CN114806073A - 一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗 - Google Patents
一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114806073A CN114806073A CN202210671483.2A CN202210671483A CN114806073A CN 114806073 A CN114806073 A CN 114806073A CN 202210671483 A CN202210671483 A CN 202210671483A CN 114806073 A CN114806073 A CN 114806073A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- znal
- copolymerized
- polyformaldehyde
- zif
- modified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 68
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010985 leather Substances 0.000 title claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 43
- 239000013154 zeolitic imidazolate framework-8 Substances 0.000 claims abstract description 37
- MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N zinc;2-methylimidazol-3-ide Chemical compound [Zn+2].CC1=NC=C[N-]1.CC1=NC=C[N-]1 MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 25
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 claims description 13
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 11
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- -1 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920012196 Polyoxymethylene Copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 1-(1-adamantyl)-3-aminothiourea Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(NC(=S)NN)C3 XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000012767 functional filler Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohex-2-en-1-ol Chemical compound CC1=CC(O)CCC1 XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSWBFLWKAIRHEI-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1h-imidazole Chemical compound CC=1N=CNC=1C YSWBFLWKAIRHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/006—Additives being defined by their surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗，涉及密封材料技术领域。本发明提供的共聚聚甲醛复合材料的制备方法包括以下步骤：将共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF‑8修饰的ZnAl双金属氢氧化物进行共挤出，得到共聚聚甲醛复合材料；所述共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF‑8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的质量比为(70～80):(10～30):(1～5)。本发明利用ZIF‑8修饰的ZnAl双金属氢氧化物和碳纤维协同改性共聚聚甲醛皮碗，在高、低温环境下，使其具有更长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及密封材料技术领域，尤其涉及一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗。
背景技术
共聚聚甲醛皮碗是密封材料的一种类型，广泛应用于发动机燃油泵密封系统的组件中。聚甲醛(POM)因其优异的机械性能被誉为“赛钢”，同时具有优异的减摩耐磨性，在工程塑料中性价比较高。但是，共聚聚甲醛皮碗产品在发动机燃料泵系统组件中做密封件时，由于长期处于高温(120℃)、低温(-55℃)循环的环境中，产生严重磨损甚至失效现象，制约了该材料产品的发展及应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗，采用本发明的共聚聚甲醛复合材料能够提高皮碗在高低温环境的使用寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种共聚聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物进行共挤出，得到共聚聚甲醛复合材料；所述共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的质量比为(70～80):(10～30):(1～5)。
优选的，所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的制备方法包括：
将包括第一锌源、铝源、分散剂和六亚甲基四胺的水溶液进行水热反应，得到ZnAl双金属氢氧化物；
将所述ZnAl双金属氢氧化物和甲醇混合，得到ZnAl双金属氢氧化物的甲醇溶液；
向所述甲醇溶液中加入第二锌源和2-甲基咪唑，室温静置20～26h，得到ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物。
优选的，所述水热反应的温度为100～120℃，时间为4～8h。
