专利名称：一种消音耐磨聚甲醛材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种消音耐磨聚甲醛材料及其制备方法。
背景技术：
POM(聚甲醛)树脂做为五大工程塑料中的一种，是应用最广泛的聚合物之一，属于热塑性结晶聚合物，不含侧链，高密度，高结晶线性聚合物，拥有优异的综合性能。聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，可在-40 100°C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，拉伸弯曲强度高，吸水性小，尺寸稳定，高刚性，抗蠕变，抗疲劳强度高等，特别适合于制造齿轮和轴承。但是，POM用在那些对润滑性、耐磨损性、刚性和尺寸稳定性要求比较严格的滑动和滚动的机械部件上，噪音大，摩擦系数大，材料性能需进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种消音耐磨聚甲醛材料及其制备方法。本发明是这样实现的，一种消音耐磨聚甲醛材料，其包括按照重量百分比的如下组分聚甲醛树脂55 75%
低密度聚乙烯5 10% ；
增韧剂3 10% ；
聚四氟乙烯10 --20% ；
相容剂2 5% ；
抗氧剂O. 2 O. 4% ；
润滑剂O. 2 O. 6% ；
吸醛剂O. 2 O. 6% ο以及，一种消音耐磨聚甲醛材料的制备方法，其包括如下步骤按上述消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；将所述聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂和相容剂混合均匀，得初始混合物；将所述聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，得混合物料；将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述消音耐磨聚甲醛材料。本发明提供的消音耐磨聚甲醛材料，通过采用聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂、聚四氟乙烯、相容剂、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂的合理复配，保证了材料具有高强度、尺寸稳定、抗蠕变、耐疲劳的性能，同时，还拥有优异的自润滑、消音和耐磨性。此外，其使用的原材料都是环保卫生级的，制备的材料与人体接触不会造成任何对人体有害的物质。进一步，该消音耐磨聚甲醛材料的制备方法采用采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。
图I是本发明实施例的消音耐磨聚甲醛材料制备方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例的一种消音耐磨聚甲醛材料，其包括按照重量百分比的如下组分
聚甲醛树脂69% ；
低密度聚乙烯7% ；
增韧剂5% ；
聚四氟乙烯15% ；
相容剂3 % ；
抗氧剂O. 3% ；
润滑剂O. 2 O. 6% ;
吸醛剂O. 2 O. 6%。
其中，优选地，所述聚甲醛树脂为共聚型聚甲醛，相对密度为I. 40 I. 43，如云天化公司生产，商品牌号Μ90。
所述低密度聚乙烯优选为相对密度O. 91 O. 929，分子量为10 50万的聚乙烯，如中石化生产，商品牌号LDPE 7042。通过添加低密度聚乙烯，使得材料在高度转动时的噪音减少。
所述的增韧剂优选为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，更优选地为聚醚型TPU，硬度为70 95Α。如德国巴斯夫生产，商品牌号为1185Α。
所述聚四氟乙烯优选为低分子量微粉型聚四氟乙烯，粉料约150目，如日本大金
生产，商品牌号为L-5。添加低分子量微粉聚四氟乙烯，聚甲醛的摩擦系数进一步降低，耐磨损性提闻。所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，醋酸乙烯(VA)树脂含量为25 50%。如杜邦公司生产，VA含量35%，商品牌号40W的EVA。所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和三(2，4_ 二叔丁基)亚磷酸苯酯辅抗氧剂的复配。如选用Ciba公司生产，商品牌号分别为IrganoxlOlO和Irganoxl68。进一步，四[β - (3, 5-二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2，4_ 二叔丁基)亚磷酸苯酯的质量比为2 I。所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，如沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。乙烯基双硬脂酰胺不但具有很好的外部润滑作用，而且具有很好的内部润滑作用，加工中能够提高物料的流动性和脱模性，从而提高了消音耐磨聚甲醛材料加工的产量，降低了能耗。所述吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末，如科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。请参阅图1，显示本发明实施例的一种消音耐磨聚甲醛材料的制备方法，该方法包括如下步骤SOl :按上述消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；S02:将所述聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂和相容剂混合均匀，得初始混合物；S03:将所述聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，得混合物料；S04 :将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述消音耐磨聚甲醛材料。步骤SOl中，所有物料称量准确，精确至O. 001千克。所述消音耐磨聚甲醛材料以及配方中的各组分优选含量和种类如上所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。步骤S02具体为，将所述聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂和相容剂倒入搅拌设备，混合均匀，得初始混合物。步骤S03中，将聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物一起加入到混合器中混合，直到均匀，得混合物料。步骤S04具体为，将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下双螺杆挤出机一区温度140 170°C，二区温度160 175°C，三区温度175 190°C，四区温度170 190°C，机头175 190°C，停留时间2 3min，压力为 12 18MPa。本发明实施例提供的消音耐磨聚甲醛材料，通过合理选择添加助剂，获得综合性能优异的材料，其不仅具有高强度、尺寸稳定、抗蠕变、耐疲劳的良好性能，还拥有优异的自润滑，消音和耐磨性。所用添加剂均为市售，生产成本低，而且所述消音耐磨聚甲醛材料生产工艺简单，容易控制。得到的消音耐磨聚甲醛材料非常适合用于制造要求高的滑动和滚动机械部件，例如齿轮和轴承等。以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述消音耐磨聚甲醛材料及其制备方法。实施例I :本实施例的消音耐磨聚甲醛材料的组分及其重量百分含量为
