使聚甲醛在高速、高负荷等苛刻条件下使用，就必须在原有优异的物理机械性能的基础上，进一步降低摩擦系数和磨损率，这就需要通过聚甲醛的改性来实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种低气味、高耐磨聚甲醛组合物及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明的低气味、高耐磨聚甲醛组合物，由下述组份按重量份制备而成：
一种聚甲醛组合物，由下述组分按重量份制备而成：
进一步方案，所述气味吸附母粒由以下重量份的组分制成：聚甲醛100份、疏水性硅藻土10份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛10份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份。
所述聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维是经聚氨基双马来酰亚胺分散液浸渍处理后的改性玻璃纤维。
所述的聚氨基双马来酰亚胺数均分子量为8万，断裂伸长率3％-10％。
所述的聚甲醛结晶度80％，数均分子量为30万。
所述的润滑剂为硅酮粉、白油、硅油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌的一种或两种以上的混合物。
所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1098)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)的混合物。
本发明的另一个发明目的是提供上述低气味、高耐磨聚甲醛组合物的方法，包括下列步骤：
(1)将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚氨基双马来酰亚胺分散液中，然后取出烘干并在280℃烘焙、烧结得聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维；
过高或过低的温度，会引起玻璃纤维性能下降严重，纤维表面的聚氨基双马来酰亚胺部分发黄、降解，烧结不充分等技术问题。
(2)取聚甲醛100份、疏水性硅藻土10份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛10份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份，混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒；
(3)将聚甲醛、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入高速搅拌机中进行搅拌，混合均匀后加入双螺杆挤出机中；再将经(1)处理后的聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维从挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，制得低气味、高耐磨聚甲醛组合物。
进一步方案，所述聚氨基双马来酰亚胺分散液是平均粒径为0.1-0.2μm的聚氨基双马来酰亚胺树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液，所述胶体溶液的粘度为0.05Pa·s、浓度为60wt％。
所述双螺杆挤出机的一区温度为150-170℃、二区温度为160-170℃、三区温度为160-180℃、四区温度为170-180℃、五区温度为170-185℃、六区温度为170-185℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
本发明的有益效果：
1、本发明用特种聚氨基双马来酰亚胺分散液对玻璃纤维进行浸渍处理，极大的改善了玻纤在聚甲醛基体的分散性，并使制得的的聚甲醛在耐磨性能方面有了显著的提高，并保持了优异的力学性能。
本发明中聚氨基双马来酰亚胺8万，断裂伸长率3％-10％，采用这种粉末粒子，才能解决在纤维浸渍过程中出现的纤维浸渍效率差，浸渍不完全，纤维出现断纤等技术问题。
2、本发明碳化硅的用量降至0.1-0.5份，避免了大量使用碳化硅造成的组合物性能严重下降；碳化硅对组合物耐磨性能起到了有益的协效作用。
3本发明气味吸附母粒使用结晶度80％，数均分子量为30万的聚甲醛作为基体，作为气体吸附母粒时，提高了其与纤维、聚甲醛的相容性，保证了母粒在组合物体系中的分散性。
4、使用特种的气味吸附母粒降低组合物中的小分子含量，使总挥发性有机物TVOC显著降低；并且在保证组合物低气味特性的同时，其各项物理力学性能、材料的成型加工性能不受影响。
5、双螺杆挤出机的一区温度为150-170℃、二区温度为160-170℃、三区温度为160-180℃、四区温度为170-180℃、五区温度为170-185℃、六区温度为170-185℃；双螺杆主机转速为250-500rpm，这种加工温度、主机转速能够解决在加工过程中，出现的加料处堵塞，喂料不饱和，塑化不均匀，冒料等技术问题。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，下面各实施例中玻璃纤维和气味吸附母粒均通过下面方法制备而成：
玻璃纤维的浸渍处理：将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚氨基双马来酰亚胺分散液中，然后取出烘干并在280℃烘焙、烧结得聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维；聚氨基双马来酰亚胺分散液是平均粒径为0.1-0.2μm的聚氨基双马来酰亚胺树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液，所述胶体溶液的粘度为0.05Pa·s、浓度为60wt％。
气味吸附母粒的制备：取聚甲醛100份、疏水性硅藻土10份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛10份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份，混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒。
所述的聚氨基双马来酰亚胺数均分子量为8万，断裂伸长率3％-10％。
所述的聚甲醛结晶度80％，数均分子量为30万。
实施例1
将聚甲醛70份、气味吸附母粒3份、0.5份碳化硅、1份硅酮粉、0.5份抗氧剂1098、0.5份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维25份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒，制得低气味、低散发、高耐磨聚甲醛组合物。
其中双螺杆挤出机一区温度为160℃，二区温度为165℃，三区温度为160℃，四区温度为170℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃；双螺杆主机转速为250rpm。
实施例2
将聚甲醛54份、气味吸附母粒1份、0.2份碳化硅、0.2份硅酮粉、0.1份抗氧剂1098倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维45份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒，制得低气味、低散发、高耐磨聚甲醛组合物。
