专利名称：一种玻纤增强聚甲醛材料及其制备方法
一种玻纤增强聚甲醛材料及其制备方法本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种玻纤增强聚甲醛材料及其制备方法。 [背景技术]P0M(POlyOXymethylene，聚甲醛)是一种主链上含有氧化亚甲基的线型高分子化合物，具有较高的结晶性能。而且POM材料的机械性能、摩擦性能、耐蠕变性能、电性能和耐化学性能都非常的优良，从而被广泛的应用于汽车工业、电子电器和精密仪器等领域。为了进一步的扩大其应用范围，目前所使用的POM大多都进行了一定的改性，包括增韧、增强、 耐磨等。然而对于POM的增强改性，由于POM的高结晶性导致树脂与玻纤很难达到较好的相容，从而起不到明显的增强效果。本发明提供了一种玻纤增强聚甲醛材料及其制备方法，能增强POM与玻纤的相容性。本发明的技术方案是一种玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成
POM55-88%破璃纤维10-40%相容剂1-5%偶联剂0. 2-0.稳定剂0. 2-0.加工助剂0. 5-1%一种玻纤增强聚甲醛材料的制备方法，包括以下步骤a、按上述所述的重量百分比称取各个组分，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂和加工助剂放入到高速混合器中混合均勻；b、将a中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，中段加入步骤a中称取的玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒；加工工艺如下双螺杆挤出机一区温度160-170°C，二区温度165-175°C，三区温度170-180°C，四区温度175_185°C，机头180_195°C，螺杆转速 25O-35Orpm,停留时间 3_5min，压力为 l2_l8MPa。本发明的玻纤增强聚甲醛材料，加入有相容剂、偶联剂、加工助剂，能增进POM和玻璃纤维的相容性，促进了玻璃纤维的增强效果，从而增强了制得的玻纤增强聚甲醛材料的性能。[具体实施方式
] 下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。 下述各个实施例和对比例中，POM采用中粘度或低粘度的共聚甲醛，如云天化生产的，牌号为M90 ；玻璃纤维采用无碱玻璃纤维，如巨石集团生产的，牌号为988A;偶联剂采用 Y -氨基丙基三乙氧基硅烷，该偶联剂为工业级，如成都长征化学试剂公司生产的，牌号为 KH-550 ；稳定剂采用长链的羧酸钙盐，如克莱恩公司生产的，牌号为Licomont Cavl02 ；加工助剂包括润滑剂和抗氧剂，其中抗氧剂采用四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯和三0，4_ 二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合液(可以按重量1 1或2 1的比例进行混合)，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4_ 二叔丁基)亚磷酸苯酯可以选用C iba公司生产的，商品牌号分别为IrganoxlOlO和IrganOX168， 润滑剂采用乙撑双脂肪酸酰胺，比如I^almowax EBS 120。实施例1 本实施例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 55% ；玻璃纤维40% ；相容剂4% ；偶联剂0. 2% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂0. 3% ； 润滑剂0.3%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法如下a、将二酸单体和二胺单体按重量1 1的比例混合，搅拌均勻；b、将搅拌后的混合液加热到90°C，反应池；C、将反应后的混合液冷却结晶，再进行重结晶提纯；d、将结晶提纯得到的产物放置于真空烘箱中烘烤池，得到尼龙盐，即相容剂。上述二酸单体可以为乙二酸、己二酸中的一种或两种的混合液，二胺单体可以为己二胺、乙二胺中的一种或两种的混合液。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法如下a、按上述所述的重量百分比称取各个组分，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂和润滑剂放入到高速混合器中混合均勻；b、将a中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，中段加入步骤a中称取的玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒，得到玻纤增强聚甲醛材料；加工工艺如下双螺杆挤出机一区温度160°C，二区温度165-175°C，三区温度170°C，四区温度175°C，机头180°C，螺杆转速250rpm，停留时间3min，压力为12MPa。其中，步骤a中，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂和润滑剂放入到高速混合器中混合均勻，具体可以包括步骤一、将称取的Ρ0Μ、相容剂混合均勻，并在90°C下鼓风干燥1. 5-2. 5h ；步骤二、将称取的稳定剂、抗氧剂和润滑剂混合均勻，并在50°C下鼓风干燥1. 5h ；步骤三、将步骤一、二鼓风干燥后的混合物料投入到高速混合机中，再加入称取的偶联剂均勻混合3分钟。实施例2 本实施例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 65.5% ；玻璃纤维30% ；相容剂3% ；偶联剂0.3% ；稳定剂0.2% ；抗氧剂0.4% ；润滑剂 0.6%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法如下a、将二酸单体和二胺单体按重量1 1的比例混合，搅拌均勻；b、将搅拌后的混合液加热到95°C，反应池；C、将反应后的混合液冷却结晶，再进行重结晶提纯；d、将结晶提纯得到的产物放置于真空烘箱中烘烤5h，得到尼龙盐，即相容剂。上述二酸单体可以为乙二酸、己二酸中的一种或两种的混合液，二胺单体可以为己二胺、乙二胺中的一种或两种的混合液。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法如下a、按上述所述的重量百分比称取各个组分，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂和润滑剂放入到高速混合器中混合均勻；b、将a中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，中段加入步骤a中称取的玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒；加工工艺如下双螺杆挤出机一区温度170°C，二区温度175°C，三区温度180°C，四区温度185°C，机头195°C，螺杆转速;350rpm，停留时间5min， 压力为18MPa。其中，步骤a中，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂和润滑剂放入到高速混合器中混合均勻，具体可以包括步骤一、将称取的POM、相容剂混合均勻，并在100°C下鼓风干燥2. 5h ；步骤二、将称取的稳定剂、抗氧剂和润滑剂混合均勻，并在60°C下鼓风干燥2. 5h ；步骤三、将步骤一、二鼓风干燥后的混合物料投入到高速混合机中，再加入称取的偶联剂均勻混合10分钟。实施例3 本实施例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 76.8% ；玻璃纤维20% ；相容剂2% ；偶联剂0.2% ；稳定剂0.3% ；抗氧剂 0. 3% ；润滑剂 0.4%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法如下a、将二酸单体和二胺单体按重量1 1的比例混合，搅拌均勻；b、将搅拌后的混合液加热到93°C，反应2. 5h ；C、将反应后的混合液冷却结晶，再进行重结晶提纯；d、将结晶提纯得到的产物放置于真空烘箱中烘烤4h，得到尼龙盐，即相容剂。上述二酸单体可以为乙二酸、己二酸中的一种或两种的混合液，二胺单体可以为己二胺、乙二胺中的一种或两种的混合液。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法如下a、按上述所述的重量百分比称取各个组分，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂和润滑剂放入到高速混合器中混合均勻；b、将a中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，中段加入步骤a中称取的玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒；加工工艺如下双螺杆挤出机一区温度165°C，二区温度170°C，三区温度175°C，四区温度180°C，机头185°C，螺杆转速300rpm，停留时间％iin， 压力为15MPa。
其中，步骤a中，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂和润滑剂放入到高速混合器中混合均勻，具体可以包括步骤一、将称取的POM、相容剂混合均勻，并在95°C下鼓风干燥池；步骤二、将称取的稳定剂、抗氧剂和润滑剂混合均勻，并在55 °C下鼓风干燥池；步骤三、将步骤一、二鼓风干燥后的混合物料投入到高速混合机中，再加入称取的偶联剂均勻混合5分钟。实施例4 本实施例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 88% ；玻璃纤维10% ；相容剂；偶联剂0. 3% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂0. 3% ； 润滑剂0.2%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法与实施例3相同；该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法与实施例3相同。对比例1 该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 58. 5% ；玻璃纤维40% ；偶联剂0. 3% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂0. 4% ；润滑剂 0. 6%。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例1相同，只是少了一项组分相容剂。对比例2:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 68. 5% ；玻璃纤维30% ；偶联剂0. 3% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂0. 4% ；润滑剂 0. 6%。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例2相同，只是少了一项组分相容剂。对比例3:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 78. 8% ；玻璃纤维20% ；偶联剂0. 2% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂0. 4% ；润滑剂
0. 4%。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例3相同，只是少了一项组分相容剂。对比例4:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 89% ；玻璃纤维10% ；偶联剂0. 1 % ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂0. 3% ；润滑剂
0. 4%。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例1相同，只是少了一项组分相容剂。对比例5:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 77.8% ；玻璃纤维20% ；偶联剂0.2% ；相容剂；稳定剂0.2% ；抗氧剂 0.4% ；润滑剂 0.4%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法与实施例2相同。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例2相同。对比例6:
