一种高性能耐磨pom复合材料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能耐磨POM复合材料，其原料配方由抗氧剂K21、增韧剂EM500、玻璃珠、POM组成。本发明的一种高性能耐磨POM复合材料表现出高抗冲、耐老化的性能，尤其表现出良好的耐寒性能，适用于家用电器、机床零件、紧固件、仪表元件、齿轮、汽车工业、航空工业零部件制造中的应用。
【专利说明】一种高性能耐磨POM复合材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料【技术领域】，尤其涉及POM聚合物材料领域，具体涉及一种高性能耐磨POM复合材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]POM (Polyoxymethylene,聚甲醒)是一种常用的塑料材料,它是以甲醒为原料聚合所得。其具有良好的热塑性、机械性能、抗化学腐蚀性等优点，尤其是具有优良的耐摩擦性能，相对于金属材料，POM的质量更低、更易于加工成型，在家用电器、汽车工业、航空工业等领域中具有广泛的应用。在上述领域中，POM通常被用作制造轴承、圆齿轮、凸轮、伞齿轮、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、垫片等零件。但POM的韧性较低、抗冲击性能差、耐磨性不能完全满足高强度工作的需求、易于损坏的缺点，严重限制其应用的推广。提高POM韧性的传统做法是向其添加增韧剂，但增韧剂的使用容易导致POM耐磨性能的下降，也更容易老化报废。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种抗冲击、不易老化、耐磨性能高的的POM复合材料。
[0004]本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述POM复合材料性能的制备方法。
[0005]本发明的另一目的是提供一种上述POM复合材料的应用。
[0006]本发明的第一个目的通过以下方式实现:
一种高性能耐磨POM复合材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂K210.3-1.5份；
增韧剂1-3份；
增强剂25-30份；
POM65.5-74 份；
所述增韧剂为韩国LG公司所产的MBS EM500，所述增强剂为玻璃珠；所述POM为台湾台塑钢所产的POM FM090。
[0007]进一步的，所述玻璃珠粒径为40-50 u m。
[0008]上述原料中，POM为台湾台塑钢所产的POM FM090。
[0009]上述原料中，复合抗氧剂k21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，可提高玻POM复合材料的加工稳定性、抗氧化性能，从而防止产品老化破损，延长产品的使用寿命。
[0010]上述原料中增韧剂为韩国LG公司所产的MBS EM500，所述增强剂为粒径40-50 ilm的市售玻璃珠。上述玻璃珠填充入POM复合材料后，可有效增强本发明POM复合材料耐磨性能；同时由于玻璃珠间相互不连接，相对于其他增强剂，其更能防止本发明POM复合材料韧性的下降。此外本发明特别对玻璃珠的粒径进行了优化，使之能够均匀地分布于POM复合材料中，同时保持POM复合材料的韧性及抗冲击性能。为进一步提高POM复合材料的韧性及抗冲击性能，发明人特别适用了上述MBS EM500作为增韧剂。普通的增韧剂的使用将不同程度地降低POM复合材料的耐磨性能，使之软化。在本发明的用量下MBS EM500能够有效增强POM复合材料的韧性及抗冲击性能，同时最大限度地降低其对POM复合材料耐磨性能的影响。在本发明中，玻璃珠与增韧剂协效，既能有效提高本发明POM复合材料的耐磨性能，又能提高其韧性及抗冲击性能，使之具有优秀的使用效果。
[0011]上述一种高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤:按照权利要求I所述的比例将抗氧剂K21、增韧剂EM500、玻璃珠、POM装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190-220°C的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能耐磨POM复合材料。
[0012]所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。所述搅拌机的转速为650-1000转/分。
[0013]提高搅拌机的转速可使各原料组分混合更充分从而获得质地均匀的产品。但对于某些原料来说，过慢的搅拌速度难以使其充分混合，过高的搅拌转速容易导致其自身结构的裂解。上述搅拌机的转速是发明人根据本发明各种原料组分的物性而优选的，在此范围内，既能保证原料的各组分能够混合均匀，又能有效防止原料发生裂解而失效。所述反复搅拌是指交替改变搅拌机的搅拌方向，如此便能够在不增加转速的情况下进一步促进各原料组分的混合。本发明的熔炼温度是根据各类原料的性质选定的，在该温度范围内，各类原料均可熔化彻底而得以充分混融，不因温度过低而熔融混炼不彻底，且不易因温度过高而裂解、变质。原料只有得到充分混融结合，才能协同作用获得本发明所追求的优质性能。
[0014]所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
[0015]所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60_75°C。
[0016]由于产品的性质不同，其冷却水温也各不一致。一般来说，升高水槽内的水温能够缩减粒料间的空隙使其不易碎裂，但过高的水温将导致粒料粘结，影响产品品质及外观。因此在本发明中，设计人根据双螺旋挤出机的转速、熔体的性质设计出上述的水槽水温范围，在该温度范围内生产出的本发明产品粒料间隙适中、不易粘结，具有良好的加工性能。
[0017]所述切粒机的转速为600-900转/分。
[0018]本发明设计人在研究实践中发现,切粒机转速过高会使粒料体积过小在后续的拉条工序中容易断裂，而切粒机转速过慢时则会是粒料肥大，影响最终粒料美观的同时还会加大粒料应用中的加工难度。而每一种成分的粒料均有其适宜的粒料大小，对于本发明而言，600-900转/分的切粒机的转速能够最大程度地提升本发明产品的外观及加工性能。
