專利名稱：一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料及其制備方法
一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料及其制備方法本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料及其制備方法。 [背景技術(shù)]P0M(POlyOXymethylene，聚甲醛)是一種主鏈上含有氧化亞甲基的線型高分子化合物，具有較高的結(jié)晶性能。而且POM材料的機(jī)械性能、摩擦性能、耐蠕變性能、電性能和耐化學(xué)性能都非常的優(yōu)良，從而被廣泛的應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子電器和精密儀器等領(lǐng)域。為了進(jìn)一步的擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，目前所使用的POM大多都進(jìn)行了一定的改性，包括增韌、增強(qiáng)、 耐磨等。然而對(duì)于POM的增強(qiáng)改性，由于POM的高結(jié)晶性導(dǎo)致樹脂與玻纖很難達(dá)到較好的相容，從而起不到明顯的增強(qiáng)效果。本發(fā)明提供了一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料及其制備方法，能增強(qiáng)POM與玻纖的相容性。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成
POM55-88%破璃纖維10-40%相容劑1-5%偶聯(lián)劑0. 2-0.穩(wěn)定劑0. 2-0.加工助劑0. 5-1%一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法，包括以下步驟a、按上述所述的重量百分比稱取各個(gè)組分，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑和加工助劑放入到高速混合器中混合均勻；b、將a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，中段加入步驟a中稱取的玻璃纖維，經(jīng)熔融反應(yīng)，擠出造粒；加工工藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度160-170°C，二區(qū)溫度165-175°C，三區(qū)溫度170-180°C，四區(qū)溫度175_185°C，機(jī)頭180_195°C，螺桿轉(zhuǎn)速 25O-35Orpm,停留時(shí)間 3_5min，壓力為 l2_l8MPa。本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，加入有相容劑、偶聯(lián)劑、加工助劑，能增進(jìn)POM和玻璃纖維的相容性，促進(jìn)了玻璃纖維的增強(qiáng)效果，從而增強(qiáng)了制得的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的性能。[具體實(shí)施方式
] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做一詳細(xì)的闡述。 下述各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例中，POM采用中粘度或低粘度的共聚甲醛，如云天化生產(chǎn)的，牌號(hào)為M90 ；玻璃纖維采用無堿玻璃纖維，如巨石集團(tuán)生產(chǎn)的，牌號(hào)為988A;偶聯(lián)劑采用 Y -氨基丙基三乙氧基硅烷，該偶聯(lián)劑為工業(yè)級(jí)，如成都長征化學(xué)試劑公司生產(chǎn)的，牌號(hào)為 KH-550 ；穩(wěn)定劑采用長鏈的羧酸鈣鹽，如克萊恩公司生產(chǎn)的，牌號(hào)為Licomont Cavl02 ；加工助劑包括潤滑劑和抗氧劑，其中抗氧劑采用四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸] 季戊四醇酯和三0，4_ 二叔丁基)亞磷酸苯酯的混合液(可以按重量1 1或2 1的比例進(jìn)行混合)，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4_ 二叔丁基)亞磷酸苯酯可以選用C iba公司生產(chǎn)的，商品牌號(hào)分別為IrganoxlOlO和IrganOX168， 潤滑劑采用乙撐雙脂肪酸酰胺，比如I^almowax EBS 120。實(shí)施例1 本實(shí)施例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 55% ；玻璃纖維40% ；相容劑4% ；偶聯(lián)劑0. 2% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑0. 3% ； 潤滑劑0.3%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法如下a、將二酸單體和二胺單體按重量1 1的比例混合，攪拌均勻；b、將攪拌后的混合液加熱到90°C，反應(yīng)池；C、將反應(yīng)后的混合液冷卻結(jié)晶，再進(jìn)行重結(jié)晶提純；d、將結(jié)晶提純得到的產(chǎn)物放置于真空烘箱中烘烤池，得到尼龍鹽，即相容劑。上述二酸單體可以為乙二酸、己二酸中的一種或兩種的混合液，二胺單體可以為己二胺、乙二胺中的一種或兩種的混合液。