一种门窗型材用角码材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种新型的门窗型材用角码材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚甲醛（Ρ0Μ)具有优良的综合性能，是五大工程塑料之一。但是，聚甲醛作为工程 塑料，由于聚甲醛结晶度高，极易形成大的球晶结构，造成Ρ0Μ树脂缺口敏感性大，耐冲击 强度低，往往以脆性方式遭到破坏，使其在工程塑料领域中的应用和发展受到了限制。因此 多年来，进一步提高工程塑料Ρ0Μ的冲击韧性成为主要研究方向。由于热塑性聚氨酯（TPU) 弹性体与Ρ0Μ溶度积相接近具有一定的相容性，提高了聚甲醛Ρ0Μ的耐冲击性，其缺口冲击 强度比纯Ρ0Μ树脂明显提高，目前，多采用TPU来增韧Ρ0Μ，即用热塑性聚氨酯弹性体改性聚 甲醛可以提高聚甲醛的抗冲击强度。但是对于纯Ρ0Μ低TPU质量分数的体系，TPU以分散相 粒子存在于Ρ0Μ中。当受到冲击作用时，锐利的缺口产生的裂纹迅速增长，容易直接从Ρ0Μ 大的球晶晶粒之间穿过，使材料脆性破坏，即使裂纹发展过程中遇到一些TPU弹性粒子，吸 收的能量也有限，因而韧性提高的幅度并不大。只有当TPU的质量分数达到50%时，Ρ0Μ/ THJ复合材料的亚微相态呈现双连续相，P0M/TPU复合材料才能成为超韧体系。由于TPU的 价格比较昂贵，如此大的TPU添加量导致了具有良好韧性的Ρ0Μ的价格居高不下。虽然，杜 邦（DuPont)公司采用机械共混和接枝共聚的方法开发出超韧性TPU/P0M合金，但要明显 的表现出脆~韧转变现象，TPU也必须添加超过35%的量，这大大增加了成本，限制了Ρ0Μ 的广泛使用。
[0003] 专利CN102675818B《一种增强增韧聚甲醛及其制备方法》公开了一种增强增韧聚 甲醛，是由以下组分经以下制备方法制备得到的：将Ρ0Μ树脂100份与抗氧化剂0. 1~0. 3 份、甲醛吸收剂0. 05~2份、甲酸吸收剂0. 05~0. 5份、热塑性聚酯弹性体15~30份、经 表面处理的官能化多壁碳纳米管0. 05~5份和润滑剂0. 05~0. 5份加入高速混合机中混 合，再用排气式双螺杆挤出机熔融混炼，挤出造粒，即得，其中，螺杆转速50~200转/分， 料筒温度140~220°C。该发明采用具有较高热稳定性及优异强韧性的热塑性聚酯弹性体， 及具有较高长径比、且与Ρ0Μ基体相容性较好的官能化多壁碳纳米管与Ρ0Μ复合，实现Ρ0Μ 增强增韧，缺口冲击强度可达25KJ/m2左右，并保持较高拉伸强度，可达41~45MPa。该专 利虽然能使缺口冲击强度达到较高的程度，但是拉伸强度明显下降，并且使用了价格相对 昂贵的碳纳米管及新的热塑性聚酯弹性体，改性的成本较高，不利于工业化生产。
[0004] 专利CN102391605A《一种聚甲醛增韧剂、增韧聚甲醛及增韧剂的制备方法》公开了 一种聚甲醛增韧剂及其制备方法，该发明采用的丙烯酸酯接枝苯乙烯类弹性体具有壳核结 构，为壳核结构增韧机理，TPU为弹性体增韧机理，实现了改性剂的优势互补，增韧效果好， 提高了增韧剂的相容性、分散性，其性能相比添加相同分数的单纯TPU增韧聚甲醛的抗冲 击强度有显著提高，可提高5%~35%。该发明虽然大幅度地减少了昂贵的TPU弹性体的 用量，添加少量的丙烯酸酯接枝苯乙烯类弹性体增韧剂，便可获得增韧效果良好的聚甲醛， 极大地降低的增韧聚甲醛的成本，使增韧聚甲醛得到更加广泛的使用。但其增韧的效果仍 然很有限，不能完全满足对聚甲醛冲击强度高的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明就是针对上述问题，提供一种增韧效果好、成本低、力学性能优异的一种新 型的门窗型材用角码材料及其制备方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供了一种门窗型材用角码材料，其特征在于，由包括 以下组分的原料制成：
[0007] 聚甲醛70~95份，
[0008] 氨纶5~30份，
[0009] 异氰酸酯相容剂3~10份，
[0010] 润滑剂0.3~1份，
[0011] 抗氧化剂〇. 2~0. 5份，
[0012] 增塑剂0.3~0.5份。
[0013] 优选地，所述的聚甲醛为P0MBS090,融指为8. 7g/10min。