优选的，所述共挤出的温度为150～180℃。
优选的，所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的粒径为0.5～1μm；所述碳纤维的长径比为(15～30):1，直径为5～10μm；所述共聚聚甲醛的粒径为2～5mm。
优选的，采用螺杆挤出机进行所述共挤出，螺杆转速为50～80rpm，螺杆的长径比为25:1。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的共聚聚甲醛复合材料。
本发明提供了一种皮碗，由上述方案所述的共聚聚甲醛复合材料经注塑得到。
优选的，所述注塑时，喷嘴温度为170～185℃，料筒I段、II段和III段温度分别为145～155℃、155～170℃和170～180℃，模具温度为80～100℃。
优选的，所述注塑时，背压为0.4～1bar，注塑压力为70～110bar。
本发明提供了一种共聚聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：将共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物进行共挤出，得到共聚聚甲醛复合材料；所述共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的质量比为(70～80):(10～30):(1～5)。在本发明中，ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物因其层状结构、比表面积大等特点，作为功能填料可以使复合材料及其器件表现出多功能性，减摩耐磨性能尤为显著；共聚聚甲醛除具备聚甲醛的摩擦系数低、耐磨性好、吸水率低等优点外，其加工性能、热稳定性能都优于均聚聚甲醛，碳纤维具有高模量和高强度，与ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物协同作用可大幅提高复合材料的机械强度从而提高材料的耐磨性及耐高、低温性能，本发明利用ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物和碳纤维协同改性共聚聚甲醛皮碗，在高、低温环境下，使其具有更长的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种共聚聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物进行共挤出，得到共聚聚甲醛复合材料；所述共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的质量比为(70～80):(10～30):(1～5)。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
在本发明中，所述共聚聚甲醛的粒径优选为2～5mm；所述碳纤维的长径比优选为(15～30):1，直径优选为5～10μm。本发明采用具有特定长径比的碳纤维在材料使用过程中起到滚轴作用也具备良好的减摩效果。
本发明对所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的来源没有特殊要求，采用本领域熟知的制备方法制备得到即可。在本发明中，所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的制备方法优选包括：
将包括第一锌源、铝源、分散剂和六亚甲基四胺的水溶液进行水热反应，得到ZnAl双金属氢氧化物；
将所述ZnAl双金属氢氧化物和甲醇混合，得到ZnAl双金属氢氧化物的甲醇溶液；
向所述甲醇溶液中加入第二锌源和2-甲基咪唑，室温静置20～26h，得到ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物。
本发明优选将包括第一锌源、铝源、分散剂和六亚甲基四胺的水溶液进行水热反应，得到ZnAl双金属氢氧化物。在本发明中，所述第一锌源优选包括硝酸锌；所述铝源优选包括硝酸铝；所述分散剂优选包括聚乙烯醇(PEG200)。在本发明中，所述包括第一锌源、铝源、分散剂和六亚甲基四胺的水溶液的制备优选包括：将第一锌源的水溶液和铝源的水溶液混合，向所得混合液中加入分散剂和六亚甲基四胺，磁力搅拌20～40min后进行超声分散直至分散剂和六亚甲基四胺完全溶解在水溶液中。
在本发明中，所述第一锌源的水溶液的浓度优选为0.5～2mol/L；所述铝源的水溶液的浓度优选为0.05～0.2mol/L；所述第一锌源的水溶液和铝源的水溶液的体积比优选为1:(1～4)，更优选为1:3。在本发明中，所述分散剂和六亚甲基四胺的质量比优选为(4～7)：1，优选为5:1。在本发明中，所述水溶液中分散剂的浓度优选为0.005～0.2mol/L，更优选为0.01mol/L。在本发明中，所述分散剂的作用是提高产物纳米片的分散性；所述六亚甲基四胺作为沉淀剂使用。
在本发明中，所述水热反应的温度优选为100～120℃，更优选为110℃；时间优选为4～8h，更优选为5～7h。在本发明中，所述水热反应优选在高压反应釜中进行。完成所述水热反应后，本发明将反应后的体系进行离心、洗涤得到ZnAl双金属氢氧化物。
本发明优选采用甲醇和超纯水交替洗涤，最后一次经甲醇洗涤后，得到ZnAl双金属氢氧化物的甲醇溶液。
得到ZnAl双金属氢氧化物的甲醇溶液后，本发明向所述甲醇溶液中加入第二锌源和2-甲基咪唑，室温静置20～26h，得到ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物。
在本发明中，所述第二锌源优选包括硝酸锌，更优选为六水合硝酸锌。在本发明中，所述第二锌源和2-甲基咪唑的质量比优选为(0.5～2):(2～3.5)；所述ZnAl双金属氢氧化物与硝酸锌的质量比优选为1:(5～10)，更优选为1:8。本发明在所述室温静置过程中，锌离子和二甲基咪唑中氮孤对电子发生配位，形成ZIF-8框架结构。
室温静置后，本发明优选将所得体系依次进行离心洗涤和冷冻干燥，得到ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物。
在本发明中，所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的粒径优选为0.5～1μm。
本发明将共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物进行共挤出，得到共聚聚甲醛复合材料。
在本发明中，所述共挤出的温度优选为150～180℃，更优选为160～170℃。本发明优选采用螺杆挤出机进行所述共挤出，螺杆转速为50～80rpm，螺杆的长径比为25:1。
