[发明专利]一种用自然材料改性的聚甲醛环境友好复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用自然材料改性的聚甲醛环境友好复合材料及其制备方法，属环境友好材料。自然材料指各种木质纤维、各种麻纤维以及农作物废弃物稻壳粉、桔杆粉等。

背景技术

近年来，制造业、服务业以及日常生活中产生了大量的废弃物。问题在于没有足够的填埋场地与有限的循环利用。例如：2003年世界塑料的产量已经超过2亿吨，而国内塑料原料表观消费量由2000年的2400万吨增加到2004年的3813.3万吨，居世界第二位，国内废弃塑料年产量大约为700万吨。据《再生资源回收利用“十一五”规划》中提出，2005年回收利用废弃塑料应达到500~600万吨，而当年实际回收的废塑料只有200多万吨。“白色污染”正严重地威胁着我们生存的环境。

聚甲醛(Polyoxymethylene，简称POM)是五大通用工程塑料之一，分子主链中含有(CH₂-O)链节，是一种高结晶性的热塑性工程塑料，它具有较高的强度与刚度，在所有塑料中比强度接近金属的品种之一，其尺寸稳定性，耐磨性都比较好，成型加工方便，原料价廉易得，经过改性后性能更加优异，已经广泛应用于汽车、机械等领域。2005年，POM世界总消费量约为80万吨，国内实际消费量约11万吨，预计到2010年国内实际消费量将增长到18万吨。生产、加工以及使用过程中不可避免产生大量的POM废弃物。按常理推测POM是热塑性塑料，循环利用比较容易，但是其耐候性与抗老化性都比较差，不可能无限地循环再利用，最终的POM废弃物只能通过填埋或焚烧处理，然而理想的填埋场地非常有限。另一方面，常用于增强POM的填料，如玻璃纤维、无机矿物和金属纤维等，其重量比为20~40％，在焚烧后将残留大量的废碴，仍需要填埋处理；用于降低摩擦系数的填料，如聚四氟乙烯(PTFE)，在焚烧后又会释放含氟有毒的废气，导致环境的二次污染。因此POM的改性、回收以及最终废弃物处理是一个亟待解决的问题。为保持社会的可持续发展，研制可循环利用的绿色POM自润滑材料轴承迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种绿色环保无污染，且耐磨性好，成型方便，成本低的，可循环利用的用自然材料改性的POM环境友好复合材料。

实现本发明用自然材料改性的POM环境友好复合材料制备的方法是：将给定比例的自然材料，乙烯类聚合物、偶联剂或相容剂以及聚甲醛，置于烘箱中，80-120℃烘干3-4小时，通过机械高速搅拌充分混合后，通过双螺杆挤出机(或单螺杆挤出机)造粒，然后在170-185℃范围内注塑成型或热模压成型，冷却后得到本发明的复合材料。

本发明各组成成分重量百分比为：自然材料3％~30％，乙烯类聚合物占2％~20％，偶联剂或相容剂1％~5％，POM占50％~95％。所述自然材料是指各种木质纤维、各种麻纤维及农作物废弃物稻壳粉、桔杆粉。使干滑动摩擦系数降低了20％，磨损寿命提高了大约50％。由于这种环境友好的POM复合材料的综合摩擦性能优越，更重要的是焚烧后无毒无渣，能够清洁地回收能量，真正实现变废为宝，因此可用于制造环境友好塑料齿轮与自润滑的轴承，以及用于机械与汽车等环境友好塑料零部件等等，应用前景广阔。

具体实施方式

以下结合几个具体实例进一步说明本发明的效果。

表1、表2与表3是未填充自然材料与乙烯类聚合物的纯POM与填充自然材料与乙烯类聚合物的POM环境友好材料干摩擦磨损实验的结果比较。

实施例1：

填充稻壳粉与低密乙烯复合材料：稻壳粉(自然材料)3％，低密度聚乙烯(乙烯类聚合物)5％，POM 92％。

实验条件：对磨件为45钢，硬度41 HRC，表面粗糙度Ra 0.1μm，试件往复频率1Hz，正应力6MPa，相对湿度70％。在往复滑动摩擦实验机上完成，实验结果见表1：

表1  填充稻壳粉与低密乙烯与不填充的POM复合材料干滑动摩擦性能