專利名稱：一種消音耐磨聚甲醛材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種消音耐磨聚甲醛材料及其制備方法。
背景技術：
POM(聚甲醛)樹脂做為五大工程塑料中的一種，是應用最廣泛的聚合物之一，屬于熱塑性結晶聚合物，不含側鏈，高密度，高結晶線性聚合物，擁有優(yōu)異的綜合性能。聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，可在-40 100°C溫度范圍內長期使用。它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，拉伸彎曲強度高，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，高剛性，抗蠕變，抗疲勞強度高等，特別適合于制造齒輪和軸承。但是，POM用在那些對潤滑性、耐磨損性、剛性和尺寸穩(wěn)定性要求比較嚴格的滑動和滾動的機械部件上，噪音大，摩擦系數(shù)大，材料性能需進一步提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種消音耐磨聚甲醛材料及其制備方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種消音耐磨聚甲醛材料，其包括按照重量百分比的如下組分聚甲醛樹脂55 75%
低密度聚乙烯5 10% ；
增韌劑3 10% ；
聚四氟乙烯10 --20% ；
相容劑2 5% ；
抗氧劑O. 2 O. 4% ；
潤滑劑O. 2 O. 6% ；
吸醛劑O. 2 O. 6% ο以及，一種消音耐磨聚甲醛材料的制備方法，其包括如下步驟按上述消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；將所述聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑和相容劑混合均勻，得初始混合物；將所述聚四氟乙烯、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，得混合物料；將所述混合物料熔融擠出，造粒，獲得所述消音耐磨聚甲醛材料。本發(fā)明提供的消音耐磨聚甲醛材料，通過采用聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑、聚四氟乙烯、相容劑、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑的合理復配，保證了材料具有高強度、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變、耐疲勞的性能，同時，還擁有優(yōu)異的自潤滑、消音和耐磨性。此外，其使用的原材料都是環(huán)保衛(wèi)生級的，制備的材料與人體接觸不會造成任何對人體有害的物質。進一步，該消音耐磨聚甲醛材料的制備方法采用采用混煉反應擠出造粒一次性完成的工藝，其制備方法工藝簡單，操作方便，效益高，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明實施例的消音耐磨聚甲醛材料制備方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例的一種消音耐磨聚甲醛材料，其包括按照重量百分比的如下組分
聚甲醛樹脂69% ；
低密度聚乙烯7% ；
增韌劑5% ；
聚四氟乙烯15% ；
相容劑3 % ；
抗氧劑O. 3% ；
潤滑劑O. 2 O. 6% ;
吸醛劑O. 2 O. 6%。
其中，優(yōu)選地，所述聚甲醛樹脂為共聚型聚甲醛，相對密度為I. 40 I. 43，如云天化公司生產(chǎn)，商品牌號Μ90。
所述低密度聚乙烯優(yōu)選為相對密度O. 91 O. 929，分子量為10 50萬的聚乙烯，如中石化生產(chǎn)，商品牌號LDPE 7042。通過添加低密度聚乙烯，使得材料在高度轉動時的噪音減少。
所述的增韌劑優(yōu)選為熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)，更優(yōu)選地為聚醚型TPU，硬度為70 95Α。如德國巴斯夫生產(chǎn)，商品牌號為1185Α。
所述聚四氟乙烯優(yōu)選為低分子量微粉型聚四氟乙烯，粉料約150目，如日本大金
生產(chǎn)，商品牌號為L-5。添加低分子量微粉聚四氟乙烯，聚甲醛的摩擦系數(shù)進一步降低，耐磨損性提聞。所述相容劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，醋酸乙烯(VA)樹脂含量為25 50%。如杜邦公司生產(chǎn)，VA含量35%，商品牌號40W的EVA。所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧劑和三(2，4_ 二叔丁基)亞磷酸苯酯輔抗氧劑的復配。如選用Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號分別為IrganoxlOlO和Irganoxl68。進一步，四[β - (3, 5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸]季戊四醇酯與三(2，4_ 二叔丁基)亞磷酸苯酯的質量比為2 I。所述潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺，如沙龍公司生產(chǎn)，商品牌號EBS 120。乙烯基雙硬脂酰胺不但具有很好的外部潤滑作用，而且具有很好的內部潤滑作用，加工中能夠提高物料的流動性和脫模性，從而提高了消音耐磨聚甲醛材料加工的產(chǎn)量，降低了能耗。