CN112111127A - 一种聚酮材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚酮材料及其制备方法，按重量份数计，包括以下组分：聚酮59～74，耐磨剂5～10，短玻璃纤维20～30，抗氧剂0.3～0.5，润滑剂0.3～0.5，偶联剂0.2～0.4。采用不同的耐磨辅助助剂来大幅度提高增强材料的耐磨等级，降低玻纤填充后表面粗糙度，实现高强度高耐磨，低摩擦系数的超高耐磨聚酮新型材料，能够保证优异的机械性能的同时，可以大大提高产品耐磨使用寿命。另，本发明所提供的制备方法通过各种工艺参数的优化设定进一步提高了聚酮材料的韧性和耐磨性。

Description

一种聚酮材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种超高耐磨增强聚酮材料及其制备方法。
背景技术
聚酮材料比重1.24g/cm3，比尼龙重，但比PBT，POM轻。耐化性与PPS相当，除强酸强碱外，均可承受，耐化性优异。聚酮耐磨性是传统POM的14倍，树脂材料可以完美取代POM，既能提高耐磨性，起到降噪的同时，还大大降低产品重量。聚酮高低温性能突出，在-30℃到105℃范围内可以直接使用。但由于聚酮材料是一款全新的材料，在改性过程中，没有专用的改性助剂，不能够很好的提高材料性能，因此需要通过大量实验研究，找寻出合理的改性方式，以填补材料性能不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于如何在增强改性聚酮中降低材料摩擦系数，提高耐磨性，提高表面硬度，使得材料能够在要求更高，强度更高的应用工况下提高产品寿命，降低磨耗量，降低噪音。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种工艺简单、操作方便的改性超高耐磨增强的聚酮的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种聚酮材料，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002102162920000011
其中，所述的耐磨剂为聚四氟乙烯，二硫化钼，硅油，石墨中的一种或几种。
其中，所述短玻璃纤维为重庆复合材料公司生产的301HP牌号的短玻璃纤维。
其中，所述高分子受阻酚型抗氧剂四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的主抗氧剂，和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的副抗氧剂，主抗氧剂与副抗氧剂按1∶1的重量比混合。
其中，所述润滑剂为N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺、硬脂酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡、硅氧烷中的一种或几种。
其中，所述偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氯代丙基三甲氧基硅烷中的一种。
本发明的有益效果是：本发明采用聚酮，辅以填充增强、耐磨剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂，使聚酮在熔融态下改性，通过测试摩擦系数及磨耗量，找到最为合适的耐磨剂和短玻璃纤维类型及添加比例，同时能够很好的保持材料原有机械性能，增加材料自润滑性及降噪性能，为后续聚酮的其他研发工作奠定了坚实基础。
本发明还提供了一种聚酮材料制备方法，包括以下步骤：
A、将权利要求1中所述的组分按照重量份比例分别称取，并在100～120℃的高温下，对所有组分进行干燥处理4h；
B、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入偶联剂，进行高速混合约1-4min；
C、将耐磨剂，抗氧剂和润滑剂投入到步骤B中使用的高速混合机中进行混合约3-8min，混合好后物料放入到温度为90-100℃的干燥箱中持续干燥2-3h；
D、将经步骤C中处理得到的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制得超高耐磨增强聚酮材料。
在所述步骤D中，双螺杆挤出机的各段温度设定为：一区温度140～170℃，二区温度220～240℃，三区温度230～250℃，四区温度230～240℃，五区温度220～230℃，六区温度200～220℃，七区温度200～220℃，八区温度200～220℃，机头温度为230～250℃。
另，在所述步骤D中，加入短玻璃纤维的原料在所述双螺杆挤出机中停留时间为1～2分钟，双螺杆挤出机内压力保持在10～16兆帕。
本发明提供的改性聚酮材料制备工艺简单、成本低，采用本发明的方案可取得良好的经济效益。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例作详细介绍。
一种聚酮材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酮59～74，耐磨剂5～10，短玻璃纤维20～30，高分子受阻酚型抗氧剂0.3～0.5，润滑剂0.3～0.5，偶联剂0.2～0.4。主体原料为结晶性的材料的聚酮，辅以填充增强、耐磨剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂，使聚酮在熔融态下改性。聚酮选用的是韩国晓星公司提供的中粘度PK树脂M330A。
耐磨剂主要提高材料表面自润滑性，降低磨耗量，主要弥补玻纤增强材料表面粗糙度。本发明述的耐磨剂为聚四氟乙烯，二硫化钼，硅油，石墨中的一种或几种复配。
短玻璃纤维作为填充增强可以大大提高材料的综合性能，本发明选用的是重庆复合材料玻纤厂生产的牌号为301HP的短玻璃纤维。
高分子受阻酚型抗氧剂的加入是防止材料在加工过程中，由于材料本身加工温度比较高，还有就是材料在机器螺杆中摩擦生热导致机器温度过高，从而引起一些助剂的分解或者原材料的热氧分解而加入的助剂，可以更好的催进改性，使改性加工更加容易化。本发明所采用的抗氧剂分为主抗氧剂和副抗氧剂按重量比1：1的比例配合使用，其中主抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，副抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
