[发明专利]一种稀土偶联剂、其制备方法及其在处理玻纤增强聚甲醛复合材料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土偶联剂处理玻纤增强聚甲醛复合材料的制备方法，属于高分子材料加工技术领域。

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。

随着POM在各个领域越来越广泛的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，特别是作为大型结构件需承受较大应力，对高强、高模POM的研发就越显重要和迫切。

玻纤（GF）增强POM是一类能满足特殊力学性能要求的工程塑料，是制作结构零件的理想材料，除具备POM自身的优异性能外，GF的加入使材料具有：比强度、比模量大；耐疲劳性能好；减震性好，振动阻尼高；工艺性好，制品的制造工艺简单；热变形温度高；成型收缩率低，尺寸稳定性好等优点。

目前，涉及采用GF制备聚合物增强复合材料的专利技术已有不少，例如CN 101759933A、CN 101760023A、CN 101921417A、CN 101722635A、CN 101805504A等，但此类专利制得的增强材料大多以PP、PA、PC等为基体树脂，而涉及POM/GF增强复合材料的专利仅有上海杰事杰股份有限公司(CN 1605456A)和浙江巨石集团（CN 101343396A）的公开专利，且后者为短玻纤增强POM，并常采用硅烷偶联剂处理玻纤。另外国内众多POM厂商也少有相应玻纤增强POM产品销售。这主要是由于POM遇到含强极性基团的物质就会发生明显分解，分子链规整无极性，没有可反应的基团，且处于较高的结晶化状态，与GF及其它填料相容性差，复合改性困难，即使采用硅烷偶联剂处理玻纤也易产生露纤或与POM基体界面结合不牢的现象。因此，设法提高POM与GF的界面相容性、将POM与GF行之有效的复合起来，彻底解决增强POM制品容易出现的露纤和浮纤弊病，研究开发综合性能优异的POM/GF复合材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有POM/GF偶联技术的不足，而提供一种稀土偶联剂、其制备方法及其在处理玻纤增强聚甲醛复合材料中的应用，其特点是采用稀土无机盐浆料作为偶联剂连续偶联处理长玻璃纤维，将其与POM复合，制备综合性能优异的POM/GF增强复合材料。

本发明采取的技术方案为：

一种稀土偶联剂，由以下重量份的原料组成：稀土氧化物    100份，无机酸溶液    100份，聚乙烯醇的水溶液    150份；其中，稀土氧化物为氧化镧、氧化铈中的一种或两种。

所述的聚乙烯醇分子量范围15000~130000，所述的聚乙烯醇的水溶液质量浓度范围5-15%。

所述的无机酸为硫酸、磷酸、盐酸中的任一种，无机酸溶液的质量浓度范围10~30%。

所述的稀土偶联剂的制备方法为：将稀土氧化物加水制成浆料，升温至40℃，搅拌加入聚乙烯醇的水溶液，升温至60℃，继而加入无机酸溶液，搅拌10-30min，即可制得稀土无机盐浆料偶联剂。

上述的稀土偶联剂在处理玻纤增强聚甲醛复合材料中的应用。

一种玻纤增强聚甲醛复合材料，其原料的重量份比组成为：

所述的抗氧剂为四[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），或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（即:BHT(264)）中的任一种。

所述的甲醛吸收剂为三聚氰胺、双氰胺、尿素、酰肼中的任一种。

所述的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。

上述玻纤增强聚甲醛复合材料的制备方法，包括步骤如下：

（1）将稀土偶联剂涂覆在玻璃纤维表面上，用辊将玻纤表面残余浆料挤出，使稀土偶联剂均匀地浸润到每一根玻纤表面，然后120℃烘烤3～5小时；

（2）将POM树脂与抗氧剂、甲醛吸收剂、甲酸吸收剂加入高速混合机中混合，150-250℃熔融混炼，加入稀土偶联剂处理的玻璃纤维混合，挤出造粒。