聚甲醛树脂69% ；
低密度聚乙烯7% ；
增韧剂5% ；
聚四氟乙烯15% ；
相容剂3 % ；
抗氧剂O. 3% ；
润滑剂O. 2 O. 6% ;
吸醛剂O. 2 O. 6%。
其中，聚甲醛树脂为共聚型Ρ0Μ，云天化公司生产，商品牌号M90 ;低密度聚乙烯选
用相对密度O. 91 O. 929，中石化生产，商品牌号LDPE 7042 ;增韧剂热塑性弹性体TPU选用聚醚型，硬度85A，德国巴斯夫生产，商品牌号为1185A ;聚四氟乙烯选用微粉型，粉料150目，日本大金生产，商品牌号为L-5 ;相容剂选用EVA树脂，VA含量35%,杜邦公司生产,商品牌号40W;抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为IrganoxlOlO和Irganoxl68 ； 润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。吸醛剂为长碳链羧酸钙盐， 浅黄色粉末，科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。Sll :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；S12:将聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂和相容剂称好倒入搅拌器，搅拌均匀， 得初始混合物；S13:将聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，倒入搅拌器搅拌均匀；S14 :将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒，获得所述消音耐磨聚甲醛材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区温度165°C ;二区1750C三区185°C ;四区1800C ;机头1800C ;停留时间I 2min。压力为14MPa。
对比例I :
本实施例的复合聚甲醛材料的组分及其重量百分含量为
聚甲醛树脂76% ；
增韧剂5% ；
聚四氟乙烯15% ；
相容剂3 % ；
抗氧剂O. 3% ；
润滑剂O. 2 O. 6% ;
吸醛剂O. 2 O. 6%。
其中，聚甲醛树脂为共聚型Ρ0Μ，云天化公司生产，商品牌号M90 ;增韧剂热塑性弹
性体TPU选用聚醚型，硬度85A，德国巴斯夫生产，商品牌号为1185A ;聚四氟乙烯选用微粉型，粉料150目，日本大金生产，商品牌号为L-5 ;相容剂选用EVA树脂，VA含量35%，杜邦公司生产，商品牌号40W;抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯,选用Ciba公司生产,商品牌号分别为IrganoxlOlO和 Irganoxl68 ;润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。吸醛剂为长碳链羧酸I丐盐，浅黄色粉末，科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。SlOl :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；S102:将聚甲醛树脂、增韧剂和相容剂称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得初始混合物；S103:将聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，倒入搅拌器搅拌均匀；S104 :将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒，获得所述消音耐磨聚甲醛材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区温度165°C;二区 1750C ;三区185°C ;四区180°C ;机头180°C ;停留时间I 2min。压力为14MPa。对比例2 本实施例的复合聚甲醛材料的组分及其重量百分含量为
6
聚甲醛树脂84% ；
低密度聚乙烯7% ；
增韧剂5% ；
相容剂3% ；
抗氧剂O. 3% ；
润滑剂O. 2 O. 6% ;
吸醛剂O. 2 O. 6%。
其中，聚甲醛树脂为共聚型Ρ0Μ，云天化公司生产，商品牌号
选用相对密度O. 91 O. 929，中石化生产，商品牌号LDPE 7042 ;增韧剂热塑性弹性体TPU 选用聚醚型，硬度85A，德国巴斯夫生产，商品牌号为1185A;相容剂选用EVA树脂，VA含量35%，杜邦公司生产，商品牌号40W;抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三(2，4_ 二叔丁基)亚磷酸苯酯，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为 IrganoxlOlO和Irganoxl68 ;润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末，科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。S201 :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；S202:将聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂和相容剂称好倒入搅拌器，搅拌均匀， 得初始混合物；S203 :将抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，倒入搅拌器搅拌均匀；S204 :将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒，获得复合聚甲醛材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区温度165°C ;二区175°C ； 三区185°C ;四区180°C ;机头180°C ;停留时间I 2min。压力为14MPa。
