本發(fā)明涉及高分子技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種低氣味、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
聚甲醛是一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料,具有極高的強(qiáng)度和剛度,良好的尺寸穩(wěn)定性,優(yōu)良的耐疲勞性、耐蠕變性、自潤(rùn)滑性和耐磨性能,在機(jī)械、汽車(chē)、電子、家電和建材等方面廣泛用于制造各種具有低摩耐磨性能的零件。但是聚甲醛在高溫下熱穩(wěn)定性差、易分解,加工成型的溫度窄,耐老化性差,僅能在低速、低負(fù)荷的條件下使用。為了使聚甲醛在高速、高負(fù)荷登苛刻條件下使用,就必須在原有優(yōu)異的物理機(jī)械性能的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步降低摩擦系數(shù)和磨損率,這就需要通過(guò)聚甲醛的改性來(lái)實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種低氣味、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明的低氣味、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料,由下述組份按重量份制備而成:
一種低氣味、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:由下述組分按重量份制備而成:
進(jìn)一步方案,所述氣味吸附母粒由以下重量份的組分制成:聚丙烯40-75份、疏水性硅藻土10-20份、疏水性活性炭0-10份、針狀沸石分子篩5-10份、蓖麻油酸鋅5-10份、抗菌劑5-10份、熱穩(wěn)定劑0.5-1份、吸醛劑1-5份、苯并呋喃酮 類(lèi)自由基捕捉劑0.1-0.5份、抗氧劑0.2-0.5份和硬脂酸鋅0.5-1.0份。
所述的抗菌劑為接枝高分子季銨鹽的納米二氧化硅;所述的熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣;所述的吸醛劑是三聚氰胺。
所述玻璃纖維是經(jīng)ptfe(聚四氟乙烯)分散液浸漬處理后的改性玻璃纖維。
所述的固體潤(rùn)滑劑為二硫化鉬、石墨的一種或兩種混合物。
所述的潤(rùn)滑劑為硅酮粉、白油、硅油、石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅的一種或幾種的混合物。
所述的抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1098)和亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧劑168)的混合物。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供上述低氣味、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料的方法,包括下列步驟:
(1)將玻璃纖維清洗烘干后浸漬在ptfe分散液中,然后取出烘干并在280-290℃烘培、燒結(jié)得改性玻璃纖維;
(2)聚丙烯40-75份、疏水性硅藻土10-20份、疏水性活性炭0-10份、針狀沸石分子篩5-10份、蓖麻油酸鋅5-10份、抗菌劑5-10份、熱穩(wěn)定劑0.5-1份、吸醛劑1-5份、苯并呋喃酮類(lèi)自由基捕捉劑0.1-0.5份、抗氧劑0.2-0.5份和硬脂酸鋅0.5-1.0份進(jìn)行混合均勻,然后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒得氣味吸附母粒;
(3)將聚甲醛、氣味吸附母粒、固體潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑倒入高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌,混合均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中;再將經(jīng)(1)處理后的改性玻璃纖維從擠出機(jī)的玻纖口加入,經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
進(jìn)一步方案,所述ptfe分散液是平均粒徑為0.2-0.3μm的ptfe樹(shù)脂懸浮在液態(tài)水中形成的膠體溶液,所述膠體溶液的粘度為0.015-0.02pa·s、濃度為60wt%、ph值為9-10。
所述雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)溫度為150-170℃、二區(qū)溫度為160-170℃、三區(qū)溫度為160-180℃、四區(qū)溫度為170-180℃、五區(qū)溫度為170-185℃、六區(qū)溫度為170-185℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為250-500rpm。
本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明用ptfe分散液對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸漬處理,從而改善了玻纖在聚甲醛基體的分散性,并使制得的聚甲醛復(fù)合材料在耐磨性能方面有了顯著的提高, 并保持了優(yōu)異的力學(xué)性能。
2、本發(fā)明將石墨、二硫化鉬等常見(jiàn)耐磨劑的用量降至0.1-0.5份作為固體潤(rùn)滑劑使用,不僅避免了大量使用石墨、二硫化鉬造成的復(fù)合材料性能缺陷,并且作為固體潤(rùn)滑劑還對(duì)復(fù)合材料耐磨性能起到了有益的協(xié)效作用。
3本發(fā)明使用氣味吸附母粒降低復(fù)合材料中的甲醛含量,使總揮發(fā)性有機(jī)物tvoc顯著降低;并且在保證復(fù)合材料低氣味特性的同時(shí),其各項(xiàng)物理力學(xué)性能也不受影響,并使材料的成型加工性能不受影響。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)具體實(shí)施方式的描述對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明,下面各實(shí)施例中所使用的改性玻璃纖維和氣味吸附母粒均通過(guò)下面方法制備而成:
改性玻璃纖維:玻璃纖維清洗烘干后浸漬在ptfe分散液中,然后取出烘干并在280-290℃烘培、燒結(jié)得改性玻璃纖維;其中ptfe分散液是平均粒徑為0.2-0.3μm的ptfe樹(shù)脂懸浮在液態(tài)水中形成的膠體溶液,所述膠體溶液的粘度為0.015-0.02pa·s、濃度為60wt%、ph值為9-10。
氣味吸附母粒的制備:聚丙烯49份、疏水性硅藻土15份、疏水性活性炭10份、針狀沸石分子篩10份、蓖麻油酸鋅10份、高分子季銨鹽接枝納米二氧化硅5份、硬脂酸鈣1份、三聚氰胺1份、5,7-二-(2,2-二甲基乙基)-3-(3,4-二甲基苯基)-2-3氫-苯并呋喃酮0.1份、抗氧劑10100.2份、抗氧劑1680.2份和硬脂酸鋅0.5份加入高速混合機(jī)混合均勻,然后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒得到氣味吸附母粒。
實(shí)施例1
將聚甲醛70份、氣味吸附母粒3份、0.5份二硫化鉬、1份硅酮粉、0.5份抗氧劑1098、0.5份抗氧劑168倒入高速攪拌機(jī)中,高速攪拌,混合至均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中,將改性玻璃纖維25份從玻纖口加入、經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、低散發(fā)、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