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法如下a、按上述所述的重量百分比稱取各個(gè)組分，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑放入到高速混合器中混合均勻；b、將a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，中段加入步驟a中稱取的玻璃纖維，經(jīng)熔融反應(yīng)，擠出造粒，得到玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料；加工工藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度160°C，二區(qū)溫度165-175°C，三區(qū)溫度170°C，四區(qū)溫度175°C，機(jī)頭180°C，螺桿轉(zhuǎn)速250rpm，停留時(shí)間3min，壓力為12MPa。其中，步驟a中，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑放入到高速混合器中混合均勻，具體可以包括步驟一、將稱取的Ρ0Μ、相容劑混合均勻，并在90°C下鼓風(fēng)干燥1. 5-2. 5h ；步驟二、將稱取的穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑混合均勻，并在50°C下鼓風(fēng)干燥1. 5h ；步驟三、將步驟一、二鼓風(fēng)干燥后的混合物料投入到高速混合機(jī)中，再加入稱取的偶聯(lián)劑均勻混合3分鐘。實(shí)施例2 本實(shí)施例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 65.5% ；玻璃纖維30% ；相容劑3% ；偶聯(lián)劑0.3% ；穩(wěn)定劑0.2% ；抗氧劑0.4% ；潤滑劑 0.6%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法如下a、將二酸單體和二胺單體按重量1 1的比例混合，攪拌均勻；b、將攪拌后的混合液加熱到95°C，反應(yīng)池；C、將反應(yīng)后的混合液冷卻結(jié)晶，再進(jìn)行重結(jié)晶提純；d、將結(jié)晶提純得到的產(chǎn)物放置于真空烘箱中烘烤5h，得到尼龍鹽，即相容劑。上述二酸單體可以為乙二酸、己二酸中的一種或兩種的混合液，二胺單體可以為己二胺、乙二胺中的一種或兩種的混合液。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法如下a、按上述所述的重量百分比稱取各個(gè)組分，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑放入到高速混合器中混合均勻；b、將a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，中段加入步驟a中稱取的玻璃纖維，經(jīng)熔融反應(yīng)，擠出造粒；加工工藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度170°C，二區(qū)溫度175°C，三區(qū)溫度180°C，四區(qū)溫度185°C，機(jī)頭195°C，螺桿轉(zhuǎn)速;350rpm，停留時(shí)間5min， 壓力為18MPa。其中，步驟a中，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑放入到高速混合器中混合均勻，具體可以包括步驟一、將稱取的POM、相容劑混合均勻，并在100°C下鼓風(fēng)干燥2. 5h ；步驟二、將稱取的穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑混合均勻，并在60°C下鼓風(fēng)干燥2. 5h ；步驟三、將步驟一、二鼓風(fēng)干燥后的混合物料投入到高速混合機(jī)中，再加入稱取的偶聯(lián)劑均勻混合10分鐘。實(shí)施例3 本實(shí)施例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 76.8% ；玻璃纖維20% ；相容劑2% ；偶聯(lián)劑0.2% ；穩(wěn)定劑0.3% ；抗氧劑 0. 3% ；潤滑劑 0.4%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法如下a、將二酸單體和二胺單體按重量1 1的比例混合，攪拌均勻；b、將攪拌后的混合液加熱到93°C，反應(yīng)2. 5h ；C、將反應(yīng)后的混合液冷卻結(jié)晶，再進(jìn)行重結(jié)晶提純；d、將結(jié)晶提純得到的產(chǎn)物放置于真空烘箱中烘烤4h，得到尼龍鹽，即相容劑。上述二酸單體可以為乙二酸、己二酸中的一種或兩種的混合液，二胺單體可以為己二胺、乙二胺中的一種或兩種的混合液。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法如下a、按上述所述的重量百分比稱取各個(gè)組分，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑放入到高速混合器中混合均勻；b、將a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，中段加入步驟a中稱取的玻璃纖維，經(jīng)熔融反應(yīng)，擠出造粒；加工工藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度165°C，二區(qū)溫度170°C，三區(qū)溫度175°C，四區(qū)溫度180°C，機(jī)頭185°C，螺桿轉(zhuǎn)速300rpm，停留時(shí)間％iin， 壓力為15MPa。