润滑剂的作用主要是加入到材料中使其他助剂和原材料更好的分散，润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，或者是内润滑剂和外润滑剂形成的复合润滑剂。其中内润滑剂可以是脂肪酸酰胺类润滑剂或烃类润滑剂，外润滑剂可以是非极性润滑剂。脂肪酸酰胺类润滑剂包括N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺(N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺)、硬脂酸酰胺；烃类润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡；非极性润滑剂可以是硅氧烷。
偶联剂的加入主要是提高聚酮树脂与玻纤及耐磨剂之间的相容性，增加材料表面粘附力及分散性，使得耐磨剂与聚酮树脂之间起到更好的分散效果及填充效果。同时也使得玻纤与聚酮树脂之间在改性过程中包覆性更优益，起到一个重要的桥梁作用，这样改性出的产品在保持良好的机械性能的同时，还有更高的自润滑性及低摩擦系数。本发明所述偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-氯代丙基三甲氧基硅烷。
下面通过10组具体实施例说明本发明提供的超高耐磨增强PK材料具体组分及生产工艺：
实施例1
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)70份，石墨9份，短玻璃纤维20份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.3份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.3份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.3份、硅氧烷0.3份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.2份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，进行高速混合约4min；
c、将步骤a中处理好的剩余原料投入到高速混合机中进行混合约8min，混合好后把物料放入到干燥箱中，在100℃的高温下干燥3h；
d、将充分混合并干燥的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制备超高耐磨增强聚酮PK材料。
双螺杆挤出机的各段温度设定为：一区温度140℃，二区温度220℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度230℃，六区温度220℃，七区温度210℃，八区温度200℃，机头温度为240℃。在双螺杆挤出机中停留时间1分钟，压力为15兆帕(MPa)。
实施例2
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)64份，硅油5份，短玻璃纤维30份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.4份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯为0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.4份、硅氧烷0.4份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷0.3份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为3h。
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，进行高速混合约4min；
c、将步骤a中处理好的剩余原料投入到高速混合机中进行混合约7min，混合好后把物料放入到干燥箱中在100℃的高温下干燥4h；
d、将充分混合并干燥的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制备超高耐磨增强聚酮PK材料。
双螺杆挤出机的各段温度设定为：
一区温度150℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度240℃，五区温度220℃，六区温度200℃，七区温度200℃，八区温度210℃，机头温度为240℃。本发明所述的制备方法，双螺杆挤出机中停留时间为2分钟，双螺杆挤出机内压力为14兆帕。
实施例3
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)69份，二硫化钼5份，短玻璃纤维301HP 25份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.4份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.3份，硅氧烷0.3份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.3份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约6min；
c、将步骤a中处理好的剩余原料投入到高速混合机中进行混合约8min，混合好后把物料放入到干燥箱中，在90℃的高温下干燥4h；
d、将充分混合并干燥的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制备超高耐磨增强聚酮PK材料。
双螺杆挤出机的各段温度设定为：
一区温度160℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度220℃，六区温度210℃，七区温度210℃，八区温度200℃，机头温度为250℃。本发明所述的制备方法，双螺杆挤出机中停留时间为2分钟，双螺杆挤出机内压力为15兆帕。
