CN117467233A - 一种高耐磨多功能母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其涉及一种高耐磨多功能母粒及其制备方法。本发明通过将硅油和二硫化钼混合，得到第一混合料；将马来酸酐接枝POE与所得第一混合料混合，得到第二混合料；将第二混合料密炼后，反应挤出，切粒，得到高耐磨多功能母粒。本发明制备的高耐磨多功能母粒相溶性好，增韧性强，抗化学腐蚀性好，可耐酸，碱，盐等介质(茶溶剂除外)，阻尼性能好，具有优良的消音效果，且此产品带有自润滑功效，具有卫生无毒的优异性能，适用范围广。同时，相比现有高耐磨多功能母粒生产工艺精简，且二硫化钼浓度高，易于分散，极大地避免场地粉尘污染，便于生产。
Description
技术领域
本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其涉及一种高耐磨多功能母粒及其制备方法。
背景技术
聚烯烃弹性体(POE)是一种以乙烯为原料，高碳α-烯烃为共聚单体在均相金属催化剂作用下聚合形成的无规共聚弹性体。POE的结构使其在常温下拥有橡胶的高弹性和韧性，在高温下塑化成型，具有热可逆性、优异的力学性能、耐候性和加工流变性能。POE与聚烯烃材料亲和性能好，可有效增强低温韧性且性价比高，因而被广泛地应用于光伏电池、汽车部件、航空航天、5G/6G通信等领域。不同于物理共混增韧，对POE进行马来酸酐接枝可以改善其与极性高聚物间的界面亲和性，发生脱水反应并形成稳定的化学键，很好实现强度与韧性的完美结合，大幅度拓宽POE的使用领域。
而二硫化钼(MoS2)作为过渡金属硫化物的典型代表，呈六方晶系层状结构，层内原子间结合力强，层与层的原子之间结合力弱。易沿层间解理，分离出薄层，从而具有降低和稳定摩擦因数，且带自润滑的作用。MoS2在耐磨性、耐化学溶剂防腐蚀方面具有优势，因此利用二硫化钼制备聚合物纳米复合材料得到了快速的发展。常用制备二硫化钼聚合物纳米复合材料的方法主要分为两种：一种是直接将层状二硫化钼与聚合物混合获得二硫化钼聚合物复合材料，但是由于二硫化钼在聚合物中的分散性很差，因此用这种方法制备的复合材料性能提高不明显；另一种是先用层状二硫化钼制备插层二硫化钼，再与聚合物反应制备二硫化钼聚合物纳米复合材料，但是插层二硫化钼是亲水性化合物，分散在有机溶剂中时极易出现严重的团聚，导致其只能与水溶性聚合物反应制备二硫化聚合物纳米复合材料，限制了用二硫化钼制备聚合物纳米复合材料的发展。
公开号为CN111333986A的中国专利公开了一种耐化学溶剂、高耐磨、自润滑的PMMA/UHMWPE合金材料及其制备方法，其通过单层堆积法制备得到了单层二硫化钼插层复合乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的纳米功能PMMA/UHMWPE母粒，该母粒所含的嵌段共聚物具有促进UHMWPE在PMMA基体中的相容性、分散性的作用其无机结构体二硫化钼纳米层也可更好地发挥其片层状结构对PMMA表面耐磨特性的、提高；公开号为CN111440376A的中国专利公开了一种耐磨聚乙烯膜材，通过LLDPE树脂、UHMWPE、HDPE-g-MAH和EVA混合挤出造粒制得LLDPE耐磨母粒，通过耐磨母粒的加入，可使聚乙烯膜材的抗张强度和断裂伸长率都有所提高，磨损量减少60％，耐磨性能显著提高。虽然现有技术中已有的母粒性能优异，但是这些母粒的生产工艺复杂，成本较高，且功能相对较为单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐磨多功能母粒及其制备方法，使本发明制备得到的母粒具有消音、增韧、自润滑、耐化学溶剂、高耐磨的性能，且该母粒的制备工艺简单，便于生产。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高耐磨多功能母粒，由包含如下质量份数的原料制备得到：马来酸酐接枝POE 40～60份，二硫化钼40～55份，硅油1～5份。
优选的，所述马来酸酐接枝POE。
优选的，所述二硫化钼粒径为1～1.5nm，摩擦系数为0.05～0.09。
优选的，所述硅油包含甲基硅油。
本发明还提供了一种上述高耐磨多功能母粒的制备方法，包含以下步骤：
(1)将硅油和二硫化钼混合，得到第一混合料；
