[发明专利]一种耐磨自润滑聚甲醛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨自润滑聚甲醛及其制备方法，属于高分子材料加工领域。

背景技术

聚甲醛（POM）是以[-CH₂-O-]为主链、无支化、高熔点、高密度、高结晶的热塑性工程塑料，具有很高的强度和刚度、优秀的耐蠕变性、耐疲劳性、固有润滑性、耐磨损性和耐化学药品性等，是工程塑料中最接近金属的品种，可用以代替铜、铝、锌等有色金属及合金制品，广泛应用于电子电气、汽车、轻工、机械、化工、建材等领域。

随POM在航空、汽车、电子电气、机械、建筑等行业的广泛应用以及各种器械向小型化、高性能化、高速度等方向的发展，对其韧性、刚性、耐热性、尺寸稳定性、摩擦磨损性等提出了更高要求。为适应高速、高负荷场下摩擦件的使用，常采用自润滑性优异的聚四氟乙烯（PTFE）与POM复合制备POM/PTFE合金，可获得兼具PTFE独特的自润滑特性及POM优异力学性能的材料，并提高了POM的耐温性、尺寸稳定性等。中国发明专利ZL200910052913.7以N，N二甲基甲酰胺为分散剂，采用溶液法制备了POM/PTFE共混合金，但PTFE的加入对POM力学性能有较大削弱，使其力学强度和韧性大幅降低。中国发明专利ZL03151026.4在制备POM/PTFE合金时采用聚氨酯弹性体、钛酸钾晶须、玻璃微珠对其增强增韧，但PTFE表面自由能非常低，与POM及其它材料相容性差，必须对PTFE进行特殊的表面处理。对POM/PTFE共混材料体系，POM、PTFE、弹性体、无机填料等各组分界面相容性和粘结强度对改善材料整体性能至关重要。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨自润滑聚甲醛及其制备方法，本发明的耐磨自润滑聚甲醛是采用具有优异强韧性、与POM、PTFE相容性较好的热塑性含氟聚氨酯弹性体及无机纳米粒子与POM、PTFE复合，研究制备的具有优异力学性能的耐磨自润滑聚甲醛。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐磨自润滑聚甲醛，是由以下重量份的组分组成的：

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（即：Irganox1010），N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺（即：Irganox 1098），β-（4-羟基-3，5-二叔丁基苯基）丙酸十八醇酯（即：Irganox 1076），2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（即：BHT(264)）中的任一种。

所述甲醛吸收剂为三聚氰胺、双氰胺、尿素、酰肼中的任一种。

所述甲酸吸收剂为氧化镁、硅酸钙、甘油磷酸钙、氢氧化镁、碳酸钙中的任一种。

所述润滑剂为甘油单硬脂酸酯、双硬酯酰胺、季戊四醇三硬脂酸酯中的任一种。

所述无机纳米粒子为碳酸钙、二氧化硅、滑石粉、蒙脱土中的任一种。

所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的任一种。

所述耐磨自润滑聚甲醛的制备方法为：

（1）无机纳米粒子的表面处理：

将偶联剂0.005～0.5份与无机纳米粒子0.1～5份分散在乙醇溶液（水和乙醇的体积比为1∶9）中，在50℃下超声处理（超声的频率是20KH～120KH）0.5～2h，然后抽滤、干燥，得到表面处理的无机纳米粒子；

（2）耐磨自润滑聚甲醛的制备方法：

将POM 100份与抗氧剂0.1～0.3份、甲醛吸收剂0.05～2份、甲酸吸收剂0.05～0.5份、热塑性含氟聚氨酯弹性体5～30份、聚四氟乙烯微粉10～30份、经表面处理的无机纳米粒子0.1～5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，螺杆转速50～200转/分，料筒温度140～220℃，即获得耐磨自润滑聚甲醛。

本发明制备的耐磨自润滑聚甲醛，兼具优异的耐磨自润滑性及力学性能，拉伸强度可达45MPa，缺口冲击强度可达20KJ/m²。

本发明为改善POM/PTFE共混材料体系各组分界面相容性及材料整体综合性能，采用具有优异强韧性、与POM、PTFE相容性较好的热塑性含氟聚氨酯弹性体及无机纳米粒子与POM、PTFE复合，具有如下特点：