所述吸醛劑為長碳鏈羧酸鈣鹽，淺黃色粉末，如科萊恩公司生產(chǎn)，商品牌號CAV102。請參閱圖1，顯示本發(fā)明實施例的一種消音耐磨聚甲醛材料的制備方法，該方法包括如下步驟SOl :按上述消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；S02:將所述聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑和相容劑混合均勻，得初始混合物；S03:將所述聚四氟乙烯、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，得混合物料；S04 :將所述混合物料熔融擠出，造粒，獲得所述消音耐磨聚甲醛材料。步驟SOl中，所有物料稱量準確，精確至O. 001千克。所述消音耐磨聚甲醛材料以及配方中的各組分優(yōu)選含量和種類如上所述，為了節(jié)約篇幅，在此不再贅述。步驟S02具體為，將所述聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑和相容劑倒入攪拌設備，混合均勻，得初始混合物。步驟S03中，將聚四氟乙烯、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物一起加入到混合器中混合，直到均勻，得混合物料。步驟S04具體為，將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，經(jīng)熔融擠出，造粒；加工工藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度140 170°C，二區(qū)溫度160 175°C，三區(qū)溫度175 190°C，四區(qū)溫度170 190°C，機頭175 190°C，停留時間2 3min，壓力為 12 18MPa。本發(fā)明實施例提供的消音耐磨聚甲醛材料，通過合理選擇添加助劑，獲得綜合性能優(yōu)異的材料，其不僅具有高強度、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變、耐疲勞的良好性能，還擁有優(yōu)異的自潤滑，消音和耐磨性。所用添加劑均為市售，生產(chǎn)成本低，而且所述消音耐磨聚甲醛材料生產(chǎn)工藝簡單，容易控制。得到的消音耐磨聚甲醛材料非常適合用于制造要求高的滑動和滾動機械部件，例如齒輪和軸承等。以下通過具體配方和制備方法的實施例來說明上述消音耐磨聚甲醛材料及其制備方法。實施例I :本實施例的消音耐磨聚甲醛材料的組分及其重量百分含量為
聚甲醛樹脂69% ；
低密度聚乙烯7% ；
增韌劑5% ；
聚四氟乙烯15% ；
相容劑3 % ；
抗氧劑O. 3% ；
潤滑劑O. 2 O. 6% ;
吸醛劑O. 2 O. 6%。
其中，聚甲醛樹脂為共聚型Ρ0Μ，云天化公司生產(chǎn)，商品牌號M90 ;低密度聚乙烯選
用相對密度O. 91 O. 929，中石化生產(chǎn)，商品牌號LDPE 7042 ;增韌劑熱塑性彈性體TPU選用聚醚型，硬度85A，德國巴斯夫生產(chǎn)，商品牌號為1185A ;聚四氟乙烯選用微粉型，粉料150目，日本大金生產(chǎn)，商品牌號為L-5 ;相容劑選用EVA樹脂，VA含量35%,杜邦公司生產(chǎn),商品牌號40W;抗氧劑為四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三(2，4-二叔丁基)亞磷酸苯酯，選用Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號分別為IrganoxlOlO和Irganoxl68 ； 潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺，沙龍公司生產(chǎn)，商品牌號EBS 120。吸醛劑為長碳鏈羧酸鈣鹽， 淺黃色粉末，科萊恩公司生產(chǎn)，商品牌號CAV102。Sll :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；S12:將聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑和相容劑稱好倒入攪拌器，攪拌均勻， 得初始混合物；S13:將聚四氟乙烯、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，倒入攪拌器攪拌均勻；S14 :將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒，獲得所述消音耐磨聚甲醛材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設置分別為一區(qū)溫度165°C ;二區(qū)1750C三區(qū)185°C ;四區(qū)1800C ;機頭1800C ;停留時間I 2min。壓力為14MPa。
對比例I :
本實施例的復合聚甲醛材料的組分及其重量百分含量為
聚甲醛樹脂76% ；
增韌劑5% ；
聚四氟乙烯15% ；
相容劑3 % ；
抗氧劑O. 3% ；
潤滑劑O. 2 O. 6% ;
吸醛劑O. 2 O. 6%。
其中，聚甲醛樹脂為共聚型Ρ0Μ，云天化公司生產(chǎn)，商品牌號M90 ;增韌劑熱塑性彈
