一種微發(fā)泡聚甲醛材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于塑料成型加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微發(fā)泡聚甲醛材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚甲醛(Ρ0Μ)是一種高結(jié)晶性聚合物，密度為1.4g/cm3,不到鋼材的1/4,具有類似 金屬的硬度、強(qiáng)度和剛性，是工程塑料中力學(xué)性能最接近金屬材料的品種之一。聚甲醛在很 寬的溫度和濕度范圍內(nèi)具有良好的自潤滑性、良好的耐疲勞性、摩擦系數(shù)低、耐有機(jī)溶劑、 成型加工簡單、良好的加工特性，但是容易形成較大的球晶，導(dǎo)致加工制得的樣品存在缺口 沖擊強(qiáng)度低、成型收縮率大等缺點(diǎn)，限制了其在某些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，因此需要通過改性來 改善它的性能，以滿足日益增長的特殊需求，而采用微發(fā)泡成型技術(shù)可以有效地降低聚甲 醛制品的密度，使得聚甲醛材料輕量化，同時(shí)可以提高制品的沖擊性能，這將把聚甲醛材料 的市場應(yīng)用推向更廣泛的領(lǐng)域。
[0003]微發(fā)泡聚合物材料是一種泡孔尺寸為1-100μπι、泡孔密度在106-109Cells/Cm3及以 上的新型材料。微發(fā)泡高分子材料相對未發(fā)泡高分子材料質(zhì)量輕，密度降低5-95%，可節(jié)約 加工材料和成本，具有良好的隔熱隔聲效果，優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)異的力學(xué)性能，如剛性-質(zhì)量比相對未發(fā)泡高分子材料高3-5倍、斷裂韌性提高近4倍、比強(qiáng)度提高3-5倍。在家電、航 空、電子電氣、精密儀器、絕緣和包裝等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，因此是開發(fā)具有嶄新性能工 程材料的一大研究熱點(diǎn)。
[0004]目前，很多關(guān)于聚合物材料制備的研究都在運(yùn)用微發(fā)泡成型技術(shù)，主要有聚氨酯 (HJ)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PP)、聚酰胺(PA)的微孔發(fā)泡。微發(fā) 泡成型技術(shù)是1980-1984年提出于美國麻省理工學(xué)院(MIT)，由Suh博士及其學(xué)生所發(fā)明。另 外，對聚合物進(jìn)行微孔發(fā)泡需要合理使用發(fā)泡劑，目前應(yīng)用較廣泛的主要有物理發(fā)泡劑和 化學(xué)發(fā)泡劑，微球發(fā)泡劑作為一種新型發(fā)泡劑也引起了研究學(xué)者的濃厚興趣。
[0005]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)發(fā)明名稱為"一種熱塑性彈性體發(fā)泡墊板的制備方法及制品"（公告號 為CN101618593B)的發(fā)明專利，其發(fā)明技術(shù)特點(diǎn)是:通過對熱塑性聚氨酯和熱塑性聚酯彈性 體復(fù)配，然后與微膠囊發(fā)泡劑或微膠囊發(fā)泡母粒混合均勻，在發(fā)泡溫度范圍內(nèi)直接擠出制 得發(fā)泡墊板，或者在低于發(fā)泡溫度下造粒，然后再將粒料在發(fā)泡溫度范圍內(nèi)注塑成型，只是 單純將彈性體和發(fā)泡劑共混造粒然后注塑成型，適用于聚酯彈性體發(fā)泡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微發(fā)泡聚甲醛材料及其制 備方法。本發(fā)明制備工藝簡單、設(shè)備投入少，制備得到的微發(fā)泡聚甲醛材料密度低，力學(xué)性 能優(yōu)異。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案具體介紹如下。
[0008]本發(fā)明提供一種微發(fā)泡聚甲醛材料，其泡孔尺寸在27_65μπι之間，泡孔密度在1.03 X108-13.85X106cells/cm3之間；微發(fā)泡樣品密度為1.008-1.224g/cm3，沖擊強(qiáng)度為5.6_ 12.35KJ/m2。