实施例4
a、按重量份数称取聚酮(PK M330A)59份，聚四氟乙烯10份，短玻璃纤维301HP 30份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.4份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.4份，硅氧烷0.4份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.4份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约8min；
c、将步骤a中处理好的剩余原料投入到高速混合机中进行混合约6min，混合好后把物料放入到干燥箱中，在100℃的高温下干燥5h；
d、将充分混合并干燥的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制备超高耐磨增强聚酮PK材料。
双螺杆挤出机的各段温度设定为：
一区温度160℃，二区温度220℃三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度210℃，七区温度200℃，八区温度200℃，机头温度为245℃。本发明所述的制备方法，双螺杆挤出机中停留时间为1分钟，双螺杆挤出机内压力为14兆帕。
实施例5
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)63份，聚四氟乙烯10份，短玻璃纤维301HP 25份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.5份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.5份，硅氧烷0.5份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.3份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h。
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约4min；
c、将步骤a中处理好的剩余原料投入到高速混合机中进行混合约8min，混合好后把物料放入到干燥箱中，在100℃的高温下干燥3h；
d、将充分混合并干燥的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制备超高耐磨增强聚酮PK材料。
双螺杆挤出机的各段温度设定为：一区温度140℃，二区温度220℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度230℃，六区温度220℃，七区温度210℃，八区温度200℃，机头温度为240℃。在双螺杆挤出机中停留时间1分钟，压力为15兆帕(MPa)。
实施例6
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)63份，聚四氟乙烯10份，硅油2份，短玻璃纤维301HP 25份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.4份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.4份，硅氧烷0.4份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.3份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h。
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约4min；
c、将步骤a中处理好的剩余原料投入到高速混合机中进行混合约8min，混合好后把物料放入到干燥箱中，在100℃的高温下干燥3h；
d、将充分混合并干燥的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制备超高耐磨增强聚酮PK材料。
双螺杆挤出机的各段温度设定为：一区温度140℃，二区温度220℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度230℃，六区温度220℃，七区温度210℃，八区温度200℃，机头温度为240℃。在双螺杆挤出机中停留时间1分钟，压力为15兆帕(MPa)。
实施例7
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)63份，石墨5份，短玻璃纤维301HP30份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.3份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.3份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.3份，硅氧烷0.5份，γ-氯代丙基三甲氧基硅烷0.3份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氯代丙基三甲氧基硅烷，进行高速混合约4min。
其余步骤同实施例6，在此不再赘述。
实施例8
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)60份，二硫化钼10份，硅油2份，短玻璃纤维301HP 30份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.4份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.3份，硅氧烷0.3份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.2份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约4min。
其余步骤同实施例6，在此不再赘述。
实施例9