所述共挤出后，本发明优选还包括将挤出的丝材依次进行冷却、造粒和干燥，得到共聚聚甲醛复合材料。本发明对所述冷却、造粒和干燥的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的过程即可。在本发明中，所述共聚聚甲醛复合材料的粒径优选为2～5mm。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的共聚聚甲醛复合材料。ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物因其层状结构、比表面积大等特点，作为功能填料可以使复合材料及其器件表现出多功能性，减摩耐磨性能尤为显著。共聚聚甲醛除具备聚甲醛的摩擦系数低、耐磨性好、吸水率低等优点外，其加工性能、热稳定性能都优于均聚聚甲醛，碳纤维具有高模量和高强度，与ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物协同作用可大幅提高复合材料的机械强度从而提高材料的耐磨性及耐高、低温性能本发明利用ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物和碳纤维协同改性共聚聚甲醛皮碗在高、低温环境下，使其具有更长的使用寿命。
本发明提供了一种皮碗，由上述方案所述的共聚聚甲醛复合材料经注塑得到。在本发明中，所述注塑时，喷嘴温度优选为170～185℃，从进料口到喷嘴方向，料筒依次包括I段、II段和III段，料筒I段、II段和III段温度分别优选为145～155℃、155～170℃和170～180℃，模具温度优选为80～100℃。共聚聚甲醛为结晶聚合物，保持一定的模温，可以提高产品的结晶度，从而提高产品的各方面性能。在本发明中，所述注塑时，背压优选为0.4～1bar，注塑压力优选为70～110bar。本发明将压力控制在上述范围，开业避免皮碗出现飞边。在本发明中，所述注塑的保压时间优选为1～3s，更优选为2s；冷却的时间优选为27～29s，更优选为28s。
下面结合实施例对本发明提供的共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例和对比例所用原料情况如下：
硝酸锌六水合物由翁江化学试剂提供；
硝酸铝九水合物由阿拉丁生化科技提供；
2-甲基咪唑由阿拉丁生化科技提供；
共聚聚甲醛(简称POM)由云化天基团有限公司提供，粒径为2～5mm；
碳纤维(GF)由南通森友炭纤维有限公司提供，所述碳纤维的长径比为15～30:1，直径为5～10μm。
ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的制备如下：
配制1mol/L的硝酸锌和0.1mol/L的硝酸铝的水溶液，将上述两种溶液以体积比1:3倒入烧杯中，得到总体积为40mL的水溶液，然后加入5mL PEG200和1g六亚甲基四胺(HMTA)(PEG200：HMTA＝5：1)磁力搅拌30min后进行超声分散直至PEG200和HMTA完全溶解在水溶液中；将上述水溶液转移到高压反应釜中，在110℃的烘箱下中反应6h；将反应后的溶液进行离心、洗涤(甲醇和超纯水交替洗涤)得到ZnAl双金属氢氧化物的甲醇溶液；取5g硝酸锌加入到上述的甲醇溶液中，再加入8g的2-甲基咪唑，室温静置24h，后离心洗涤、冷冻干燥，得到ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物白色粉末，粒径为0.5～1μm。
实施例1
将POM粒料、CF、ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物按质量比84:15:1，使用螺杆挤出机进行共挤出，其中螺杆的转速为50rpm，温度为170℃，螺杆的长径比为25:1，将共挤出的长丝进行冷却、造粒、烘干，得到POM复合材料。
将上述POM复合材料进行注塑成型，其中料筒I段、II段、III段温度分别为155℃、170℃、180℃，喷嘴温度为180℃，模具温度100℃，背压0.5bar，注塑压力为90bar，保压的时间为2s，冷却的时间为28s，即得到皮碗产品。
实施例2
将POM粒料、CF、ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物按质量比82:15:3，使用螺杆挤出机进行共挤出，其中螺杆的转速为50rpm，温度为170℃，螺杆的长径比为25:1；将共挤出的长丝进行冷却、造粒、烘干，得到POM复合材料。
将上述POM复合材料进行注塑成型，其中料筒I段、II段、III段温度分别为155℃、170℃、180℃，喷嘴温度为180℃，模具温度100℃，背压0.5bar。注塑压力为90bar，保压的时间为2s，冷却的时间为28s，即得到皮碗产品。
实施例3
将POM粒料、CF、ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物按质量比80:15:5，使用螺杆挤出机进行共挤出，其中螺杆的转速为50rpm，温度为170℃，螺杆的长径比为25:1；将共挤出的长丝进行冷却、造粒、烘干，得到POM复合材料。
将上述POM复合材料进行注塑成型，其中料筒I段、II段、III段温度分别为155℃、170℃、180℃，喷嘴温度为180℃，模具温度100℃，背压0.5bar。注塑压力为90bar，保压的时间为2s，冷却的时间为28s，即得到皮碗产品。
对比例1
将POM粒料、CF按质量比85:15，其余工艺与实施例3完全相同。
对比例2
将POM粒料、CF、未修饰的ZnAl双金属氢氧化物按质量比80:15:5，其余工艺与实施例3完全相同。
性能测试：
摩擦磨损测试条件：摩擦磨损测试采用THT 07-135高温摩擦磨损试验机，POM复合材料与GCr15钢球对磨，试验载荷5N，转速50mm/s，运行时间1h，摩擦系数和磨损率为3～5次测试的平均值，试验温度为120℃，测试结果见表1。
表1实施例和对比例的试验结果
| 项目 | 摩擦系数 | 磨损率/10<sup>-7</sup>mm<sup>3</sup>·N<sup>-1</sup>·m<sup>-1</sup> |
| 实施例1 | 0.31 | 3.5 |
| 实施例2 | 0.30 | 2.8 |
| 实施例3 | 0.24 | 2.3 |
| 对比例1 | 0.42 | 7.4 |
| 对比例2 | 0.35 | 6.2 |
由表1可以看出，ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物和碳纤维同时添加到共聚聚甲醛中的作用大于单独使用，尽管单独使用时同样具有提高摩擦学性能的作用，但是，作用不及两者按照合适的比例同时添加。此外，由实施例3和对比例2的结果可知，ZnAl双金属氢氧化物经ZIF-8修饰后添加到共聚甲醛中更能发挥其减摩耐磨作用。表1结果还显示，ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物和碳纤维添加到共聚聚甲醛中得到的复合材料在高温条件下具有优异的摩擦学性能。
将实施例及对比例的共聚聚甲醛复合材料标准拉伸样条放入120℃(20min)与-55℃(20min)交替环境进行5次循环处理后，按照GB/T1040.2-2006标准进行拉伸，其拉伸强度均≥70MPa，具体结果如表2所示，说明共聚聚甲醛在高低温循环条件下未发生明显性能下降，即所制备的皮碗可耐高低温。
表2实施例和对比例拉伸强度
| 项目 | 拉伸强度/MPa |
| 实施例1 | 79 |
| 实施例2 | 81 |