性體TPU選用聚醚型，硬度85A，德國巴斯夫生產(chǎn)，商品牌號為1185A ;聚四氟乙烯選用微粉型，粉料150目，日本大金生產(chǎn)，商品牌號為L-5 ;相容劑選用EVA樹脂，VA含量35%，杜邦公司生產(chǎn)，商品牌號40W;抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯,三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯,選用Ciba公司生產(chǎn),商品牌號分別為IrganoxlOlO和 Irganoxl68 ;潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺，沙龍公司生產(chǎn)，商品牌號EBS 120。吸醛劑為長碳鏈羧酸I丐鹽，淺黃色粉末，科萊恩公司生產(chǎn)，商品牌號CAV102。SlOl :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；S102:將聚甲醛樹脂、增韌劑和相容劑稱好倒入攪拌器，攪拌均勻，得初始混合物；S103:將聚四氟乙烯、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，倒入攪拌器攪拌均勻；S104 :將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒，獲得所述消音耐磨聚甲醛材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設置分別為一區(qū)溫度165°C;二區(qū) 1750C ;三區(qū)185°C ;四區(qū)180°C ;機頭180°C ;停留時間I 2min。壓力為14MPa。對比例2 本實施例的復合聚甲醛材料的組分及其重量百分含量為
6
聚甲醛樹脂84% ；
低密度聚乙烯7% ；
增韌劑5% ；
相容劑3% ；
抗氧劑O. 3% ；
潤滑劑O. 2 O. 6% ;
吸醛劑O. 2 O. 6%。
其中，聚甲醛樹脂為共聚型Ρ0Μ，云天化公司生產(chǎn)，商品牌號
選用相對密度O. 91 O. 929，中石化生產(chǎn)，商品牌號LDPE 7042 ;增韌劑熱塑性彈性體TPU 選用聚醚型，硬度85A，德國巴斯夫生產(chǎn)，商品牌號為1185A;相容劑選用EVA樹脂，VA含量35%，杜邦公司生產(chǎn)，商品牌號40W;抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三(2，4_ 二叔丁基)亞磷酸苯酯，選用Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號分別為 IrganoxlOlO和Irganoxl68 ;潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺，沙龍公司生產(chǎn)，商品牌號EBS 120。吸醛劑為長碳鏈羧酸鈣鹽，淺黃色粉末，科萊恩公司生產(chǎn)，商品牌號CAV102。S201 :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；S202:將聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑和相容劑稱好倒入攪拌器，攪拌均勻， 得初始混合物；S203 :將抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，倒入攪拌器攪拌均勻；S204 :將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒，獲得復合聚甲醛材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設置分別為一區(qū)溫度165°C ;二區(qū)175°C ； 三區(qū)185°C ;四區(qū)180°C ;機頭180°C ;停留時間I 2min。壓力為14MPa。

對比例3
本實施例的復合聚甲醛材料的組分及其重量百分含量為
聚甲醛樹脂91%;
增韌劑5% ；
相容劑3% ；
抗氧劑0.3%;
潤滑劑O. 2 O. 6%;
吸醛劑O. 2 0.6%。
其中，聚甲醛樹脂為共聚型Ρ0Μ，云天化公司生產(chǎn)，商品牌號M90 ;增韌劑熱塑性彈性體TPU選用聚醚型，硬度85A，德國巴斯夫生產(chǎn)，商品牌號為1185A ;相容劑選用EVA樹脂， VA含量35 %，杜邦公司生產(chǎn)，商品牌號40W ;抗氧劑為四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸]季戊四醇酯，三(2，4_ 二叔丁基)亞磷酸苯酯，選用Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號分別為IrganoxlOlO和Irganoxl68 ;潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺，沙龍公司生產(chǎn)，商品牌號EBS 120。吸醛劑為長碳鏈羧酸鈣鹽，淺黃色粉末，科萊恩公司生產(chǎn)，商品牌號CAV102。S301 :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；S302:將聚甲醛樹脂、增韌劑和相容劑稱好倒入攪拌器，攪拌均勻，得初始混合物；
