CN114316506A - 一种含有复配成核剂的聚甲醛组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有复配成核剂的聚甲醛组合物，其由以下组分按重量份制备而成：共聚甲醛100份，氮化硼0.5‑0.8份，草酸二酰胺1‑2份，抗氧剂0.5‑1份。本发明还公布开了上述含有复配成核剂的聚甲醛组合物的制备方法，按配比将共聚甲醛、氮化硼、草酸二酰胺、抗氧剂混合均匀得到混合物；将混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品。本发明通过加入的草酸二酰胺和合适粒径的氮化硼进行复配，可以加快聚甲醛的结晶速度，降低结晶颗粒粒度，从而可以降低聚甲醛材料的收缩率，提高聚甲醛的强度、抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明属于聚合物加工技术领域，具体涉及一种含有复配成核剂的聚甲醛组合物及其制备方法。
背景技术
聚甲醛的分子是一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。由于C-O键的键长小于C-C键，因此聚甲醛链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比，聚甲醛的碳氧键短，内聚能密度高，密度大。
聚甲醛按其分子链中化学结构的不同，可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。均聚甲醛的结晶度为75％～85％，共聚甲醛为70％～75％。两者的重要区别是：均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高，但热稳定性差，加工温度范围窄(约10℃)，对酸碱稳定性略低；而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽(约50℃)，对酸碱稳定性较好。
聚甲醛是具有优异的综合性能的工程塑料，有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢，为第三大通用塑料。适于制作减磨耐磨零件、传动零件、以及化工、仪表等零件。
高密度和高结晶度是聚甲醛具有优良性能的主要原因，如硬度大和模量高，耐疲劳性突出，不易被化学介质腐蚀等。尽管聚甲醛分子链中C-O键有一定的极性，但由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动，从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。
聚甲醛优异的性能源于其特殊的化学结构，但是线性的分子链结构致使聚甲醛缺口敏感性较大，收缩率高，极大地限制其应用范围。
发明内容
针对以上现有技术的局限性，本发明的目的是提供一种含有复配成核剂的聚甲醛组合物及其制备方法。本发明通过加入成核剂以提高聚甲醛的结晶速度，使其快速注塑成型，改善其收缩性能、刚性、冲击性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含有复配成核剂的聚甲醛组合物，由以下组分按重量份制备而成：
作为优选的技术方案，所述共聚甲醛为粒料，其在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
作为优选的技术方案，所述氮化硼的粒径为0.5-1微米，为六方晶型白色粉末。
作为优选的技术方案，所述草酸二酰胺的纯度大于98％。
作为优选的技术方案，所述抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168的混合物。进一步优选的，所述抗氧剂1098与抗氧剂168的混合质量比为1:1。
本发明还提供了上述所述的聚甲醛组合物的制备方法，包括以下步骤：将共聚甲醛100份、氮化硼0.5-0.8份，草酸二酰胺1-2份、抗氧剂0.5-1份混合均匀得到混合物；将混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品。优选的，所述双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为180-190℃，二区温度为200-210℃，三区温度为220-230℃，四区温度为230-240℃，五区温度为240-250℃，六区温度为240-250℃。
本发明的有益效果为：
本发明通过加入的草酸二酰胺和合适粒径的氮化硼进行复配，可以加快聚甲醛的结晶速度，降低结晶颗粒粒度，降低聚甲醛材料的收缩率，提高聚甲醛的强度、抗冲击性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的产品/设备的型号以及生产厂家如下：
双螺杆挤出机的长径比40:1，生产厂家是德国BRABEBDER公司；
其中，共聚甲醛为粒料，在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为7g/10min，
生产商云南云天化股份有限公司重庆分公司。
草酸二酰胺纯度99％，生产商安徽中仁化工科技有限公司。
除对比例3，4外，各实施例所用氮化硼为粒径为0.5微米，六方晶型白色粉末，生产商为河北华钻合金焊接材料有限公司HZ-BN-02。
抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168按质量比1:1复配而成，生产商均为德国巴斯夫公司。
各实施例和对比例制得的产品是采用ISO的标准进行测试，挤出粒料经过注塑机成型得到测试样条，在(23±2)℃、相对湿度(50±5)％条件下稳定24h后进行性能测试，所进行的物理机械性能测试有：