| 实施例3 | 84 |
| 对比例1 | 76 |
| 对比例2 | 77 |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种共聚聚甲醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物进行共挤出，得到共聚聚甲醛复合材料；所述共聚聚甲醛、碳纤维和ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的质量比为(70～80):(10～30):(1～5)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的制备方法包括：
将包括第一锌源、铝源、分散剂和六亚甲基四胺的水溶液进行水热反应，得到ZnAl双金属氢氧化物；
将所述ZnAl双金属氢氧化物和甲醇混合，得到ZnAl双金属氢氧化物的甲醇溶液；
向所述甲醇溶液中加入第二锌源和2-甲基咪唑，室温静置20～26h，得到ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为100～120℃，时间为4～8h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共挤出的温度为150～180℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ZIF-8修饰的ZnAl双金属氢氧化物的粒径为0.5～1μm；所述碳纤维的长径比为(15～30):1，直径为5～10μm；所述共聚聚甲醛的粒径为2～5mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用螺杆挤出机进行所述共挤出，螺杆转速为50～80rpm，螺杆的长径比为25:1。
7.权利要求1～6任一项所述制备方法制备得到的共聚聚甲醛复合材料。
8.一种皮碗，其特征在于，由权利要求7所述的共聚聚甲醛复合材料经注塑得到。
9.根据权利要求8所述的皮碗，其特征在于，所述注塑时，喷嘴温度为170～185℃，料筒I段、II段和III段温度分别为145～155℃、155～170℃和170～180℃，模具温度为80～100℃。
10.根据权利要求8所述的皮碗，其特征在于，所述注塑时，背压为0.4～1bar，注塑压力为70～110bar。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210671483.2A CN114806073B (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210671483.2A CN114806073B (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114806073A true CN114806073A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114806073B CN114806073B (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=82520365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210671483.2A Active CN114806073B (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114806073B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012150439A1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Isis Innovation Limited | Preparation of layered double hydroxides |
| WO2013029657A1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-07 | Abb Technology Ag | A quenching chamber for a circuit interrupter |
| CN103965661A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 南京林业大学 | 一种二次改性层状双氢氧化物的制备方法和应用 |
| CN104962354A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-07 | 太原理工大学 | 一种润滑脂及其制备方法 |
| CN109054939A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-21 | 太原理工大学 | 一种润滑油添加剂、润滑油及其制备方法 |
| CN110052182A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-26 | 北京理工大学 | 一种多孔材料超高负载量混合基质膜的制备方法 |
| CN111200376A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种摩擦纳米发电机 |
| CN112108120A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-22 | 宁夏医科大学 | 磁性层状双氢氧化物-金属有机骨架物复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113445360A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 西北工业大学 | 刚性-柔性的zif-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料及制备方法 |
| CN113926430A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-14 | 太原理工大学 | 一种mof衍生物/ldh双位点吸附膜的制备方法及应用 |
-
2022
- 2022-06-14 CN CN202210671483.2A patent/CN114806073B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012150439A1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Isis Innovation Limited | Preparation of layered double hydroxides |
