[发明专利]一种用于聚甲醛/聚四氟乙烯体系的增容剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料增容剂及其制备技术领域，具体涉及一种用于改善聚甲醛/聚四氟乙烯体系相容性的增容剂及其制备方法。

背景技术

聚甲醛(POM)是目前世界上五大通用工程塑料之一，有“夺钢”、“超钢”之称，因具有拉伸强度高、自润滑性、耐腐蚀等优异特性，作为一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有极其广泛的应用领域，用于替代金属，尤其是替代铜、铝、锌等有色金属材料，其生产和加工具有较高的技术含量和经济附加值，是一种高科技、高投入、高附加值的“三高”产品。近年来，随着电子工业和汽车工业等新兴产业的高速发展，我国对POM工程塑料的需求也在急剧攀升。

随着POM在汽车、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，对去韧性、刚性、耐热性、尺寸稳定性、摩擦磨损性等提出了更高的要求。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制备复合材料。但PTFE表面自由能非常低，与POM及其它材料相容性差，从而对复合材料的摩擦磨损性能、力学性能产生了重要的影响。因此对POM/PTFE共混材料体系，POM与PTFE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。

    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。专利CN201110223981.2公开了一种用萘钠液对聚四氟乙烯制品表面处理的方法，改善了PTFE材料表面能低、润湿性差的缺点；但其工艺具有成本高、污染环境、生产过程复杂等不足。专利CN201210164300.4中运用热塑性含氟聚氨酯弹性体改善POM/PTFE组分的界面相容性，但热塑性含氟聚氨酯弹性体的加入会严重影响材料的整体力学性能，限制了其运用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种可用于聚甲醛/聚四氟乙烯体系的增容剂。

本发明提供的这种可用于聚甲醛/聚四氟乙烯体系的增容剂是一种氟醚类小分子液体，其通式为：                                                ，其中R根据原料的不同可为：，或。该小分子液体分子结构中含有醚键和碳氟键，因此对聚甲醛和聚四氟乙烯均具有亲和性，将其作为增容剂用于聚甲醛/聚四氟乙烯共混体系时，聚甲醛与聚四氟乙烯组分界面相容性和粘结强度较高，且能够提高聚甲醛/聚四氟乙烯的部分性能，如拉伸性能、耐磨性能等。理论上只要具有醚键和碳氟键的化合物对聚甲醛/聚四氟乙烯体系都具有一定增容作用，但在实际加工应用中还需满足高沸点条件，目前若干氟醚类小分子已经用于工业化生产，但现有技术中的氟醚类小分子大都作为化工合成的上游原料，沸点较低，而聚甲醛的加工区间温度远高于其沸点，在加工过程中氟醚类小分子液体全都气化了就无法起到增容作用， 本发明的增容剂由于具有所述结构，其沸点能够不低于170℃，满足聚甲醛/聚四氟乙烯体系共混加工时的高温要求，实现氟醚物质在增容剂方面的应用。

优选地，所述氟醚类小分子液体，按摩尔份数计，由以下原料制成： 

氟醇类试剂                       50份 

1-氯-2,3-环氧丙烷                  20份 

三氟甲磺酸                    0.3-0.5份 

优选地，所述氟醚类小分子液体的沸点不低于200℃。

优选地，所述氟醇类试剂选自1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇，2,2,2-三氟乙醇 ，2,2,3,3-四氟-1-丙醇中的一种。

本发明的另一个目的是提供所述氟醚类小分子液体的制备方法，包括以下步骤：

（1）将0.3-0.5份三氟甲磺酸投入到50份氟醇类试剂中，搅拌均匀后加热，并在回流条件下恒温至50-60℃，得到恒温溶液；

（2）继续保持在50-60℃温度下，将20份1-氯-2,3-环氧丙烷滴加到步骤（1）所得的恒温溶液中，滴加速度为2-3滴/秒，由于醚键络合，开环放热，反应体系温度高于水浴温度；滴加结束1-2h后，直到温度降到水浴温度50-60℃时，表明反应结束，再降温至室温，然后停止回流，得到产物混合液； 

（3）将步骤（2）所得的产物混合液于170-180℃温度下进行常压蒸馏1-2h，回收、除去低沸点物质，得到最终产物。