[0009]本發(fā)明還提供一種微發(fā)泡聚甲醛材料的制備方法，其先將聚甲醛烘干后與發(fā)泡母 ?；蛘呶⑶虬l(fā)泡劑共混，然后將混合料送入注塑機(jī)內(nèi)注塑發(fā)泡成型，得到微發(fā)泡聚甲醛材 料;其中：所述發(fā)泡母粒的基體樹脂載體為低密度聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物中的一種，發(fā) 泡母粒的發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺;所述聚甲醛和微球發(fā)泡劑的質(zhì)量比為30:1-100:1;聚甲 醛和發(fā)泡母粒的質(zhì)量比為9:1-50:1。
[0010] 本發(fā)明中，聚甲醛在80-100°C溫度的真空烘箱中烘干。
[0011]本發(fā)明中，微球發(fā)泡劑為Clocell微球系列中牌號為220DU30的熱膨脹性微球發(fā)泡 劑。
[0012] 本發(fā)明中，注塑發(fā)泡成型過程中，注塑溫度為170-190°c，注塑壓力為60-120MPa， 冷卻時(shí)間為20-40s。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于：
[0014]本發(fā)明采用聚甲醛樹脂和發(fā)泡母粒或微球發(fā)泡劑為原料，通過注塑成型制備微發(fā) 泡聚甲醛材料，其工藝簡單，設(shè)備投入少，制備得到的微發(fā)泡聚甲醛材料密度低，泡孔密度 可達(dá)13.85\10 6〇6118/〇113，泡孔尺寸可低至27.75以111，泡孔分布均勻且為閉孔，制品密度低 至1.008g/cm3，沖擊強(qiáng)度高至12.35KJ/m2，性能優(yōu)異。
[0015]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種微發(fā)泡聚甲醛，選用發(fā)泡母粒為原料進(jìn)行微孔注塑發(fā)泡;其 選用成本較低、應(yīng)用廣泛的LDPE或Ρ0Ε樹脂為載體，采用價(jià)格低廉、具有較寬分解溫度范圍、 高發(fā)氣量的AC為發(fā)泡劑，在發(fā)泡溫度范圍內(nèi)通過改裝過的注塑機(jī)采用型腔體積可控的方式 注塑成型。通過擠出混煉工藝制備的發(fā)泡母?？梢越鉀Q單純使用化學(xué)發(fā)泡劑的粉塵污染問 題，符合環(huán)保的要求，另外，發(fā)泡母?？梢愿玫睾途奂兹┗旌暇鶆颍谧⑺馨l(fā)泡過程中可 以更好地分散。還可獲得具有低密度以及高沖擊強(qiáng)度的性能優(yōu)異的樣品。該自制發(fā)泡母粒 不僅適用于聚甲醛材料，也適用于其他熱塑性材料，在交通運(yùn)輸業(yè)和航空業(yè)等領(lǐng)域具有較 尚的應(yīng)用如景。
[0016]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種微發(fā)泡聚甲醛，其微發(fā)泡制品在減震、保溫如汽車用聚甲醛 襯套等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用市場，其附加值將是聚甲醛現(xiàn)有價(jià)格的翻倍。
[0017]綜上所述，本發(fā)明的微發(fā)泡聚甲醛制備工藝簡單、設(shè)備投入少，制備過程環(huán)保，性 能優(yōu)異，泡孔結(jié)構(gòu)呈理想的微發(fā)泡結(jié)構(gòu)，在輕量化市場上將具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0018]圖1為實(shí)施例1-3所用自制發(fā)泡母粒中偶氮二甲酰胺的熱重曲線圖。
[0019]圖2為實(shí)施例1所得微發(fā)泡聚甲醛材料脆斷面的掃描電鏡圖。
[0020] 圖3為實(shí)施例2所得微發(fā)泡聚甲醛材料脆斷面的掃描電鏡圖。
[0021] 圖4為實(shí)施例3所得微發(fā)泡聚甲醛材料脆斷面的掃描電鏡圖。
[0022] 圖5為對照實(shí)施例所得聚甲醛材料脆斷面的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例中拉伸強(qiáng)度的測定按GB/T1040.1-2006和GB/T1040.2-2006標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行，采用美特斯公司的CMT6104型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)；