| WO2013029657A1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-07 | Abb Technology Ag | A quenching chamber for a circuit interrupter |
| CN103965661A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 南京林业大学 | 一种二次改性层状双氢氧化物的制备方法和应用 |
| CN104962354A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-07 | 太原理工大学 | 一种润滑脂及其制备方法 |
| CN109054939A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-21 | 太原理工大学 | 一种润滑油添加剂、润滑油及其制备方法 |
| CN111200376A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种摩擦纳米发电机 |
| CN110052182A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-26 | 北京理工大学 | 一种多孔材料超高负载量混合基质膜的制备方法 |
| CN112108120A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-22 | 宁夏医科大学 | 磁性层状双氢氧化物-金属有机骨架物复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113445360A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 西北工业大学 | 刚性-柔性的zif-8/多巴胺协同增强型纸基摩擦材料及制备方法 |
| CN113926430A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-14 | 太原理工大学 | 一种mof衍生物/ldh双位点吸附膜的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 马立民;侯凯明;杨志刚;杨生荣;王金清;: "不同阴离子插层双金属氢氧化物的制备及摩擦学性能研究", 摩擦学学报, no. 02, pages 192 - 198 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114806073B (zh) | 2023-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105542114A (zh) | 一种软段中含有氰基的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 | |
| CN112480661A (zh) | 耐高温耐水解改性聚酰胺管路材料及其制备方法 | |
| CN102993624A (zh) | 一种改进热稳定性的聚甲醛树脂组合物及其制备方法 | |
| CN104072883A (zh) | 一种基于三元乙丙橡胶的宽温域阻尼材料及其制备与应用 | |
| CN106220997A (zh) | 聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN114806073A (zh) | 一种共聚聚甲醛复合材料及其制备方法、皮碗 | |
| CN100335517C (zh) | 摩阻材料用亚麻油改性酚醛树脂及其制备方法 | |
| CN113527861A (zh) | 一种耐热复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN112280260A (zh) | 一种高阻隔pla/pbat复合包装膜 | |
| CN112852133A (zh) | 一种抗熔滴pla/pva复合材料及其制备方法 | |
| CN107987462A (zh) | 一种适用于油润滑工况的聚醚醚酮基复合材料及其制备方法 | |
| CN104829773B (zh) | 一种改性聚三氟氯乙烯及其制备方法 | |
| CN105462121A (zh) | 一种ptfe与pi共混合金的制备方法 | |
| CN114350125A (zh) | 一种疏水环保降解复合包装膜 | |
| CN111040439B (zh) | 一种耐磨性能优异的聚酰胺材料及其制备方法和应用 | |
| CN110845773A (zh) | 一种改性耐磨耐热eco胶管的制备方法 | |
| CN106928703A (zh) | 煤系高岭土/pa66t复合材料及其制备方法 | |
| CN107286468B (zh) | 一种高荷载的木塑地板制备方法 | |
| CN112266560A (zh) | 一种纳米聚四氟乙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN109354865A (zh) | 一种高阻燃高耐磨塑料粒子及其制备方法 | |
| CN101792604A (zh) | 自润滑耐磨注塑级石墨填充尼龙66及其制作工艺 | |
| CN107987314B (zh) | 一种适用于pet/氟塑料合金材料的专用增容剂及其制备方法与应用 | |
| CN104927355A (zh) | 一种聚苯硫醚、聚四氟乙烯和玻璃纤维布膜状三元复合材料的制备方法 | |
| CN109422991A (zh) | 一种高耐磨的具有表面自洁功能asa/pmma混合物及其制备方法 | |
| CN103435962B (zh) | 一种用于聚甲醛/聚四氟乙烯体系的增容剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240731 Address after: 730000 No. 18 Tianshui Middle Road, Chengguan District, Gansu, Lanzhou Patentee after: Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Country or region after: China Patentee after: Lanzhou Zhongke Jurun New Material Co.,Ltd. Address before: 730102 floor 1 and floor 2, unit 1, building 5, Lanzhou national biomedical base, west of Jinke Road, Dingyuan Town, Yuzhong County, Lanzhou City, Gansu Province Patentee before: Lanzhou Zhongke Jurun New Material Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |