本发明涉及聚甲醛塑料技术领域，尤其涉及一种玻璃纤维增强聚甲醛塑材及其制备方法。
背景技术：
聚甲醛是一种热塑性结晶聚合物，(英文：polyformaldehyde)，又名缩醛树脂(acetalnresins)，简称pom。聚甲醛被誉为“超钢”或者“赛钢”，它是继聚酰胺之后又一种综合性能优良的工程塑料，具有高的力学性能，如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性，还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性，是五大通用工程塑料之一。然而，pom的常规冲击强度不及abs和pc；pom对缺口敏感，缺口可使其冲击强度降低90％之多。因此，现有聚甲醛材料的拉伸性能和抗冲击性能有待提高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种玻璃纤维增强聚甲醛塑材及其制备方法，该玻璃纤维增强聚甲醛塑材具有优异的拉伸性能和抗冲击性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种玻璃纤维增强聚甲醛塑材，包括以下重量份数的制备原料：
聚甲醛65～75份，玻璃纤维10～25份，第一相容剂5～15份，第二相容剂0.1～0.5份，二苯基甲烷二异氰酸酯0.8～8份，抗氧剂0.2～1.2份；
所述第一相容剂为硅烷偶联剂；所述第二相容剂为共聚酰胺。
优选的，所述聚甲醛为共聚聚甲醛。
优选的，所述玻璃纤维的型号为esc308-4.5。
优选的，所述硅烷偶联剂为kh-550。
优选的，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的型号包括cc8004c-b和/或6527/101c-b。
优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂168和抗氧剂245，所述抗氧剂168和抗氧剂245的质量比为1:1。
本发明提供了上述技术方案所述玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备方法，包括以下步骤：
将聚甲醛、第一相容剂、第二相容剂、二苯基甲烷二异氰酸酯和抗氧剂进行预混，得到预混料；
将所述预混料与玻璃纤维进行共混挤出，得到玻璃纤维增强聚甲醛塑材。
优选的，所述预混的转速为700～900rpm，时间为10～15min。
优选的，所述共混挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的温度区间为160～180℃。
优选的，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150～350r/min，真空度为-0.8～-0.5mpa。
本发明提供了一种玻璃纤维增强聚甲醛塑材，包括以下重量份数的制备原料：聚甲醛65～75份，玻璃纤维10～25份，第一相容剂5～15份，第二相容剂0.1～0.5份，二苯基甲烷二异氰酸酯0.8～8份，抗氧剂0.2～1.2份；所述第一相容剂为硅烷偶联剂；所述第二相容剂为共聚酰胺。本发明选用聚甲醛作为主要原料，稳定性好，能够在加工过程中和玻璃纤维达到更好的结合来提高拉伸强度；本发明在玻璃纤维增强聚甲醛塑材中添加二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)，聚甲醛和二苯基甲烷二异氰酸酯产生交联，分子量增加，产生部分扩链效应，进而增加分子间键能，能够增加材料的抗冲击强度，提高材料的拉伸强度。实施例的结果表明，本发明的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸强度比普通(对比例1)的塑材能够提高达80％以上；缺口冲击强度比普通(对比例1)的能够提高达40％。
本发明使用聚甲醛和玻璃纤维为原料，来源广泛，成本低；本发明的玻璃纤维增强聚甲醛塑材可无需添加增韧剂，依然可以保持高的缺口冲击强度。
本发明通过增加分子量和部分交联的方法在保持良好加工性能的同时，有效提高了材料的力学性能。
具体实施方式
本发明提供了一种玻璃纤维增强聚甲醛塑材，包括以下重量份数的制备原料：
聚甲醛65～75份，玻璃纤维10～25份，第一相容剂5～15份，第二相容剂0.1～0.5份，二苯基甲烷二异氰酸酯0.8～8份，抗氧剂0.2～1.2份；；
所述第一相容剂为硅烷偶联剂；所述第二相容剂为共聚酰胺。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
以重量份计，本发明提供的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备原料包括聚甲醛65～75份，优选为65.7～72份，更优选为67～69份。在本发明中，所述聚甲醛优选为共聚聚甲醛。本发明对所述共聚聚甲醛的来源没有特殊的限定，选用本领域熟知的市售商品即可，在本发明的实施例中，具体可以为三菱f20-03。本发明对所述共聚聚甲醛的分子量没有特殊的限定，选用熟知的市售共聚聚甲醛即可。本发明选用共聚聚甲醛作为主要原料，稳定性更好，能够在加工过程中和玻璃纤维达到更好的结合来提高聚甲醛塑材的拉伸强度。
以所述聚甲醛的重量份数为基准，本发明提供的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备原料包括玻璃纤维10～25份，优选为12～20份，更优选为15～18份。在本发明中，所述玻璃纤维的型号优选为esc308-4.5。本发明利用玻璃纤维对聚甲醛进行增强，且所述玻璃纤维能够与聚甲醛更好地结合，从而增强聚甲醛塑材的拉伸强度。
以所述聚甲醛的重量份数为基准，本发明提供的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备原料包括第一相容剂5～15份，优选为8～12份，更优选为10份。在本发明中，所述第一相容剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂优选为kh-550。本发明所用第一相容剂能够起到增加树脂与玻璃纤维的粘合强度的作用,进而能够提高聚甲醛塑材的强度。
