[发明专利]一种增强增韧聚甲醛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强增韧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。

由于POM高结晶性，缺口敏感性大，制品易残留内应力，因此对POM的增韧改性一直是国内外高分子学界和产业界所关注的课题。通常采用热塑性聚氨酯弹性体、聚烯烃弹性体、聚酰胺弹性体、丁腈橡胶等增韧POM，其中研究最广泛、并唯一实现工业化的POM增韧合金体系是POM/热塑性聚氨酯弹性体体系。如中国发明专利ZL200410040158.8以乙烯-醋酸乙烯为增容剂，研究制备了POM/热塑性聚氨酯弹性体共混物，当聚氨酯用量为15-30份时，POM缺口冲击强度可达20KJ/m²左右，但其拉伸强度下降明显，仅为34MPa左右。中国发明专利ZL200510020429.8采用自制力化学反应器将热塑性聚氨酯弹性体与碳酸钙、二氧化硅、滑石粉等复合制备超细复合粉体，再与POM复合，获得了具有较高冲击韧性的POM。当聚氨酯用量为20份时，其缺口冲击强度可达17KJ/m²，拉伸强度达39MPa，下降较小。由于热塑性聚氨酯弹性体热稳定性较差，在较高温度（﹥200℃）成型加工易引起其分子降解，从而使其增韧效果减弱。另一方面，较高用量的聚氨酯弹性体虽能显著增加POM冲击韧性，但会导致其力学强度的大幅降低；采用颗粒状填料对其综合力学性能的改善也不明显。因此，研究开发POM高效增强增韧体系，对增韧POM的研究应用具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种增强增韧聚甲醛及其制备方法，本发明的特点是：是采用具有较高热稳定性及优异强韧性的热塑性聚酯弹性体，及具有较高长径比、且与POM基体相容性较好的羟基化、羧基化多壁碳纳米管与POM复合，实现POM增强增韧。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种增强增韧聚甲醛，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。

所述多壁碳纳米管为羟基化多壁碳纳米管、羧基化多壁碳纳米管中的任一种，均是所属领域常规的产品，在市场上能够买到。

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。

所述增强增韧聚甲醛的制备方法为：

（1）多壁碳纳米管的表面处理：

将偶联剂0.005～0.5份与多壁碳纳米管0.05～5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（超声的频率是20KH～120KH）处理0.5～2h，然后抽滤、干燥，得到表面处理官能化化多壁碳纳米管；

（2）增强增韧聚甲醛的制备方法：

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、热塑性聚酯弹性体15～30份、经表面处理的多壁碳纳米管0.05～5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℃，即得增强增韧聚甲醛。

本发明制备的增强增韧POM，缺口冲击强度可达25KJ/m²左右，并保持较高拉伸强度，可达41～45MPa。