[发明专利]耐磨、抗静电聚甲醛材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料工程塑料及其成型加工领域，具体涉及一种耐磨抗静电聚甲醛材料及其制备方法。

背景技术

聚甲醛（POM）是一种综合性能优良的工程塑料，被广泛用于汽车、电子电气、家用电器、机械和建筑材料等行业，然而随着应用领域的不断拓宽，新的聚甲醛改性品级也必须与之匹配。在若干特定应用场合，如汽车燃油系统、矿下传动系统等，聚合物部件在使用中可能积聚的静电电荷是十分致命的。因此要求这些部件不但要具备良好的摩擦磨耗特性，而且也要具有一定的抗静电性能。在专利《新型导电聚甲醛材料及准备方法》（申请号:201310138131.1，公开号CN 103214783 A）中，发明人使用增韧型抗静电剂和导电剂复配以改进聚甲醛材料的热稳定性、导电性能和韧性以达到改善材料耐磨性能的目的，但其配方未使用耐磨改性剂，因此产品耐磨性能不甚理想。专利《碳纤维增强耐磨聚甲醛齿轮及其制备方法》（申请号:201110142559.4，公开号CN 102161812 A），以碳纤维和二硫化钼填充改性聚甲醛，其配方中二硫化钼为极性小分子，易导致聚甲醛加工过程中的分解。

在现有技术中，有关同时兼顾耐磨性和抗静电性的新型聚甲醛材料的研究大都限于POM体系内，而在POM/PTFE（聚甲醛/聚四氟乙烯）体系内几乎没有涉及。PTFE的摩擦系数很小，具有独特的自润滑性，同时具有较好、较宽的使用温度范围。为了改善复合材料的摩擦磨损性能，通常在体系中添加一定量的PTEF。但是因为PTEF与POM相容性极低，同时二者的熔融温度相差很大，使得PTEF在POM体系内应用受限。

因此，急需开发一种在POM/PTFE体系下既具有优异的耐磨损性能，又具有良好的抗静电性能的新型聚甲醛材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明目的之一在于提供一种新型耐磨、抗静电聚甲醛材料，即具有优异的耐磨损及抗静电性能，同时体系相容性好，不易发生宏观相分离，使用寿命、力学性能等符合工业应用要求。

本发明的技术目的是通过以下方案实现的，一种新型耐磨、抗静电聚甲醛材料，包括以下组分含量（重量份）：聚甲醛100份，聚四氟乙烯5-20份和抗静电剂1-10份；所述抗静电剂为聚醚改性硅油。

聚甲醛作为五大工程塑料之一，具有优良的综合性能，但也存在一些不足，如聚甲醛的冲击韧性低、稳性差、摩擦系数（0.35）较高等，这些缺点极大地限制了聚甲醛在工业上的应用范围。因此有关聚甲醛的改性的研究十分活跃。熔融共混改性就是其中的一种方法。

所谓熔融共混改性就是将不同种类的聚合物加以混合与混炼，使其性能发生变化，形成新的聚合物体系。所得到的新的聚合物体系称为聚合物共混物。聚合物共混物的各聚合物组分之间主要靠分子间作用力结合，即物理结合。

但是聚甲醛的分子链呈弱极性无分枝结构，分子链结构中既没有可以与其他聚合物反应的官能团，也难以形成氢键。聚甲醛的这种特殊的分子键结构导致聚甲醛无法与其它聚合物相容。因此，聚甲醛树脂也被认为是最难实现合金化的树脂之一。

聚四氟乙烯在聚合物中摩擦系数最低，且具有独特的自润滑性，同时具有较好、较宽的使用温度范围，因此在聚合物摩擦改性中应用较多。在聚甲醛树脂中加入聚四氟乙烯，研制耐磨高润滑的性能优良的聚甲醛合金，是聚甲醛改性的研究方向之一。

POM/PTFE复合材料有好的抗磨性，但力学性能随聚四氟乙烯含量的增加而降低。同时，聚四氟乙烯表面自由能非常低，与聚甲醛的熔融温度相差很大，使得POM/PTFE共混合金的相容性很差。POM/PTFE共混合金差的相容性导致POM/PTFE界面粘接力变差，易发生宏观相分离，直接影响聚合物合金的性能。而且聚四氟乙烯粒子很容易团聚，在高粘度的聚甲醛熔体中依靠单/双螺杆挤出机共混很难分散均匀。

在本发明中，聚醚改性硅油因其优良的抗静电性能被用来做抗静电剂施用，发明人意外的发现其能调高POM/PTFE共混合金的相容性，改善其力学性能。

聚醚改性硅油是二甲基硅油分子中的部分甲基(包括侧位和端位)被聚醚链段取代后的产物，具有特殊的吸附性和亲水性。聚醚改性硅油分子结构中具有的醚键使其与聚甲醛基体具有更好的相容性，同时聚醚改性硅油与聚四氟乙烯复配减磨效果优良。聚醚改性硅油的这些特性使其在日化、纺织、涂料等领域有着广泛的应用。聚醚改性硅油与硅油相比，抗静电性能更优良。