其中雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為160℃,二區(qū)溫度為165℃,三區(qū)溫度為160℃,四區(qū)溫度為170℃,五區(qū)溫度為170℃,六區(qū)溫度為170℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm。
實(shí)施例2
將聚甲醛54份、氣味吸附母粒1份、0.2份石墨、0.2份硅酮粉、0.1份抗氧劑1098、0.1份抗氧劑168倒入高速攪拌機(jī)中,高速攪拌,混合至均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中,將改性玻璃纖維45份從玻纖口加入、經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、低散發(fā)、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
其中雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為170℃,二區(qū)溫度為170℃,三區(qū)溫度為180℃,四區(qū)溫度為180℃,五區(qū)溫度為185℃,六區(qū)溫度為185℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為500rpm。
實(shí)施例3
將聚甲醛90份、氣味吸附母粒5份、0.1份二硫化鉬、0.5份硅酮粉、0.2份抗氧劑1098、0.3份抗氧劑168倒入高速攪拌機(jī)中,高速攪拌,混合至均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中,將改性玻璃纖維5份從玻纖口加入、經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、低散發(fā)、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
其中雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為150℃,二區(qū)溫度為160℃,三區(qū)溫度為170℃,四區(qū)溫度為170℃,五區(qū)溫度為175℃,六區(qū)溫度為180℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為350rpm。
對(duì)比例1
將聚甲醛73份、0.5份二硫化鉬、1份硅酮粉、0.5份抗氧劑1098、0.5份抗氧劑168倒入高速攪拌機(jī)中,高速攪拌,混合至均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中,將改性玻璃纖維25份從玻纖口加入、經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、低散發(fā)、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
其中雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為160℃,二區(qū)溫度為165℃,三區(qū)溫度為160℃,四區(qū)溫度為170℃,五區(qū)溫度為170℃,六區(qū)溫度為170℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm。
對(duì)比例2
將聚甲醛70份、氣味吸附母粒3份,0.5份二硫化鉬、1份硅酮粉、0.5份 抗氧劑1098、0.5份抗氧劑168倒入高速攪拌機(jī)中,高速攪拌,混合至均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中,將未處理的玻璃纖維25份從玻纖口加入、經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、低散發(fā)、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
其中雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為160℃,二區(qū)溫度為165℃,三區(qū)溫度為160℃,四區(qū)溫度為170℃,五區(qū)溫度為170℃,六區(qū)溫度為170℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm。
對(duì)比例3
將聚甲醛73份、0.5份二硫化鉬、1份硅酮粉、0.5份抗氧劑1098、0.5份抗氧劑168倒入高速攪拌機(jī)中,高速攪拌,混合至均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中,未處理的玻璃纖維25份從玻纖口加入、經(jīng)熔融擠出后造粒,制得低氣味、低散發(fā)、高耐磨聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料。
其中雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為160℃,二區(qū)溫度為165℃,三區(qū)溫度為160℃,四區(qū)溫度為170℃,五區(qū)溫度為170℃,六區(qū)溫度為170℃;雙螺桿主機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm。
對(duì)上述實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-3制備的聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料,分別檢測(cè)其力學(xué)性能、氣味等級(jí)、霧度、tvoc和耐磨性能。其中力學(xué)性能采用astm標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè),氣味等級(jí)、霧度及tvoc采用gmw標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè),耐磨性能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)gb/t5478-2008來(lái)測(cè)定,其物性數(shù)據(jù)見(jiàn)下表1。
表1性能數(shù)據(jù)
從表1數(shù)據(jù)可以看出,添加氣味吸附母粒可以明顯改善材料的氣味和散發(fā)特 性,使制備的聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料tvoc低于50ugc/g,同時(shí)保持了較低的吸水性。而對(duì)比例1、3中因沒(méi)有添加氣味吸附母粒,其復(fù)合材料的tvoc大于145ugc/g。另外,本發(fā)明制備的產(chǎn)品的磨耗指數(shù)極低,呈現(xiàn)出了優(yōu)良的耐磨性能。本發(fā)明使用經(jīng)浸漬處理的改性玻璃纖維明顯改善了玻纖在聚甲醛基體的分散性,相對(duì)于對(duì)比例2、3,聚甲醛增強(qiáng)復(fù)合材料的耐磨性突出,力學(xué)性能顯著改善。
上述各具體實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明,但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制,本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想,可以做出各種修改或改進(jìn),但是只要不脫離本發(fā)明的基本思想,均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。