[发明专利]一种具有高热稳定性的聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种具有高热稳定性的聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD及其制备方法，尤其涉及一种通过环糊精与热塑性聚氨酯的协同作用来获得同时兼具高热稳定性和优异力学性能的聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD及其制备方法。

背景技术

聚甲醛(POM)因具有优良的综合性能而被广泛应用，其主要优点包括强度高，刚性好，硬度大，耐溶剂性和耐蚀性优良，且成型加工性能良好等，因此是十分理想的工程塑料之一。然而，由于特殊的分子结构，其热稳定性较差，在熔融加工期间会发生降解，从而产生大量的甲醛气体，不但污染环境，危害人类健康，且易被氧化为甲酸，并导致聚甲醛发生酸解，使得材料性能进一步下降。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种兼有塑料的加工工艺性能和橡胶的物理机械性能，耐磨、耐油、耐低温、耐辐射性能尤为优良的一种弹性体。因此TPU常被用于对POM进行改性。然而，单独组分的TPU对POM进行加工性能的改性效果甚微。一般地，弹性体TPU改性POM表现出韧性大幅增加，但是强度和刚性则明显下降。此外，聚酯型热塑性聚氨酯弹性体虽然可提高POM的热稳定性，但由于TPU自身的降解温度比较低，且与POM相近，故提高其用量并不能使降解温度进一步提高。因此，单独通过TPU来提高POM的热稳定性这一方法仍然存在一定的局限性。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高热稳定性的聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD。

本发明具有高热稳定性的聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD为共混物，该共混物包括聚甲醛（作为基体）、聚氨酯（作为添加剂）和环糊精（作为添加剂）；聚甲醛、聚氨酯和环糊精的质量比为100：1～16：0.5～2；

作为优选，聚甲醛、聚氨酯和环糊精的质量比为100：5：0.5；

本发明的另一个目的是提供制备上述聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术手段包括以下步骤：

步骤(1).将聚甲醛、聚氨酯及环糊精分别在80~110℃下真空干燥48～72h；

步骤(2).将干燥后的聚甲醛、聚氨酯及环糊精按质量比为100：1～16：0.5～2，加入到熔融混炼设备中，于180～200℃下进行熔融混炼，得到混合物；

所述的熔融混炼设备为密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机；

如将干燥后的聚甲醛、聚氨酯及环糊精加入密炼机进行熔融混炼，预混时密炼机的转子速度为10～30rpm/min，熔融混炼1～2min，然后将转子速度提升至45～75rpm/min，熔融混炼5～10min；

如将干燥后的聚甲醛、聚氨酯及环糊精加入单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混炼，喂料时螺杆挤出机的螺杆速度为10～20rpm/min，挤出时将螺杆速度提升至45～75rpm/min；

步骤(3).将混合物从熔融混炼设备中出料，降至常温并结晶，得到高热稳定性的聚甲醛复合物POM-TPU-β-CD。

作为优选，所述的聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯弹性体；

作为优选，步骤(2)中干燥后的聚甲醛、聚氨酯及环糊精按质量比为100：5：0.5加入到熔融混炼设备进行熔融混炼。

本发明的有益效果是：

本发明创新性地将TPU和环糊精作为添加剂成功地对POM进行了改性，表现出三方面的优点：（1）由于TPU自身的降解温度比较低，增加其添加量不能进一步提高聚甲醛的耐热温度，而加入环糊精之后，其热稳定性却能得到大幅提高；这在之前从未有过报道；（2）此外，此种聚甲醛复合物在保证一定强度的同时断裂伸长率有大幅提高，可满足实际需要；（3）所有组分均是商品化产品，于实验室简单实现。

本发明选择TPU和环糊精协同作用的原因如下：（1）虽然添加TPU可以提高聚甲醛的热稳定性，但是效果甚微；而加入环糊精之后，热稳定性却得到大幅提高；（2）由于弹性体改性聚甲醛时强度和刚性会有所下降，故同时加入环糊精之后，可降低TPU的使用量，因而能在一定程度上保障聚甲醛复合物的力学性能。

本发明中TPU的氨基可有效吸收POM降解时放出的甲醛和甲酸，因此TPU可在一定程度上提高POM的热稳定性；而环糊精的空腔，即使形成包合物，仍然可以吸附聚甲醛分解时释放的甲醛气体，因此可以大幅提高聚甲醛的耐热温度。

本发明的聚甲醛复合物极大提高了聚甲醛的热稳定性，且保证了材料优异的力学性能，可以应用在汽车工业、建筑、电子电器等等领域。

附图说明