以所述聚甲醛的重量份数为基准，本发明提供的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备原料包括第二相容剂0.1～0.5份，优选为0.2～0.4份，进一步优选为0.3份。在本发明中，所述第二相容剂为共聚酰胺。在本发明的实施例中，所述第二相容剂具体可以为arkema公司的m950。本发明利用共聚酰胺作为相容剂增强原料间相容性的同时，能够进一步增加聚甲醛塑材的抗冲击强度。
以所述聚甲醛的重量份数为基准，本发明提供的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备原料包括二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)0.8～8份，优选为1.0～5份，更优选为1.5～3份。在本发明中，所述mdi的型号优选包括来源于basf公司的cc8004c-b和/或6527/101c-b，当所述mdi为cc8004c-b和6527/101c-b的混合物时，本发明对二者的配比没有特殊的限定。本发明添加mdi，聚甲醛和mdi产生交联，分子量增加，产生部分扩链效应，进而增加分子间键能，能够增加材料的抗冲击强度，提高材料的拉伸强度。
以所述聚甲醛的重量份数为基准，本发明提供的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备原料包括抗氧剂0.2～1.2份，优选为0.5～1.0份，更优选为0.6～0.8份。在本发明中，所述抗氧剂优选包括抗氧剂168和抗氧剂245，所述抗氧剂168和抗氧剂245的质量比优选为1:1。本发明利用抗氧剂保护聚甲醛塑材，减缓材料在高温和氧气环境下的降解。
本发明提供了上述技术方案所述玻璃纤维增强聚甲醛塑材的制备方法，包括以下步骤：
将聚甲醛、第一相容剂、第二相容剂、二苯基甲烷二异氰酸酯和抗氧剂进行预混，得到预混料；
将所述预混料与玻璃纤维进行共混挤出，得到玻璃纤维增强聚甲醛塑材。
本发明将聚甲醛、第一相容剂、第二相容剂、二苯基甲烷二异氰酸酯和抗氧剂进行预混，得到预混料。在本发明中，所述预混的转速优选为700～900rpm，更优选为800rpm，时间优选为10～15min，更优选为12～14min。本发明优选在高速搅拌机中进行所述预混。
得到预混料后，本发明将所述预混料与玻璃纤维进行共混挤出，得到玻璃纤维增强聚甲醛塑材。本发明优选在双螺杆挤出机中进行所述共混挤出，具体是将所述预混料经过主喂料口加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由侧喂料口加入双螺杆挤出机，进行共混挤出。在本发明中，所述双螺杆挤出机的温度区间优选为160～180℃，螺杆转速优选为150～350r/min，更优选为200～250r/min，真空度优选为-0.8～-0.5mpa，更优选为-0.7～-0.6mpa。本发明对所述双螺杆挤出机的型号没有特殊的限定，选用本领域熟知的型号即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1～2和对比例1～3
按照表1所列原料配比和条件参数制备玻璃纤维增强聚甲醛塑材；
制备过程为：将原料按照配比加入高速搅拌机在转速为800rpm条件下进行预混10min，得到预混料，将所述预混料经过主喂料口加入双螺杆挤出机，玻璃纤维由侧喂料口加入双螺杆挤出机，调节双螺杆挤出机温度、螺杆转速和真空度，进行共混挤出，得到玻璃纤维增强聚甲醛塑材。
表1实施例1～2和对比例1～3的原料配比和条件参数
性能测试
根据现有标准，对本发明中实施例1～2和对比例1～3制备的玻璃纤维增强聚甲醛塑材进行性能测试，具体标准和测试结果见表2。
表2实施例1～2和对比例1～3制备的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的性能数据
根据表1和表2，将对比例1和实施例1～2相比，不添加第一相容剂和mdi(对比例1)制备得到的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸强度和抗冲击性能较差，证明本发明中第一相容剂和mdi作用能够提高玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸强度和抗冲击性能；将对比例2与对比例1相比可知，添加第一相容剂后，虽然玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸强度略有下降，但是断裂拉伸应变、缺口冲击强度和无缺口冲击强度明显提高，说明第一相容剂有助于提高材料的拉伸性能和抗冲击性能；将对比例2～3和实施例1～2相比可知，添加mdi的量少，虽然拉伸强度提高，但是断裂拉伸应变和冲击强度没有得到提高，没有起到进一步增强聚甲醛塑材的拉伸性能和抗冲击强度的作用，而实施例1～2添加mdi量较多，能够明显增强聚甲醛塑材的拉伸性能和冲击强度；将对比例2与实施例1～2相比可知，不添加mdi，所得玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸性能和抗冲击强度明显下降，说明mdi能够进一步增强玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸性能和抗冲击性能。
由以上实施例可知，本发明提供了一种玻璃纤维增强聚甲醛塑材及其制备方法，本发明的玻璃纤维增强聚甲醛塑材的拉伸强度比普通(对比例1)的塑材能够提高达80％以上；缺口冲击强度比普通(对比例1)的能够提高达40％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。