对比例3
本实施例的复合聚甲醛材料的组分及其重量百分含量为
聚甲醛树脂91%;
增韧剂5% ；
相容剂3% ；
抗氧剂0.3%;
润滑剂O. 2 O. 6%;
吸醛剂O. 2 0.6%。
其中，聚甲醛树脂为共聚型Ρ0Μ，云天化公司生产，商品牌号M90 ;增韧剂热塑性弹性体TPU选用聚醚型，硬度85A，德国巴斯夫生产，商品牌号为1185A ;相容剂选用EVA树脂， VA含量35 %，杜邦公司生产，商品牌号40W ;抗氧剂为四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯，三(2，4_ 二叔丁基)亚磷酸苯酯，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为IrganoxlOlO和Irganoxl68 ;润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，沙龙公司生产，商品牌号EBS 120。吸醛剂为长碳链羧酸钙盐，浅黄色粉末，科莱恩公司生产，商品牌号CAV102。S301 :按照上述消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；S302:将聚甲醛树脂、增韧剂和相容剂称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得初始混合物；
S303:将抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，倒入搅拌器搅拌均匀；S304 :将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒，获得所述复合聚甲醛材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区温度165°C ;二区 1750C ;三区185°C ;四区180°C ;机头180°C ;停留时间I 2min。压力为14MPa将按上述方法完成的粒子事先在100°C的鼓风烘箱中干燥3 6小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在100°C。性能测试拉伸强度按GB/T 1040标准进行测试，试样类型为II型试样，样条尺寸(mm): 115(长)X (6±0.4)(中间平行部分宽度)X2(厚度)，拉伸速度为200mm/min。噪音测试按照宝理POM噪音测试标准进行测试，试样类型为两个空心圆环，圆环直径30mm，空心直径IOmm,圆环厚度I. 5mm,两圆环接触面积6. 3cm2,测试时两圆环并在一起，下圆环为云天化M90，上圆环为需测试样，测试时上圆环固定不动，下圆环转动，转动条件为表面压力 4. 9 X 10_2MPa，转速2. 4cm/s,时间IOmin。摩擦测试按照宝理POM摩擦测试标准进行测试， 试样类型为两个空心圆环，圆环直径25. 6mm,空心直径20mm,圆环厚度15mm,两圆环接触面积2. 0cm2，测试时两圆环并在一起，下圆环为云天化M90，上圆环为需测试样，测试时上圆环固定不动，下圆环转动，转动条件为表面压力5. 8X10_2MPa，转速15cm/s，时间24h。上述实施例I和对比例I 3制备的消音耐磨聚甲醛材料的性能分别如表I所示。表I
权利要求
1.一种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组分聚甲醛树脂55 --75% ；低密度聚乙烯5 10% ；增韧剂3 10% ；聚四氟乙烯10 --20% ；相容剂2 5% ；抗氧剂O. 2 O. 4% ；润滑剂O. 2 O. 6% ；吸醛剂O. 2 O. 6% ο
2.根据权利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述聚甲醛树脂为共聚型聚甲醛，相对密度为I. 40 I. 43。
3.根据权利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，低密度聚乙烯为相对密度O. 91 O. 929，分子量为10 50万的聚乙烯。
4.根据权利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体。
5.根据权利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯为低分子量聚四氟乙烯。
6.根据权利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，醋酸乙烯树脂含量为25 50%。
7.根据权利要求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)亚磷酸苯酯的混合物，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2，4_ 二叔丁基) 亚磷酸苯酯的质量比为2 I。
8.根据权利要求I所述的消音耐磨聚甲醛材料，其特征在于，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述吸醛剂为长碳链羧酸钙盐。
9.一种消音耐磨聚甲醛材料的制备方法，其包括如下步骤按权利要求I 8任一所述的消音耐磨聚甲醛材料的配方称取各组分；将所述聚甲醛树脂、低密度聚乙烯、增韧剂和相容剂混合均匀，得初始混合物；将所述聚四氟乙烯、抗氧剂、润滑剂和吸醛剂，与所述初始混合物混合，得混合物料； 将所述混合物料熔融挤出，造粒，获得所述消音耐磨聚甲醛材料。
10.根据权利要求9所述的消音耐磨聚甲醛材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的工艺条件为一区温度140 170°C，二区温度160 175°C，三区温度175 190°C， 四区温度170 190°C，机头175 190°C，停留时间2 3min，压力为12 18MPa。
全文摘要
本发明提供一种消音耐磨聚甲醛材料，其包括按照重量百分比的如下组分聚甲醛树脂55～75％、低密度聚乙烯5～10％、增韧剂3～10％、聚四氟乙烯10～20％、相容剂2～5％、抗氧剂0.2～0.4％、润滑剂0.2～0.6％和吸醛剂0.2～0.6％。本发明还提供该消音耐磨聚甲醛材料的制备方法。该高消音耐磨聚甲醛材料不仅具有高强度、尺寸稳定、抗蠕变、耐疲劳的性能，同时，还拥有优异的自润滑、消音和耐磨性；其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。
文档编号C08L59/04GK102585434SQ20121000411
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者周兵, 徐东, 徐永 申请人:深圳市科聚新材料有限公司