[0014] 优选地，所述的氨纶为聚酯型氨纶废丝，数均分子量为100000~200000。
[0015] 优选地，所述的异氰酸酯相容剂为多苯基多亚甲基多异氰酸酯（简称MDI)。
[0016] 优选地，所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸和石蜡中的任一种。
[0017] 优选地，所述的抗氧化剂为空间位阻酚类抗氧化剂1010、3- (3,5-二叔丁基-4-羟 基）丙烯十八酯（简称抗氧化剂1076)和2,6-二叔基-4-甲酚（简称抗氧化剂264)中的 之任一种。
[0018] 优选地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯（简称D0P)、间苯二甲酸二辛酯（简称 D0IP)、邻苯二甲酸二丁酯（简称DBP)和邻苯二甲酸二庚酯（简称DHP)中的一种或两种以 上的混合物。
[0019] 本发明还提供了上述的门窗型材用角码材料的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤：
[0020] 第一步：将氨纶在密炼机中密炼得到氨纶粉末；
[0021] 第二步：按比例将聚甲醛粉料、氨纶粉末、异氰酸酯相容剂、润滑剂、抗氧化剂和增 塑剂加入到混合器中混合；
[0022] 第三步：将混合后的物料投入双螺杆挤出机的加料斗，经双螺杆挤出机混炼塑化 并挤出，将通过双螺杆挤出机机头挤出的物料拉条造粒，对所得的粒子进行干燥处理；将上 述氨纶改性聚甲醛粒子加入到注塑机中进行注塑，得到门窗型材用角码材料。
[0023]优选地，所述的第一步中的密炼机的密炼温度为170-180°C、密炼转速为 30_35rpm、密炼时间为 30_50min。
[0024] 优选地，所述的第二步中的混合器为高速混合器，其采用的混合温度为室温，混合 时间为5min。
[0025] 优选地，所述的双螺杆挤出机的温度设定为：一区160°C，二区170°C，三区~六区 180°C，机头175°C，喂料转速为240~260rpm，切粒转速为240rpm~300rpm。
[0026] 优选地，所述的注塑机的温度控制为：注塑过程控制射嘴温度为205°C，一段温度 为190°C，二段温度为180°C，三段温度为160°C。
[0027] 本发明所述氨纶为聚酯型聚氨酯；聚酯型聚氨酯的综合力学性能好，与POM在熔 融加工中粘度匹配性好，利于共混，增韧效果好。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0029] 本发明采用异氰酸酯作为相容剂改善氨纶与聚甲醛之间的相容性、分散性，其 性能相比添加相同份数的单纯氨纶增韧聚甲醛的抗冲击强度有显著提高，可提高5%~ 35%。另外，本发明采用氨纶废丝热解得到的氨纶粉末增韧聚甲醛，极大地降低的增韧聚甲 醛的成本，使增韧聚甲醛得到更加广泛的使用。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0031] 本发明各实施例中，所得的氨纶/聚甲醛复合门窗型材用角码材料的冲击强度， 按照GB-1843-1993标准，采用JC-3002型简支梁冲击试验机进行测定。
[0032] 拉伸强度、断裂伸长率，按照GB-1040-1992标准，采用SUN500万能材料试验机进 行测定。
[0033] 实施例1
[0034] -种门窗型材用角码材料，由聚甲醛95重量份、氨纶5重量份（相当于总原料质 量的4. 81% )、异氰酸酯相容剂3重量份（相当于总原料质量的2. 89% )、润滑剂0. 3重量 份、抗氧化剂〇.2重量份和增塑剂0. 4重量份制成。
[0035] 所述的聚甲醛为P0MBS090,融指为8. 7g/10min。所述的氨纶为数均分子量为 100000的聚酯型聚氨酯弹性体，为回收的氨纶废丝。所述异氰酸酯相容剂为二苯基甲烷二 异氰酸酯（MDI)。所述润滑剂为硬脂酸锌与石蜡按质量比计算，即硬脂酸锌：石蜡为1 : 2 组成的混合物。所述抗氧化剂为[四（3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯 (简称抗氧化剂1010);抗氧化剂1010是受阻酚型抗氧化剂，与大多数聚合物具有很好的相 容性，