该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 75.8% ；玻璃纤维20% ；偶联剂0. 2% ；相容剂3% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂 0.4% ；润滑剂 0.4%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法与实施例3相同。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例3相同。对比彳列7:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 66.5% ；玻璃纤维30% ；偶联剂0.3% ；相容剂2% ；稳定剂0.2% ；抗氧剂 0.4% ；润滑剂 0.6%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法与实施例1相同。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例1相同。对比例8:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 64.5% ；玻璃纤维30% ；偶联剂0. 3% ；相容剂4% ；稳定剂0. 2% ；抗氧剂 0.4% ；润滑剂 0.6%。其中，相容剂为尼龙盐，其制备方法与实施例1相同。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例1相同。对比例9:该对比例的玻纤增强聚甲醛材料，按重量百分比，由以下组分组成POM 98. 8% ；稳定剂 0. 2% ；抗氧剂 0.4% ；润滑剂 0. 6%。该玻纤增强聚甲醛材料的制备方法和实施例1相同，只是少了组分相容剂、偶联剂和玻璃纤维。性能测试现将前述实施例1-4、对比例1-9中获得的玻纤增强聚甲醛材料，按照下述标准进行性能测试，测试数据见下表1 拉伸强度按ASTM D-638标准进行检测。试样类型为I型，样条尺寸(毫米) 150 (长)X (20士0. 2)(端部尺寸)X 0士0· 2)(厚度)，拉伸速度为50毫米/分钟。弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检测。试样类型为试样尺寸(毫米) (80士2) X (20士0. 2) X 0士0· 2)，弯曲速度为20毫米/分钟。悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检测。试样类型为I型，样条尺寸 (毫米)(80士2) X (10士0. 2) X (4士0. 2)；缺口类型为A类，缺口深度为厚度的1/3。热变形温度按I SO 75-2标准进行检测。试样类型为I型，样条尺寸(毫米) 127(长)X (13 士 0. 1) X (6. 35 士 0. 1)；升温速率为120 °C /h，压力位1. 82MPa，设定形变量为0. 21毫米。
权利要求
1. 一种玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于按重量百分比，由以下组分组成POM55-88%破璃纤维10-40%相容剂1-5%偶联剂0. 2-0.稳定剂0. 2-0.加工助剂0. 5-1%
2.根据权利要求1所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述POM为中粘度或低粘度的共聚甲醛。
3.根据权利要求1所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述偶联剂为Y-氨基丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述稳定剂为长链的羧酸钙盐。
6.根据权利要求1所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述加工助剂包括抗氧剂和润滑剂，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2， 4- 二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合液，润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述相容剂为尼龙盐，该尼龙盐按以下方法制备a、将二酸单体和二胺单体按重量1 1的比例混合，搅拌均勻；b、将搅拌后的混合液加热到90-95°C，反应2- ；c、将反应后的混合液冷却结晶，再进行重结晶提纯；d、将结晶提纯得到的产物放置于真空烘箱中烘烤3- ，得到尼龙盐。
8.根据权利要求7所述的玻纤增强聚甲醛材料，其特征在于所述二酸单体为乙二酸、 己二酸中的一种或两种的混合液，所述二胺单体为己二胺、乙二胺中的一种或两种的混合液。
9.一种玻纤增强聚甲醛材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤a、按权利要求1所述的重量百分比称取各个组分，将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂和加工助剂放入到高速混合器中混合均勻；b、将a中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，中段加入步骤a中称取的玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒；加工工艺如下双螺杆挤出机一区温度160-170°C，二区温度165-175°C，三区温度170-180°C，四区温度175-185°C，机头180-195°C，螺杆转速 25O-35Orpm,停留时间 3_5min，压力为 l2_l8MPa。
10.根据权利要求9所述的玻纤增强聚甲醛材料的制备方法，其特征在于步骤a中， 将称取的POM、相容剂、偶联剂、稳定剂和加工助剂放入到高速混合器中混合均勻，具体包括步骤一、将称取的POM、相容剂混合均勻，并在90-100°C下鼓风干燥1. 5-2. 5h ； 步骤二、将称取的稳定剂、加工助剂混合均勻，并在50-60°C下鼓风干燥1. 5-2. 5h ； 步骤三、将步骤一、步骤二鼓风干燥后的混合物料投入到高速混合机中，再加入称取的偶联剂均勻混合3-10分钟。
全文摘要
本发明公开了一种玻纤增强聚甲醛材料及其制备方法，该玻纤增强聚甲醛材料按重量百分比，由以下组分组成POM 55-88％；玻璃纤维10-40％；相容剂1-5％；偶联剂0.2-0.5％；稳定剂0.2-0.5％；加工助剂0.5-1％。本发明的玻纤增强聚甲醛材料，加入有相容剂、偶联剂、加工助剂，能增进POM和玻璃纤维的相容性，促进了玻璃纤维的增强效果，从而增强了制得的玻纤增强聚甲醛材料的性能。
文档编号C08L59/00GK102329471SQ20111017246
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者徐东, 徐永, 马百钧 申请人:深圳市科聚新材料有限公司