S303:將抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，倒入攪拌器攪拌均勻；S304 :將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒，獲得所述復合聚甲醛材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設置分別為一區(qū)溫度165°C ;二區(qū) 1750C ;三區(qū)185°C ;四區(qū)180°C ;機頭180°C ;停留時間I 2min。壓力為14MPa將按上述方法完成的粒子事先在100°C的鼓風烘箱中干燥3 6小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射機上進行注射成型制樣，注射成型模溫控制在100°C。性能測試拉伸強度按GB/T 1040標準進行測試，試樣類型為II型試樣，樣條尺寸(mm): 115(長)X (6±0.4)(中間平行部分寬度)X2(厚度)，拉伸速度為200mm/min。噪音測試按照寶理POM噪音測試標準進行測試，試樣類型為兩個空心圓環(huán)，圓環(huán)直徑30mm，空心直徑IOmm,圓環(huán)厚度I. 5mm,兩圓環(huán)接觸面積6. 3cm2,測試時兩圓環(huán)并在一起，下圓環(huán)為云天化M90，上圓環(huán)為需測試樣，測試時上圓環(huán)固定不動，下圓環(huán)轉動，轉動條件為表面壓力 4. 9 X 10_2MPa，轉速2. 4cm/s,時間IOmin。摩擦測試按照寶理POM摩擦測試標準進行測試， 試樣類型為兩個空心圓環(huán)，圓環(huán)直徑25. 6mm,空心直徑20mm,圓環(huán)厚度15mm,兩圓環(huán)接觸面積2. 0cm2，測試時兩圓環(huán)并在一起，下圓環(huán)為云天化M90，上圓環(huán)為需測試樣，測試時上圓環(huán)固定不動，下圓環(huán)轉動，轉動條件為表面壓力5. 8X10_2MPa，轉速15cm/s，時間24h。上述實施例I和對比例I 3制備的消音耐磨聚甲醛材料的性能分別如表I所示。表I
權利要求
1.一種消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，其包括按照重量百分比的如下組分聚甲醛樹脂55 --75% ；低密度聚乙烯5 10% ；增韌劑3 10% ；聚四氟乙烯10 --20% ；相容劑2 5% ；抗氧劑O. 2 O. 4% ；潤滑劑O. 2 O. 6% ；吸醛劑O. 2 O. 6% ο
2.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述聚甲醛樹脂為共聚型聚甲醛，相對密度為I. 40 I. 43。
3.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，低密度聚乙烯為相對密度O. 91 O. 929，分子量為10 50萬的聚乙烯。
4.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述增韌劑為熱塑性聚氨酯彈性體。
5.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯為低分子量聚四氟乙烯。
6.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述相容劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物，醋酸乙烯樹脂含量為25 50%。
7.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述抗氧劑為四[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)亞磷酸苯酯的混合物，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與三(2，4_ 二叔丁基) 亞磷酸苯酯的質量比為2 I。
8.根據(jù)權利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺，所述吸醛劑為長碳鏈羧酸鈣鹽。
9.一種消音耐磨聚甲醛材料的制備方法，其包括如下步驟按權利要求I 8任一所述的消音耐磨聚甲醛材料的配方稱取各組分；將所述聚甲醛樹脂、低密度聚乙烯、增韌劑和相容劑混合均勻，得初始混合物；將所述聚四氟乙烯、抗氧劑、潤滑劑和吸醛劑，與所述初始混合物混合，得混合物料； 將所述混合物料熔融擠出，造粒，獲得所述消音耐磨聚甲醛材料。
10.根據(jù)權利要求9所述的消音耐磨聚甲醛材料的制備方法，其特征在于，所述熔融擠出的工藝條件為一區(qū)溫度140 170°C，二區(qū)溫度160 175°C，三區(qū)溫度175 190°C， 四區(qū)溫度170 190°C，機頭175 190°C，停留時間2 3min，壓力為12 18MPa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消音耐磨聚甲醛材料，其包括按照重量百分比的如下組分聚甲醛樹脂55～75％、低密度聚乙烯5～10％、增韌劑3～10％、聚四氟乙烯10～20％、相容劑2～5％、抗氧劑0.2～0.4％、潤滑劑0.2～0.6％和吸醛劑0.2～0.6％。本發(fā)明還提供該消音耐磨聚甲醛材料的制備方法。該高消音耐磨聚甲醛材料不僅具有高強度、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變、耐疲勞的性能，同時，還擁有優(yōu)異的自潤滑、消音和耐磨性；其制備方法工藝簡單，操作方便，效益高，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08L59/04GK102585434SQ20121000411
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權日2012年1月6日
發(fā)明者周兵, 徐東, 徐永 申請人:深圳市科聚新材料有限公司