(2)将马来酸酐接枝POE与所得第一混合料混合，得到第二混合料；
(3)将步骤(2)得到的第二混合料密炼后，反应挤出，切粒，得到高耐磨多功能母粒。
优选的，所述步骤(1)中的混合的速度为200～500rpm，时间为30～60min。
优选的，所述步骤(2)中混合温度为90～135℃。
优选的，所述步骤(3)中密炼的温度为150～180℃，时间为30～90min。
优选的，所述步骤(3)中反应挤出的温度设置为：第一段90～120℃、第二段100～125℃、第三段120～135℃、第四段100～125℃、第五段90～100℃。
本发明采用的二硫化钼粒径为1～1.5nm，具有杰出的极压抗磨性能(摩擦系数在0.05～0.09之间)，分散性好，承载能力强，耐腐蚀性能强，抗氧化性能好、使用寿命长等优点。
本发明采用马来酸酐接枝POE为基材，POE是乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体，即有优异的韧性又有良好的加工性，还具有优良的耐老化性能，较好的流动性，相容性，改善分散效果，同时可提高制品的熔指痕强度。而对POE进行马来酸酐接枝可以改善其与极性高聚物间的界面亲和性，发生脱水反应并形成稳定的化学键，很好实现强度与韧性的完美结合，更适用于PA/PE，PA/PP，可大幅度提高合金的韧性；同PA、PC、ABS、PET、PBT、UPE、PTEE等材料的相容性与增韧性亦得到显著提高。
本发明采用硅油作为助剂，尤其是选用的甲基硅油具有良好化学稳定性，且绝缘性、疏水性能好。
最后，本发明通过使用硅油预先处理二硫化钼，使蓬松的二硫化钼更加密实，避免了粉尘飘扬；采用马来酸酐接枝POE，解决了耐磨制品对耐磨母粒的载体选型，还解决了同PA、PC、ABS、PET、PBT、UPE、PTEE等材料共同使用时造成的物理性能下降，不相容，分散效果差，产品表面出现瑕疵等问题。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明制备的高耐磨多功能母粒相溶性好，增韧性强，抗化学腐蚀性好，可耐酸，碱，盐等介质(茶溶剂除外)，阻尼性能好，具有优良的消音效果，且此产品带有自润滑功效，具有卫生无毒的优异性能；同时，相比现有高耐磨多功能母粒生产工艺精简，且二硫化钼浓度高，易于分散，极大地避免场地粉尘污染，便于生产。
本发明制备的高耐磨多功能母粒可与PP，PA，POM，LCP，PPT，UPE，PBT，PTEE等多种材料相容，可直接在热性树脂中加入母粒进行注塑、造粒；并且该高耐磨多功能母粒适用范围广，能够应用于食品、医疗卫生、重型工业、军工、航空航天、齿轮、拉链、耐磨塑料板材等领域；有助于在未来10～15年将摩擦和磨损导致的能量损失减少约40％。
附图说明
图1为实施例1的高耐磨多功能母粒的实物图；
图2为实施例1的高耐磨多功能母粒的红外光谱图；
图3为实施例1的高耐磨多功能母粒的扫描电镜图(SEM)。
具体实施方式
本发明提供了一种高耐磨多功能母粒，由包含如下质量份数的原料制备得到：马来酸酐接枝POE 40～60份，二硫化钼40～55份，硅油1～5份。
在本发明中，所述马来酸酐接枝POE为40～60份，优选为45～58份，进一步优选为48～55份；
所述马来酸酐接枝POE。
在本发明中，所述二硫化钼为40～55份，优选为45～50份；
所述二硫化钼粒径为1～1.5nm，优选为1.25～1.35nm；摩擦系数为0.05～0.09，优选为0.06～0.08。
在本发明中，所述硅油为1～5份，优选为2～4份；
所述硅油包含甲基硅油。
本发明还提供了一种上述高耐磨多功能母粒的制备方法，包含以下步骤：
(1)将硅油和二硫化钼混合，得到第一混合料；
(2)将马来酸酐接枝POE与所得第一混合料混合，得到第二混合料；
(3)将步骤(2)得到的第二混合料密炼后，反应挤出，切粒，得到高耐磨多功能母粒。
在本发明中，所述步骤(1)中的混合的速度为200～500rpm，时间为30～60min。
在本发明中，所述步骤(2)中混合温度为90～135℃，优选为100～120℃。
在本发明中，所述步骤(3)中密炼的温度为150～180℃，时间为30～90min。