[0019]对产品的各项测试表明，本发明的一种高性能耐磨POM复合材料具有优异的耐磨性能，以及优于现有技术的韧性及抗冲击性能，抗冲击性能可达到48J/M ;此外本发明的POM复合材料还表现出优异的耐老化性能，其抗UV强度可达到4级，尤其适用于家用电器、机床零件、紧固件、仪表元件、齿轮、汽车工业、航空工业零部件制造中的应用。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
1.本发明特别选用了粒径为40-50 iim的玻璃珠作为增强剂，同时引入MBS EM500作为增韧剂，二者协效使本发明所制得的POM复合材料不但具有优异的耐磨性能，还大幅地提升其韧性，使之具有较高的抗冲击性能，获得远超现有产品的使用效果。
[0021]2.本发明向POM复合材料中添加了抗氧剂K21，其能够有效延缓本发明POM复合材料氧化分解，令产品长期使用仍能具有较高的抗冲击效果，避免其因老化而脆化、毁损，有效地延长所制得产品的使用寿命。
[0022]3.本发明的高性能耐磨POM复合材料的制备方法，是依据各原料组分的特点对搅拌机转速、熔炼温度、水槽水温、切粒机转速等工艺参数优化而得，保证所制得的POM复合材料材料能够实现本发明所追寻的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为实施例1-实施例5的高性能耐磨POM复合材料性能测试结果。
【具体实施方式】
[0024]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合对比例及实施例对本发明作进一步详细描述:
实施例1
本实施例提供一种高性能耐磨POM复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成:
抗氧剂K210.7份；
增韧剂2.1份；
增强剂28份；
POM69.2 份；
所述增韧剂为韩国LG公司所产的MBS EM500，所述增强剂为玻璃珠；所述POM为台湾台塑钢所产的POM FM090。
[0025]所述玻璃珠粒径为42 U m。
[0026]上述原料中，复合抗氧剂k21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂。
[0027]上述玻璃珠为市售产品
上述一种高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤:按照权利要求1所述的比例将抗氧剂K21、增韧剂EM500、玻璃珠、POM装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在215°C的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能耐磨POM复合材料。
[0028]所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为43分钟。所述搅拌机的转速为680转/分。
[0029]所述双螺旋挤出机的转速为433转/分。
[0030]所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为66°C。
[0031]所述切粒机的转速为621转/分。
[0032]将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表1所示:
表1实施例1的性能测试结果
WkI方法I单位 I数据
比重_ASTMD792_—_1.62
模收缩!ASTMD955|% |0.1-0.3
【权利要求】
1.一种高性能耐磨POM复合材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成: 抗氧剂K210.3-1.5份； 增韧剂1-3份； 增强剂25-30份； POM65.5-74 份； 所述增韧剂为韩国LG公司所产的MBS EM500，所述增强剂为玻璃珠；所述POM为台湾台塑钢所产的POM FM090。
2.根据权利要求1所述的高性能耐磨POM复合材料，其特征在于:所述玻璃珠粒径为40-50 u mD
3.一种权利要求1所述一种高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤:按照权利要求1所述的比例将抗氧剂K21、增韧剂EM500、玻璃珠、POM装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190-220°C的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能耐磨POM复合材料。
4.根据权利要求3所述的高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其特征在于:所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。
5.根据权利要求3所述的高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其特征在于:所述搅拌机的转速为650-1000转/分。
6.根据权利要求3所述的高性能耐`磨POM复合材料的制备方法，其特征在于:所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
7.根据权利要求3所述的高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其特征在于:所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60-75°C。
8.根据权利要求3所述的高性能耐磨POM复合材料的制备方法，其特征在于:所述切粒机的转速为600-900转/分。
9.权利要求1所述的高性能耐磨POM复合材料在家用电器、机床零件、紧固件、仪表元件、齿轮、汽车工业、航空工业零部件制造中的应用。
【文档编号】C08L59/00GK103613901SQ201310511253
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】林湖彬, 杜崇铭 申请人:惠州市昌亿新材料有限公司