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)73份，聚四氟乙烯5份，短玻璃纤维301HP 20份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.5份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.4份，硅氧烷0.4份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.4份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约4min。
其余步骤同实施例6，在此不再赘述。
实施例10
a、按以下重量份数称取原料：聚酮(PK M330A)63份，石墨7份，硅油3份，短玻璃纤维301HP 25份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.4份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺0.4份，硅氧烷均为0.4份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.3份，并对原料分别进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时长为4h；
b、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，进行高速混合约4min
其余步骤同实施例6，在此不再赘述。
可采用以下检测方法、步骤、条件和标准对上述10组实施例所制备的复合材料进行性能评价。
将完成造粒的复合材料粒子在110～120℃的鼓风烘箱中干燥4～6小时，再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中，保持模温在120～140℃之间。
拉伸强度按ASTM-D638标准进行检验：试样类型为I型，样条尺寸(mm)：180(长)×(12.68±0.2)(颈部宽度)×(3.23±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/分钟。
弯曲强度和弯曲模量按ASTM-D790标准进行检验：试样类型为试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.8±0.2)×(3.21±0.2)，弯曲速度为20mm/分钟。
缺口冲击强度按ASTM-D256标准进行检验：试样类型为V口缺口型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.58±0.2)×(4.21±0.2)；缺口类型为V口类，缺口剩余厚度为2.44mm。
热变形温度按ASTM-D648标准进行检验，负载为1.82MPa，跨距为100mm，试样尺寸(mm)：(128±2)×(13±0.2)×(6.4±0.2)，最大变形量为0.25mm。
摩擦系数按ASTM-G137标准进行检验，样块尺寸(mm)：(100±2)×(100±0.2)
下面选取其中实施例1～7的复合材料性能测试及其结果进行分析。为清楚的进行对比，下面列举实施例1～7的复合材料原料组分如下表1所示。
表1实施例1～7的复合材料原料重量份数(单位：份)
Figure BDA0002102162920000091
表格中：“1010”代表四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]，“168”代表三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，“KH-550”代表γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，“KH-560”代表γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、“KH-570”代表γ-氯代丙基三甲氧基硅烷，TAF代表N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺。
采用前述检测方法和步骤对实施例1～7的复合材料进行性能评价，以及与纯粹玻纤增强材料性能对比结果如下表2所示。
表2实施例1～7及对比组的复合材料性能测试结果
Figure BDA0002102162920000101
从表2中可以看出：在其他条件不变，或者只是小波动的变化下，不同的耐磨剂选用，对整个改性材料的综合机械性能影响较大，尤其对摩擦系数的影响也各不相同。虽然同比纯增强材料而言，摩擦系数都有所降低，但是机械性能下降也会差异很大。石墨虽然耐磨，但是由于自身自润滑性好，添加量大的时候对机械性能影响非常大，强度下降剧烈，且摩擦系数并未降低太多，添加比例减少时，性能有所提升，但是摩擦系数降低幅度较小。硅油，由于自身含有载体树脂，或多或少会对材料综合性能有影响，因此并未起到非常优异的效果，且添加比例较多，反而产品会出现起皮分层现象，对综合性能影响较大。二硫化钼MoS2本身有出色的刚性和自润滑性，添加到配方体系中，能够很好地提高材料的刚性和模量，同时也能降低摩擦系数，但该材料与石墨相似，自润滑性太好，导致添加高比例很难实现，而且由于表面硬度高，韧性也会下降剧烈。聚四氟乙烯PTFE是实现下来综合性能最为优异的一款耐磨剂。虽然添加后模量略有下降，但对材料综合性能影响不大，且摩擦系数大大降低，尤其是在与硅油进行复配混合后，除了能保持与纯增强材料相近的机械性能外，摩擦系数也能降到很低，对整个配方体系是最为合适的。经试验证明，实例6组分配比应为最佳效果：按重量份数计，聚酮(M330A)63份，PTFE 10份，硅油2份，短玻璃纤维301HP 25份，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯均为0.4份，N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺和硅氧烷均为0.4份，γ-缩水甘油氧丙基三乙氧基硅烷0.3份。这样的配比，第一是选用了国内最为合适成熟的玻璃纤维进行增强改性，其次选用了PTFE和硅油复配的方式，这样既可以降低综合成本，同时也能保持综合性能最有益的同时达到最低的摩擦系数值。体现了本专利所要论述的主要问题，体现出了本专利的优越性和新颖性。