在本发明中，所述步骤(3)中反应挤出的温度设置为：第一段90～120℃，优选为100～110℃；第二段100～125℃，优选为110～120℃；第三段120～135℃，优选为125～130℃；第四段100～125℃，优选为110～115℃；第五段90～100℃，优选为95～98℃。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将2份甲基硅油和50份二硫化钼(粒径为1.25～1.35nm，摩擦系数为0.05)于500rpm混合搅拌40min，使甲基硅油、二硫化钼预分散处理；再将48份马来酸酐接枝POE加入混合机，在135℃下搅拌均匀，加入连续式密炼机，经150℃密炼60min，随即经自动提升机送入螺杆挤出机，螺杆挤出机的温度设置为：第一段90℃、第二段125℃、第三段120℃、第四段125℃、第五段100℃；经螺杆挤出机挤出，风冷切粒，得到该高耐磨多功能母粒。
上述制得的高耐磨多功能母粒的损耗因数为0.1062。
将上述制得的高耐磨多功能母粒添加到PA66中，所述高耐磨多功能母粒的添加量占PA66质量的4％，得到含有高耐磨多功能母粒的PA66，并根据GB/T42122-2022的方法，采用DIN磨耗试验仪对其耐磨系数进行测试，耐磨系数为0.08。
实施例2
将2份甲基硅油和40份二硫化钼(粒径为1.25～1.35nm，摩擦系数为0.05)400rpm混合搅拌60min，使甲基硅油、二硫化钼预分散处理；再将58份马来酸酐接枝POE加入混合机，在115℃下搅拌均匀，加入连续式密炼机，经160℃密炼70min，随即经自动提升机送入螺杆挤出机，螺杆挤出机的温度设置为：第一段120℃、第二段100℃、第三段135℃、第四段130℃、第五段100℃；经螺杆挤出机挤出，风冷切粒，得到该高耐磨多功能母粒。
由以上实施例可知，本发明提供了一种高耐磨多功能母粒及其制备方法。本发明制备的高耐磨多功能母粒相溶性好，增韧性强，抗化学腐蚀性好，可耐酸，碱，盐等介质(茶溶剂除外)，阻尼性能好，具有优良的消音效果，且此产品带有自润滑功效，具有卫生无毒的优异性能，适用范围广；同时，相比现有高耐磨多功能母粒生产工艺精简，且二硫化钼浓度高，易于分散，极大地避免场地粉尘污染，便于生产。
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 (9)
1.一种高耐磨多功能母粒，其特征在于，由包含如下质量份数的原料制备得到：马来酸酐接枝POE 40～60份，二硫化钼40～55份，硅油1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨多功能母粒，其特征在于，所述马来酸酐接枝POE。
3.根据权利要求1或2所述的一种高耐磨多功能母粒，其特征在于，所述二硫化钼粒径为1～1.5nm，摩擦系数为0.05～0.09。
4.根据权利要求3所述的一种高耐磨多功能母粒，其特征在于，所述硅油包含甲基硅油。
5.权利要求1～4任一项所述的一种高耐磨多功能母粒的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将硅油和二硫化钼混合，得到第一混合料；
(2)将马来酸酐接枝POE与所得第一混合料混合，得到第二混合料；
(3)将步骤(2)得到的第二混合料密炼后，反应挤出，切粒，得到高耐磨多功能母粒。
6.根据权利要求5所述的一种高耐磨多功能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的混合的速度为200～500rpm，时间为30～60min。
7.根据权利要求6所述的一种高耐磨多功能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合温度为90～135℃。
8.根据权利要求6或7所述的一种高耐磨多功能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中密炼的温度为150～180℃，时间为30～90min。
9.根据权利要求8所述的一种高耐磨多功能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中反应挤出的温度设置为：第一段90～120℃、第二段100～125℃、第三段120～135℃、第四段100～125℃、第五段90～100℃。
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