[发明专利]一种二氧硅微球/聚甲醛复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧硅微球/聚甲醛复合材料的制备方法。

背景技术

聚甲醛(POM)是一种无支链线型高结晶聚合物，是所有塑料中比强度最为接近金属的树脂品种之一，俗称为“塑料钢”，它具有极高的强度和刚度，突出的耐疲劳性，良好的尺寸稳定性，电绝缘性，优良的耐化学、自润滑等性能，是一种具有优良综合性能的工程塑料，目前已成为世界五大工程塑料之一。随着国民经济的快速发展，POM塑料及其复合材料被广泛应用于航空、汽车、电子电器、五金建材、机械等领域。但由于它自身的分子链结构导致POM的冲击韧性较低、缺口敏感性大，极大地限制了它的应用。一直以来，人们主要采用弹性体或非弹性体增韧的方法对POM进行共混改性。但弹性体增韧是以大大牺牲POM其他性能为代价的。例如，与POM相容性最好的热塑性聚氨酯(TPU)，当它的添加量超过35％时，才能使共混材料出现较为明显的脆-韧转变，而大量添加TPU的后果是材料的强度和摩擦磨损性均降低。

发明内容

本发明是要解决聚甲醛材料缺口冲击强度、抗冲击强度和弯曲强度低的问题，提供了一种二氧硅微球/聚甲醛复合材料的制备方法。

本发明一种二氧硅微球/聚甲醛复合材料的制备方法，是按以下步骤进行的：

一、单分散二氧化硅球的合成：a、向三口瓶中加入质量百分含量为25％的氨水和乙醇，然后加入二氧化硅种子液，在220rpm的条件下搅拌均匀；b、保持25℃恒温水浴及220rpm搅拌速度，同时滴加混合溶液A和混合溶液B，其中混合溶液A的滴加速度为0.10mL/min，混合溶液B的滴加速度为0.05mL/min，反应8～10h，得到反应液；然后将反应液进行离心，收取固相物；c、用质量百分含量为99.7％乙醇溶液对固相物进行清洗，再离心分离，收取固相物；d、重复步骤c操作3～5次；然后将固相物置于60℃烘箱中进行干燥，得到二氧化硅微球；其中二氧化硅种子液、质量百分含量为25％的氨水和质量百分含量为99.7％乙醇的体积比为1∶(7～8)∶80；二氧化硅种子液与混合溶液A的体积比为1∶3300；二氧化硅种子液与混合溶液B的体积比为1∶(1600～1700)；混合溶液A由正硅酸四乙酯和质量百分含量99.7％的乙醇溶液按体积比为1∶2组成，混合溶液B由去离子水、质量百分含量25％的氨水和质量百分含量99.7％的乙醇溶液按体积比为1∶(1～2)∶(3～4)的比例组成；

二、将聚甲醛放入烘箱内在80℃下干燥4h，加入二氧化硅微球和助剂，然后通过低速混合机混合均匀，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到二氧硅微球/聚甲醛复合材料，即完成二氧硅微球/聚甲醛复合材料的制备；其中聚甲醛、二氧化硅微球和助剂的质量比为1∶1∶99。

本发明中二氧化硅微球的大小可控，粒径均一，可以通过调整二氧化硅的粒径和用量，对聚甲醛的缺口冲击强度、缺口敏感性、易受热分解等力学性能和热稳定性进行调整，使聚甲醛的各种性能达到最佳值。本发明制备的二氧硅微球/聚甲醛复合材料中的SiO₂粒子总体上分散得比较均匀，未发现粒子的聚集现象，且有机相与无机相间无明显的界面层，说明SiO₂己进入到POM中，并起到了良好的增韧作用，二氧硅微球/聚甲醛复合材料的缺口冲击强度好、弯曲强度可达到75.92mN，抗冲击强度可达到18.44KJ/m²。

附图说明

图1是试验1中二氧化硅种子液的扫描电镜图(SEM)；

图2是试验1中二氧化硅微球的扫面电镜图(SEM)；

图3是试验1中纯POM的断面扫描电镜图(SEM)；

图4是试验1中二氧硅微球/聚甲醛复合材料断面扫描电镜图(SEM)；

图5是试验1中纯POM和二氧硅微球/聚甲醛复合材料的冲击强度测试图；

图6是试验1中纯POM和二氧硅微球/聚甲醛复合材料的弯曲强度测试图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种二氧硅微球/聚甲醛复合材料的制备方法，是按以下步骤进行的：