本发明通过选用不同的耐磨剂，大大降低了增强材料的表面摩擦系数，保持了优异的综合性能及热性能。弥补了增强材料在耐磨领域应用的缺陷，在耐磨PK新材料在改性方面的工作国内仍有许多空白之处，因此本专利提出了一种高效，经济且易实现的超高耐磨增强新材料，可取得良好的经济效益。为今后国内在此材料进一步的改性研发及量产化方面做出了基础性贡献。使得该材料能够更快的得到市场的认可，升级产品使用寿命，得到更为广泛的市场应用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚酮材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0002102162910000011
2.根据权利要求1所述的聚酮材料，其特征在于，所述的耐磨剂为聚四氟乙烯，二硫化钼，硅油，石墨中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的聚酮材料，其特征在于，所述短玻璃纤维为重庆复合材料公司生产的301HP牌号的短玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的聚酮材料，其特征在于，所述高分子受阻酚型抗氧剂四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的主抗氧剂，和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的副抗氧剂，主抗氧剂与副抗氧剂按1∶1的重量比混合。
5.根据权利要求1所述的聚酮材料，其特征在于，所述润滑剂为N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺、硬脂酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡、硅氧烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的聚酮材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氯代丙基三甲氧基硅烷中的一种。
7.一种聚酮材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将权利要求1中所述的组分按照重量份比例分别称取，并在100～120℃的高温下，对所有组分进行干燥处理4h；
B、将干燥好的聚酮加到高速混合机中，并加入偶联剂，进行高速混合约1-4min：
C、将耐磨剂，抗氧剂和润滑剂投入到步骤B中使用的高速混合机中进行混合约3-8min，混合好后物料放入到温度为90-100℃的干燥箱中持续干燥2-3h；
D、将经步骤C中处理得到的原料及助剂投入到双螺杆挤出机中，加入短玻璃纤维进行增强填充挤出造粒，制得超高耐磨增强聚酮材料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤D中，双螺杆挤出机的各段温度设定为：
一区温度140～170℃，二区温度220～240℃，三区温度230～250℃，四区温度230～240℃，五区温度220～230℃，六区温度200～220℃，七区温度200～220℃，八区温度200～220℃，机头温度为230～250℃。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤D中，加入短玻璃纤维的原料在所述双螺杆挤出机中停留时间为1～2分钟，双螺杆挤出机内压力保持在10～16兆帕。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114752206A (zh) * 2022-04-27 2022-07-15 苏州和庚丽塑胶科技有限公司 一种环保再生耐低温增强耐磨聚酮材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106317846A (zh) * 2016-08-24 2017-01-11 五行科技股份有限公司 一种阻燃型扁平玻纤增强的聚酮树脂组合物及其制备方法
CN107075244A (zh) * 2014-11-07 2017-08-18 株式会社晓星 具有优异耐磨性的聚酮树脂组合物
CN107513262A (zh) * 2016-06-18 2017-12-26 合肥杰事杰新材料股份有限公司 聚酮组合物
CN107793739A (zh) * 2016-08-29 2018-03-13 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种长玻纤增强聚酮材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107075244A (zh) * 2014-11-07 2017-08-18 株式会社晓星 具有优异耐磨性的聚酮树脂组合物
CN107513262A (zh) * 2016-06-18 2017-12-26 合肥杰事杰新材料股份有限公司 聚酮组合物
CN106317846A (zh) * 2016-08-24 2017-01-11 五行科技股份有限公司 一种阻燃型扁平玻纤增强的聚酮树脂组合物及其制备方法
CN107793739A (zh) * 2016-08-29 2018-03-13 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种长玻纤增强聚酮材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114752206A (zh) * 2022-04-27 2022-07-15 苏州和庚丽塑胶科技有限公司 一种环保再生耐低温增强耐磨聚酮材料及其制备方法
CN114752206B (zh) * 2022-04-27 2024-03-15 苏州和庚丽塑胶科技有限公司 一种环保再生耐低温增强耐磨聚酮材料及其制备方法

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