CN1817926A - 纳米改性聚甲醛的原位聚合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，该方法包括以下步骤：用三聚甲醛为聚合单体，将三聚甲醛熔融或加入溶剂溶解，然后与无机纳米材料相混合，配成混合体系，再添加引发剂，聚合得到纳米改性聚甲醛。采用本发明方法聚合得到的纳米复合材料体系中，纳米材料均匀分布，不发生团聚。

Description

纳米改性聚甲醛的原位聚合方法
技术领域
本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种纳米改性聚甲醛的原位聚合方法。
背景技术
聚甲醛(POM)其分子式为-[CH2O]n-，因其分子链具有光滑的轮廓，因而有较好的自润滑性，摩擦系数低。又因其是柔性链的线型高结晶聚合物，结晶度高、键能大，不易向对磨面转移，固有良好的耐磨性和高强度，是所有塑料中比强度较为接近金属的树脂品种之一，在机械、汽车、电子电器等领域广泛应用于制造各种具有自润滑、减摩性能的零件。
尽管POM具有自润滑性，但它仅能在低速、低负荷条件下使用，为了使POM能在高速、高负荷等苛刻条件下使用，就必须对POM的耐摩擦磨损性能进行进一步改良，使其具有更好的自润滑性和耐摩擦磨损性能。
纳米粒子由于尺寸小，粒子表面的原子数多，原子配位不足，因此其表面活性很大。在与聚合物复合后，容易跟高分子链之间形成物理或化学作用，从而改变高分子链之间的作用力，起到物理交联点的作用，使粒子与基体间的界面粘结强度增大，一个粒子的表面有几条大分子链通过，能起均匀分布载荷的作用，提高材料的强度与韧性。当其中一条大分子链受到应力时，可通过交联粒子将应力传递到其它分子链上，使应力分散，减轻了局部区域所受到的摩擦应力，能有效地减轻磨损。在磨损过程中，无机纳米材料在摩擦时一方面可以嵌入对磨面的不平整处，使对磨面易于生成平整的转移膜，并不断地抛光对磨的金属表面，减少对基体材料的刨削磨损；另一方面，在摩擦过程中，表层基体首先被磨掉，纳米粒子在表面富集，同时在正压力的作用下，容易被压入基体材料中，不易脱落，因而减少磨粒磨损的可能性，同时，表层纳米粒子承担了大部分载荷，也减少了基体材料被直接磨损的机会。纳米材料由于尺寸小，比表面积大，少量添加(2～4％)即可改进轴衬材料的综合性能，而且不会影响轴衬材料对金属基体的粘附强度。
传统制备纳米改性高分子材料的方法是通过双螺杆挤出机等设备，用机械混合的方法将纳米粒子混入高分子材料中去的，但由于纳米粒子具有很高的表面活性，极易团聚，难以制备达到纳米级分散的纳米改性塑料。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一种具有良好分散性的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：用三聚甲醛为聚合单体，将三聚甲醛熔融或加入溶剂溶解，然后与无机纳米材料相混合，配成混合体系，再添加引发剂，聚合得到纳米改性聚甲醛。
所述的纳米改性聚甲醛采用单体熔融工艺，并由以下重量份的原料聚合而成：三聚甲醛单体100，无机纳米材料1～50，引发剂0.01～0.5；所述的三聚甲醛单体的熔融温度为60℃～80℃。
所述的纳米改性聚甲醛采用单体加入溶剂溶解工艺，并由以下重量份的原料聚合而成：三聚甲醛单体100，无机纳米材料1～50，引发剂0.01～0.5，溶剂100～300。
所述的无机纳米材料包括纳米氧化铝，纳米氧化硅，该无机纳米材料的平均粒径为10～50nm。
所述的引发剂包括高氯酸、高氯酸盐、高氯酸乙酰、四氯化锡。
所述的溶剂包括四氢呋喃。
所述的三聚甲醛单体与无机纳米材料的混合体系在高速搅拌机中搅拌，用超声波振荡器处理。
聚合后的纳米改性聚甲醛可以直接制备制品，也可以作为纳米聚甲醛材料的母粒。
原位聚合是将纳米材料与单体或其溶液混合后，加入引发剂引发聚合反应，使其聚合生成相应的纳米改性聚合物。本发明由于聚合前，三聚甲醛单体存在于纳米颗粒团聚体之间的空隙，聚合过程中，分子链直接将纳米材料颗粒分离，克服了纳米粒子团聚的现象，因此实现了纳米级的分散效果。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
将三聚甲醛提纯、精制，称量100克，升温至70℃，加入5克纳米氧化铝，纳米氧化铝的平均粒径为40nm，在高速搅拌机中搅拌，用超声波振荡器处理，使纳米氧化铝与三聚甲醛完全浸润，在低速搅拌下逐滴加入5滴(约0.1克)高氯酸，2分钟左右，聚合完毕，得到105克纳米氧化铝改性聚甲醛材料。
实施例2
将三聚甲醛提纯、精制，称量100克，升温至70℃，加入5克纳米氧化硅，纳米氧化硅的平均粒径为30nm，在高速搅拌机中搅拌，用超声波振荡器处理，使纳米氧化硅与三聚甲醛完全浸润，在低速搅拌下逐滴加入5滴(约0.1克)高氯酸，2分钟左右，聚合完毕，得到105克纳米氧化硅改性聚甲醛材料。
实施例3
将三聚甲醛提纯、精制，称量100克，加入200克四氢呋喃，在常温下搅拌溶解，加入5克纳米氧化铝，纳米氧化铝的平均粒径为40nm，在高速搅拌机中搅拌，用超声波振荡器处理，使纳米氧化铝与三聚甲醛完全浸润，在低速搅拌下逐滴加入5滴(约0.1克)高氯酸，2分钟左右，聚合完毕，得到105克纳米氧化铝改性聚甲醛材料。

Claims (7)

1.纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：用三聚甲醛为聚合单体，将三聚甲醛熔融或加入溶剂溶解，然后与无机纳米材料相混合，配成混合体系，再添加引发剂，聚合得到纳米改性聚甲醛。
2.根据权利要求1所述的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，所述的纳米改性聚甲醛采用单体熔融工艺，并由以下重量份的原料聚合而成：三聚甲醛单体100，无机纳米材料1～50，引发剂0.01～0.5；所述的三聚甲醛单体的熔融温度为60℃～80℃。
3.根据权利要求1所述的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，所述的纳米改性聚甲醛采用单体加入溶剂溶解工艺，并由以下重量份的原料聚合而成：三聚甲醛单体100，无机纳米材料1～50，引发剂0.01～0.5，溶剂100～300。
4.根据权利要求1或2或3所述的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，所述的无机纳米材料包括纳米氧化铝，纳米氧化硅，该无机纳米材料的平均粒径为10～50nm。
5.根据权利要求1或2或3所述的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，所述的引发剂包括高氯酸、高氯酸盐、高氯酸乙酰、四氯化锡。
6.根据权利要求1或3所述的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，所述的溶剂包括四氢呋喃。
7.根据权利要求1所述的纳米改性聚甲醛的原位聚合方法，其特征在于，所述的三聚甲醛单体与无机纳米材料的混合体系在高速搅拌机中搅拌，用超声波振荡器处理。
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