发明内容
本发明的目的是提供一种润滑性能好耐高热的组合物,其机械性能好,润滑性能好,耐磨性能好且经过老化高温处理后,耐磨性能保持性良好。
进一步地,有必要提供上述润滑性能好耐高热的组合物的制备方法。
一种润滑性能好耐高热的组合物,包含以下成分:
聚甲醛;
玻璃纤维改性聚甲醛;
耐磨改性剂;
其它助剂。
优选地,所述润滑性能好耐高热的组合物,按其重量份包含以下成分:
聚甲醛56-66份;
玻璃纤维改性聚甲醛32.8-42.3份;
耐磨改性剂0.5-1份;
其它助剂0.7-1份。
优选地,上述成分重量份相加为100份。
更优选地,所述润滑性能好耐高热的组合物,按其重量份包含以下成分:
聚甲醛60.2份;
玻璃纤维改性聚甲醛38份;
耐磨改性剂0.8份;
其它助剂1份。
优选地,所述其它助剂包括抗氧剂和阻燃剂,其中所述抗氧剂优选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、氧化锌和三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯中的一种或多种,所述阻燃剂优选自四苯基(双酚-A)二磷酸酯、氢氧化铝和聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种或多种。
其中,所述玻璃纤维改性聚甲醛由以下方法制得:
将聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂按(90-120):(45-50):(5-8)的重量比混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,得到玻璃纤维改性聚甲醛。
其中,制备玻璃纤维改性聚甲醛的原料中将聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂的重量比更优选为100:48:6。
其中,所述玻璃纤维优选为短切玻璃纤维,更优选为长度3mm-8mm、直径50um-80um的玻璃纤维;
其中,所述改性助剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、N,N'-1,2-乙二基双十八碳酰胺和化合物A中的一种或多种,其中化合物A具有以下结构式:
优选地,所述改性助剂是由乙烯基三甲氧基硅烷、N,N'-1,2-乙二基双十八碳酰胺和化合物A以(1-1.5):(1.2-1.8):2的重量比混合而得。更优选地,改性助剂是由乙烯基三甲氧基硅烷、N,N'-1,2-乙二基双十八碳酰胺和合物以1.5:1.5:2的重量比混合而得。
在本发明中,化合物A可以通过以下方式制得,也可以从市场上购买。
在无水无氧、0℃和氩气保护的条件下,加入0.50mmol 3-杂环丁酮(a)和2mL无水甲苯,搅拌下缓慢滴加0.60mmol氨甲酰基硅烷(b),加完后继续搅拌15min,冰浴回温,然后加热到50℃恒温反应,TLC跟踪检测,待氨甲酰基硅烷完全消失,反应结束,去溶剂浓缩得到化合物c,用色谱柱分离,展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合物,化合物c失去三甲基硅烷基得到化合物A。
其中,所述耐磨改性剂是超高分子量聚乙烯,优选粘均分子量为700w以上的超高分子量聚乙烯。
其中,所述聚甲醛的比重优选为1.40-1.42,测试方法:ASTMD-792。
一种如上所述润滑性能好耐高热的组合物的制备方法,包括以下步骤:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂按重量比混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛;
2)按重量比称取聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂和其它助剂,将各组分加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机中,挤出造粒,冷却,得到组合物。
优选地,所述制备方法优选包括以下步骤:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂按(100-120):(40-50):(5-8)的重量比混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛;
2)按重量比称取聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂和其它助剂,将各组分加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为8-10,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,冷却,得到组合物。
相对现有技术,本发明所述的组合物由聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂和其它助剂共混挤出得到,其中玻璃纤维与改性助剂先与部分聚甲醛共混挤出,再与聚甲醛共混挤出得到的组合物,其表面致密光滑,耐磨性能好,且同时润滑性能优异。
在本发明中,由乙烯基三甲氧基硅烷、N,N'-1,2-乙二基双十八碳酰胺和化合物A以(1-1.5):(1.2-1.8):2的重量比混合而得的改性助剂,与聚甲醛和玻璃纤维共混挤出,在挤出过程中,改性助剂即能起到很好的交联作用,且N,N'-1,2-乙二基双十八碳酰胺和化合物A还能吸收聚甲醛中游离的甲醛,使得玻璃纤维与聚甲醛分散更均匀,制得的玻璃纤维改性聚甲醛其力学性能更好。本发明制得的玻璃纤维改性聚甲醛与聚甲醛、耐磨改性剂和其它助剂共混挤出过程中有更好的相容性,制得的组合物在综合力学性能良好的前提下,其润滑性能好,耐磨性能好,特别是在经过摩擦试验后有磨损量的前提下,经过盐雾老化,其耐磨性能依然很好。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
用料说明:
聚甲醛:
聚甲醛1:杜邦:500AF,比重1.54,测试方法:ASTMD-792;
聚甲醛2:杜邦:100P,比重1.42,测试方法:ASTMD-792;
聚甲醛3:巴斯夫POMN2320,比重1.40,测试方法:ASTMD-792;
玻璃纤维:江苏耀华塑料有限公司,规格:长度5mm,直径50um;
超高分子量聚乙烯:美国泰科纳公司,牌号UHMWPE GUR 4050-3,粘均分子量700w;
抗氧剂:三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯,市售;
阻燃剂:聚苯基膦酸二苯砜酯,市售;
化合物A,按以下方法自制:
在无水无氧、0℃和氩气保护的条件下,加入0.50mmol 3-杂环丁酮(a)和2mL无水甲苯,搅拌下缓慢滴加0.60mmol氨甲酰基硅烷(b),加完后继续搅拌15min,冰浴回温,然后加热到50℃恒温反应,TLC跟踪检测,待氨甲酰基硅烷完全消失,反应结束,去溶剂浓缩得到化合物c,用色谱柱分离,展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合物,化合物c失去三甲基硅烷基得到化合物A。
乙烯基三甲氧基硅烷:CAS No.2768-02-7,山东小野化学股份有限公司;
N,N'-1,2-乙二基双十八碳酰胺:又名N,N'-1,2-乙二基双十八(碳)酰胺,CASNo.10220-90-3,武汉鑫伟烨化工有限公司;
其余物质来源市售。
实施例1
按以下方法制备组合物:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂X混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛,其中改性助剂X成分如表2所示;