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例中缺口沖擊強(qiáng)度的測定按GB/T1843-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采用美特斯 公司的ZBC1400-B型懸臂梁擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)；
[0026]本發(fā)明的實(shí)例中密度的測定按GB/T1033.1-2008標(biāo)準(zhǔn)A法進(jìn)行，采用梅特勒-托利 多公司的XS205型電子分析天平。
[0027] 聚甲醛(Ρ0Μ):上海藍(lán)星聚甲醛有限公司BS090;
[0028]微球發(fā)泡劑:上海外電國際貿(mào)易有限公司220DU30;
[0029]發(fā)泡母粒：自制，其制備工藝是分別將LDPE和Ρ0Ε基體樹脂載體與偶氮二甲酰胺發(fā) 泡劑以及增容劑按一定比例共混，然后通過同向雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行低溫?cái)D出造粒，各段的 溫度范圍為80-130°C;
[0030]白油:蘇州高新區(qū)升田五金機(jī)電商行10#。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] -種微發(fā)泡聚甲醛材料，其制備過程中所用的各原料按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及 含量如下：
[0033]聚甲醛 980份
[0034] 自制P0E-AC發(fā)泡母粒 20份
[0035]其制備過程具體包括如下步驟：
[0036]將事先于80°C真空烘箱中干燥4h的980g聚甲醛和20g自制發(fā)泡母?；旌希捎酶?裝過的注塑機(jī)制得聚甲醛發(fā)泡樣品，其中注塑溫度為170-190°C，注塑壓力為60-90MPa，冷 卻時(shí)間為20-40S。即制得聚甲醛發(fā)泡樣品。
[0037]上述所得的微發(fā)泡聚甲醛中自制發(fā)泡母粒添加量是按總重量百分比理論上計(jì)算 為2%。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] -種微發(fā)泡聚甲醛材料，其制備過程中所用的各原料按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及 含量如下：
[0040] 聚甲醛 940份
[0041] 自制P0E-AC發(fā)泡母粒 60份
[0042]其制備過程具體包括如下步驟：
[0043]將事先于80°C真空烘箱中干燥4h的940g聚甲醛和60g自制發(fā)泡母?；旌?，采用改 裝過的注塑機(jī)制得聚甲醛發(fā)泡樣品，其中注塑溫度為170-190°C，注塑壓力為60-90MPa，冷 卻時(shí)間為20-40S。即制得聚甲醛發(fā)泡樣品。
[0044]上述所得的微發(fā)泡聚甲醛中自制發(fā)泡母粒添加量是按總重量百分比理論上計(jì)算 為6% 〇
[0045] 實(shí)施例3
[0046] -種微發(fā)泡聚甲醛材料，其制備過程中所用的各原料按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及 含量如下：
[0047] 聚甲醛 900份
[0048] 自制P0E-AC發(fā)泡母粒 100份
[0049] 其制備過程具體包括如下步驟：
[0050] 將事先于80°C真空烘箱中干燥4h的900g聚甲醛和100g自制發(fā)泡母?；旌?，采用改 裝過的注塑機(jī)制得聚甲醛發(fā)泡樣品，其中注塑溫度為170-190°C，注塑壓力為60-90MPa，冷 卻時(shí)間為20-40S。即制得聚甲醛發(fā)泡樣品。
[0051] 上述所得的微發(fā)泡聚甲醛中自制發(fā)泡母粒添加量是按總重量百分比理論上計(jì)算 為 10% 〇
[0052] 實(shí)施例4
[0053] -種微發(fā)泡聚甲醛材料，其制備過程中所用的各原料按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及 含量如下：
[0054] 聚甲醛 900份
[0055] 自制LDPE-AC發(fā)泡母粒 100份