其中，步驟a中，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑放入到高速混合器中混合均勻，具體可以包括步驟一、將稱取的POM、相容劑混合均勻，并在95°C下鼓風(fēng)干燥池；步驟二、將稱取的穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤滑劑混合均勻，并在55 °C下鼓風(fēng)干燥池；步驟三、將步驟一、二鼓風(fēng)干燥后的混合物料投入到高速混合機(jī)中，再加入稱取的偶聯(lián)劑均勻混合5分鐘。實(shí)施例4 本實(shí)施例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 88% ；玻璃纖維10% ；相容劑；偶聯(lián)劑0. 3% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑0. 3% ； 潤滑劑0.2%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法與實(shí)施例3相同；該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法與實(shí)施例3相同。對(duì)比例1 該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 58. 5% ；玻璃纖維40% ；偶聯(lián)劑0. 3% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑0. 4% ；潤滑劑 0. 6%。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例1相同，只是少了一項(xiàng)組分相容劑。對(duì)比例2:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 68. 5% ；玻璃纖維30% ；偶聯(lián)劑0. 3% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑0. 4% ；潤滑劑 0. 6%。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例2相同，只是少了一項(xiàng)組分相容劑。對(duì)比例3:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 78. 8% ；玻璃纖維20% ；偶聯(lián)劑0. 2% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑0. 4% ；潤滑劑
0. 4%。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例3相同，只是少了一項(xiàng)組分相容劑。對(duì)比例4:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 89% ；玻璃纖維10% ；偶聯(lián)劑0. 1 % ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑0. 3% ；潤滑劑
0. 4%。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例1相同，只是少了一項(xiàng)組分相容劑。對(duì)比例5:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 77.8% ；玻璃纖維20% ；偶聯(lián)劑0.2% ；相容劑；穩(wěn)定劑0.2% ；抗氧劑 0.4% ；潤滑劑 0.4%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法與實(shí)施例2相同。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例2相同。對(duì)比例6:
該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 75.8% ；玻璃纖維20% ；偶聯(lián)劑0. 2% ；相容劑3% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑 0.4% ；潤滑劑 0.4%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法與實(shí)施例3相同。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例3相同。對(duì)比彳列7:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 66.5% ；玻璃纖維30% ；偶聯(lián)劑0.3% ；相容劑2% ；穩(wěn)定劑0.2% ；抗氧劑 0.4% ；潤滑劑 0.6%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法與實(shí)施例1相同。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例1相同。對(duì)比例8:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 64.5% ；玻璃纖維30% ；偶聯(lián)劑0. 3% ；相容劑4% ；穩(wěn)定劑0. 2% ；抗氧劑 0.4% ；潤滑劑 0.6%。其中，相容劑為尼龍鹽，其制備方法與實(shí)施例1相同。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例1相同。對(duì)比例9:該對(duì)比例的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按重量百分比，由以下組分組成POM 98. 8% ；穩(wěn)定劑 0. 2% ；抗氧劑 0.4% ；潤滑劑 0. 6%。該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法和實(shí)施例1相同，只是少了組分相容劑、偶聯(lián)劑和玻璃纖維。性能測(cè)試現(xiàn)將前述實(shí)施例1-4、對(duì)比例1-9中獲得的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見下表1 拉伸強(qiáng)度按ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。試樣類型為I型，樣條尺寸(毫米) 150 (長)X (20士0. 2)(端部尺寸)X 0士0· 2)(厚度)，拉伸速度為50毫米/分鐘。彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按ASTM D-790標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。試樣類型為試樣尺寸(毫米) (80士2) X (20士0. 2) X 0士0· 2)，彎曲速度為20毫米/分鐘。懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按ASTM D-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。試樣類型為I型，樣條尺寸 (毫米)(80士2) X (10士0. 2) X (4士0. 2)；缺口類型為A類，缺口深度為厚度的1/3。熱變形溫度按I SO 75-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。試樣類型為I型，樣條尺寸(毫米) 127(長)X (13 士 0. 1) X (6. 35 士 0. 1)；升溫速率為120 °C /h，壓力位1. 82MPa，設(shè)定形變量為0. 21毫米。
權(quán)利要求
1. 一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于按重量百分比，由以下組分組成POM55-88%破璃纖維10-40%相容劑1-5%偶聯(lián)劑0. 2-0.穩(wěn)定劑0. 2-0.加工助劑0. 5-1%
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述POM為中粘度或低粘度的共聚甲醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述玻璃纖維為無堿玻璃纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為Y-氨基丙基三乙氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述穩(wěn)定劑為長鏈的羧酸鈣鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述加工助劑包括抗氧劑和潤滑劑，抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2， 4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯的混合液，潤滑劑為乙撐雙脂肪酸酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述相容劑為尼龍鹽，該尼龍鹽按以下方法制備a、將二酸單體和二胺單體按重量1 1的比例混合，攪拌均勻；b、將攪拌后的混合液加熱到90-95°C，反應(yīng)2- ；c、將反應(yīng)后的混合液冷卻結(jié)晶，再進(jìn)行重結(jié)晶提純；d、將結(jié)晶提純得到的產(chǎn)物放置于真空烘箱中烘烤3- ，得到尼龍鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，其特征在于所述二酸單體為乙二酸、 己二酸中的一種或兩種的混合液，所述二胺單體為己二胺、乙二胺中的一種或兩種的混合液。
9.一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟a、按權(quán)利要求1所述的重量百分比稱取各個(gè)組分，將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑和加工助劑放入到高速混合器中混合均勻；b、將a中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，中段加入步驟a中稱取的玻璃纖維，經(jīng)熔融反應(yīng)，擠出造粒；加工工藝如下雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度160-170°C，二區(qū)溫度165-175°C，三區(qū)溫度170-180°C，四區(qū)溫度175-185°C，機(jī)頭180-195°C，螺桿轉(zhuǎn)速 25O-35Orpm,停留時(shí)間 3_5min，壓力為 l2_l8MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的制備方法，其特征在于步驟a中， 將稱取的POM、相容劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑和加工助劑放入到高速混合器中混合均勻，具體包括步驟一、將稱取的POM、相容劑混合均勻，并在90-100°C下鼓風(fēng)干燥1. 5-2. 5h ； 步驟二、將稱取的穩(wěn)定劑、加工助劑混合均勻，并在50-60°C下鼓風(fēng)干燥1. 5-2. 5h ； 步驟三、將步驟一、步驟二鼓風(fēng)干燥后的混合物料投入到高速混合機(jī)中，再加入稱取的偶聯(lián)劑均勻混合3-10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料及其制備方法，該玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料按重量百分比，由以下組分組成POM 55-88％；玻璃纖維10-40％；相容劑1-5％；偶聯(lián)劑0.2-0.5％；穩(wěn)定劑0.2-0.5％；加工助劑0.5-1％。本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料，加入有相容劑、偶聯(lián)劑、加工助劑，能增進(jìn)POM和玻璃纖維的相容性，促進(jìn)了玻璃纖維的增強(qiáng)效果，從而增強(qiáng)了制得的玻纖增強(qiáng)聚甲醛材料的性能。
文檔編號(hào)C08L59/00GK102329471SQ20111017246
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者徐東, 徐永, 馬百鈞 申請(qǐng)人:深圳市科聚新材料有限公司