按表3所示重量比将聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂、抗氧剂和阻燃剂加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为9,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
实施例2
按以下方法制备组合物:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂B混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛,其中改性助剂B成分如表2所示;
按表3所示重量比将聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂、抗氧剂和阻燃剂加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为10,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
实施例3
按以下方法制备组合物:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂C混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛,其中改性助剂C成分如表2所示;
按表3所示重量配将聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂、抗氧剂和阻燃剂加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为8,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
实施例4
按以下方法制备组合物:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂D混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛,其中改性助剂D成分如表2所示;
按表3所示重量配将聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂、抗氧剂和阻燃剂加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为9,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
实施例5
按以下方法制备组合物:
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂E混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛,其中改性助剂E成分如表2所示;
按表3所示重量配将聚甲醛、玻璃纤维改性聚甲醛、耐磨改性剂、抗氧剂和阻燃剂加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为9,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
实施例6
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛和玻璃纤维混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛;
按表3所示重量比称取各组分,将各组分加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为9,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
实施例7-8
1)玻璃纤维改性的聚甲醛:
将表1所示重量份的聚甲醛、玻璃纤维和改性助剂X混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出后造粒,得到玻璃纤维改性聚甲醛,其中改性助剂X成分如表2所示;
按表3所示重量比称取各组分,将各组分加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为9,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
对比例1
将84.9重量份聚甲醛、11.8重量份玻璃纤维、1.5重量份改性助剂、0.8重量份耐磨改性剂、0.5重量份抗氧剂和0.5重量份阻燃剂加入到混合机中混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机的主喂料口,双螺杆挤出机的螺杆直径为30mm,长径比为9,螺杆转速控制在120r/min,加工温度在180-200℃范围内,挤出,造粒,冷却,制得组合物。
表1玻璃纤维改性聚甲醛的配方表(单位为重量份)
|
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
实施例5 |
实施例6 |
实施例7 |
实施例8 |
聚甲醛 |
100 |
90 |
120 |
100 |
100 |
100 |
120 |
90 |
玻璃纤维 |
48 |
50 |
45 |
48 |
48 |
48 |
45 |
50 |
改性助剂 |
6 |
8 |
5 |
6 |
6 |
0 |
12 |
3 |
表2不同改性助剂的配方表
表3实施例对比例组合物配方表(单位为重量份)
将实施例1-5和对比例1-4制得的组合物进行以下性能测试,并将测试结果列于表2中:
性能测试方法说明
断裂应力按ISO527的方法测试。
甲醇排放量按VDA275(Verband der Automobilindustrie e.V.(VDA),1994年7月方法测试。
润滑性测试:
将组合物注塑成10cm*4cm*0.5cm的试条,并使其经过盐雾腐蚀试验箱处理,试验在温度-20℃-100℃之间循环变化,温度变化速度为10℃/10min,降雾量为0.5mL/80cm*h喷嘴压力为100kPa。将含有5%氯化钠和5%冰醋酸的水溶液通过喷雾装置进行喷雾,经过10天取出试样,在25℃条件下静置24小时,把携带1kg砝码的重物的S45C钢制成的具有3毫米直径锥尖的金属针放在该试样上并移动8厘米的长度。所得的沟的深度H用表面粗糙度仪测定。
摩擦磨损性能测试:
在组合的通过注塑制得3cm*2cm*0.5cm的试样,用多功能摩擦磨损试验机(UMT-2型,美国CETR公司)进行耐磨性能测试;对偶样品为钢440–C,转速为400r/min,载荷为100N,实验时间为30min,根据称重法测出磨损量m1。
将经过摩擦磨损性能测试后的试样,放在盐雾腐蚀试验箱里处理,试验在温度-20℃-100℃之间循环变化,温度变化速度为12℃/10min,降雾量为0.5mL/80cm*h喷嘴压力为100kPa。将含有5%氯化钠和5%冰醋酸的水溶液通过喷雾装置进行喷雾,经过10天取出试样,在80℃条件下静置24小时,取出冷却至室温,将试样再进行一次摩擦磨损性能测试,测出磨损量m2。
表2性能测试表
通过实验发现,本发明制得的组合物,在力学性能良好的前提下,其润滑性能好,耐磨性能好,特别是在经过摩擦试验后有磨损量的前提下,经过盐雾老化后,其耐磨性能依然很好。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。