其中双螺杆挤出机一区温度为170℃，二区温度为170℃，三区温度为180℃，四区温度为180℃，五区温度为185℃，六区温度为185℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例3
将聚甲醛90份、气味吸附母粒5份、0.1份碳化硅、0.5份硅酮粉、0.2份抗氧剂1098、0.3份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维5份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒，制得低气味、低散发、高耐磨聚甲醛组合物。
其中双螺杆挤出机一区温度为150℃，二区温度为160℃，三区温度为170℃，四区温度为170℃，五区温度为175℃，六区温度为180℃；双螺杆主机转速为350rpm。
对比例1
添加普通的吸附剂活性炭，普通的耐磨剂二硫化钼。
将聚甲醛70份、活性炭3份、5份二硫化钼、1份硅酮粉、0.5份抗氧剂1098、0.5份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维25份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒。
其中双螺杆挤出机一区温度为160℃，二区温度为165℃，三区温度为160℃，四区温度为170℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃；双螺杆主机转速为250rpm。
对上述实施例1-3和对比例1制备的聚甲醛组合物，分别检测其力学性能、气味等级、TVOC和耐磨性能。其中力学性能采用ASTM标准进行检测，气味等级、TVOC采用GMW标准进行检测，耐磨性能根据标准GB/T 5478-2008来测定，其物性数据见下表1。
表1性能数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | |
| 拉伸强度MPa | 123 | 138 | 133 | 76 |
| 缺口冲击强度KJ/m<sup>2</sup> | 19 | 21 | 18 | 7 |
| 耐磨性(750g，1000r) | 0.16 | 0.17 | 0.16 | 0.49 |
| TVOC ugC/g | 39 | 38 | 38 | 132 |
| 气味等级 | 8级 | 8级 | 8级 | 5级 |
从表1数据可以看出，添加气味吸附母粒可以明显改善材料的气味和散发特性，使低气味、高耐磨聚甲醛组合物TVOC低于40ugC/g。另外，本发明制备的产品的磨耗指数极低，呈现出了优良的耐磨性能。本发明所浸渍处理的玻璃纤维明显改善了玻纤在聚甲醛基体的分散性，使低气味、低散发、高耐磨聚甲醛组合物具有耐磨剂添加量少，耐磨突出，力学性能显著改善的优点。
上述各具体实施例是对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种聚甲醛组合物，其特征在于，由下述组分按重量份制备而成：
聚甲醛 54-90份，
聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维 5-45份，
气味吸附母粒 1-5份，
碳化硅 0.1-0.5份，
润滑剂 0.2-1.0份，
抗氧剂 0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述气味吸附母粒由以下重量份的组分制成：聚甲醛100份、疏水性硅藻土10份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛10份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份。
3.根据权利要求1所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维是经聚氨基双马来酰亚胺分散液浸渍处理后的改性玻璃纤维。
4.根据权利要求3所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述的聚氨基双马来酰亚胺数均分子量为8万，断裂伸长率3%-10%。
5.根据权利要求3所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述聚氨基双马来酰亚胺分散液是平均粒径为0.1 -0.2μm的聚氨基双马来酰亚胺树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液，所述胶体溶液的粘度为0.05Pa·s、浓度为60wt%。
6.根据权利要求1所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述的聚甲醛结晶度80%，数均分子量为30万。
7.根据权利要求1所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述的润滑剂为硅酮粉、白油、硅油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌的一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种聚甲醛组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168的混合物。
9.一种权利要求1~8任一项所述的聚甲醛组合物的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚氨基双马来酰亚胺分散液中，然后取出烘干并在280℃烘焙、烧结得聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维；
（2）取聚甲醛100份、疏水性硅藻土10份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛10份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份，混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒；
（3）将聚甲醛、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入高速搅拌机中进行搅拌，混合均匀后加入双螺杆挤出机中；再将经（1）处理后的聚氨基双马来酰亚胺改性玻璃纤维从挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，制得低气味、高耐磨聚甲醛组合物。
10.根据权利要求9所述的一种聚甲醛组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的一区温度为150-170℃、二区温度为160-170℃、三区温度为160-180℃、四区温度为170-180℃、五区温度为170-185℃、六区温度为170-185℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
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