拉伸强度：按照ISO 527标准制样测试，弯曲样条尺寸：80±2*10.0±0.2*4.0±0.2
悬臂梁缺口冲击强度：按照ISO 180标准制样测试，摆锤能量5.5J，样条尺寸为(80±2)mm*(10±0.2)mm*(4.0±0.2)mm，A型缺口，缺口深度：1/5；
收缩率：按照ISO 294标准制样测试，样板尺寸：(60±2)mm*(60±2)mm*(2.0±0.1)mm。
实施例1
将共聚甲醛100份、氮化硼0.5份，草酸二酰胺1份、抗氧剂0.5份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为180℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
实施例2
将共聚甲醛100份、氮化硼0.8份，草酸二酰胺2份、抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为210℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃。
实施例3
将共聚甲醛100份、氮化硼0.6份，草酸二酰胺1.5份、抗氧剂0.8份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为180℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为250℃。
实施例4
将共聚甲醛100份、氮化硼0.7份，草酸二酰胺1.8份、抗氧剂0.6份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为250℃。
实施例5
将共聚甲醛100份、氮化硼0.6份，草酸二酰胺1.4份、抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
对比例1
将共聚甲醛100份、氮化硼2份，抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
对比例2
将共聚甲醛100份、草酸二酰胺2份、抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
对比例3
将共聚甲醛100份、氮化硼0.6(粒径0.1微米，六方晶型白色粉末，生产商为河北华钻合金焊接材料有限公司HZ-BN-01)份，草酸二酰胺1.4份、抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
对比例4
将共聚甲醛100份、氮化硼0.6(粒径10微米，六方晶型白色粉末，生产商为河北华钻合金焊接材料有限公司HZ-BN-04)份，草酸二酰胺1.5份、抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
对比例5
将均聚聚甲醛100份(德国爱彼思塑胶，WT1153-07LB)、氮化硼0.6份，草酸二酰胺1.5份、抗氧剂1份加入高混机中，混合均匀得到混合物；将上述混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品；其中，双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃。
表1各实施例与对比例产品检测结果
从上表可以看出，当氮化硼粒径过小或过大时，最终产品的拉伸强度、抗冲击强度、收缩率都较差。原因可能是粒径过小时，纳米粒子容易出现团聚，分散不均匀。粒径过大时，成核的晶体粒径也会较大，会严重影响成核效果。这些都会导致最后产品的性能较差。
本发明通过加入的草酸二酰胺和合适粒径的氮化硼进行复配，可以加快聚甲醛的结晶速度，降低结晶颗粒粒度，降低聚甲醛材料的收缩率，提高聚甲醛的强度、抗冲击性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含有复配成核剂的聚甲醛组合物，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
2.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述共聚甲醛在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述氮化硼的粒径为0.5-1微米。
4.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述草酸二酰胺的纯度大于98％。
5.根据权利要求1所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168的混合物。
6.根据权利要求5所述的聚甲醛组合物，其特征在于：所述抗氧剂1098与抗氧剂168的混合质量比为1:1。
7.如权利要求1-6任一项所述的聚甲醛组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将共聚甲醛100份、氮化硼0.5-0.8份，草酸二酰胺1-2份、抗氧剂0.5-1份混合均匀得到混合物；将混合物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行挤出造粒，得到最终产品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的挤出温度一区温度为180-190℃，二区温度为200-210℃，三区温度为220-230℃，四区温度为230-240℃，五区温度为240-250℃，六区温度为240-250℃。
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