[发明专利]一种兼具高强度和抗静电性的聚甲醛材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种兼具高强度和抗静电性的聚甲醛材料，所述的聚甲醛材料包含聚甲醛、离子液体和炭黑，所述的聚甲醛与离子液体、炭黑的质量比为100:(0.1‑10):(0.1‑5)。本发明也提供了一种使用离子液体与炭黑共同填充聚甲醛以获得兼具抗静电性和优异力学性能的聚甲醛复合物及其制备方法。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种兼具高强度和抗静电性的聚甲醛材料及其制备方法。

背景技术

聚甲醛(POM)具有强度高，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优良的性能，因此是十分理想的工程塑料之一，在工业中具有十分广泛的应用。然而，聚甲醛同时也具有优良的电气绝缘性，其体积电阻率一般为1013-1020Ω·cm，聚甲醛材料在使用过程中难免会通过摩擦、接触等方式逐渐积累电荷，一旦带上电荷，便很难消除。而这些电荷的积聚是产生火灾、爆炸和电击等灾害的根源。此外，聚甲醛分子链结构较为规整，结晶度高且结晶速度较快，易于形成大球晶结构，导致晶体之间缺陷严重，因而韧性较差，缺口冲击强度低，且在成型过程中制品因冷却收缩率大，难于精密成型，限制了聚甲醛在高精密器件领域的应用，因此必须对聚甲醛进行改性。

现今对聚甲醛的抗静电改性也有了很多研究，河南大学龚春红等人将炭黑、导电云母、导电钛白粉和金属镍粉对聚甲醛进行改性，虽然可以在一定程度上改善聚甲醛的抗静电性能，但会使得材料失去透明性，并对材料的力学性能以及热稳定性也会产生较大影响。四川大学周涛等人使用共使用共混聚醚酰胺嵌段共聚物来制备抗静电型聚甲醛，虽提高了聚甲醛一定的抗静电性与缺口冲击强度，但其抗静电效果并不显著，并且共聚物加入量较大，使其拉伸以及弯曲强度都有所下降。

基于上述论述可知，目前聚甲醛的抗静电性差和韧性差的问题，严重限制了聚甲醛产品的使用，对这一类产品的应用也产生了负面的不确定因素，亟待进行技术改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种使用离子液体与炭黑共同填充聚甲醛以获得兼具抗静电性和优异力学性能的聚甲醛复合物及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一方面提供了一种兼具高强度和抗静电性的聚甲醛材料，所述的聚甲醛材料包含聚甲醛、离子液体和炭黑，所述的聚甲醛与离子液体、炭黑的质量比为100:(0.1-10):(0.1-5)。

在本发明的聚甲醛材料中，聚甲醛材料的球晶尺寸为1μm-250μm，进一步优选为50μm-100μm，比如，65μm，75μm，85μm。聚甲醛材料的球晶尺寸过大，如超过120μm会导致其断裂伸长率和冲击强度降低；球晶尺寸过小，如小于30μm，聚甲醛材料屈服强度和模量降低。本发明提供的聚甲醛材料的球晶尺寸优选在50-100μm之间能够兼顾材料的韧性和强度。

在一些具体的实施方式中，所述的炭黑的粒径为10nm-50nm，优选为20nm-40nm，比如，25nm，30nm，35nm。将添加的炭黑粒径控制在10nm-50nm之间，避免了炭黑颗粒过小或过大导致团聚而影响材料的导电性和强度。

在本发明中，所述的离子液体中的阳离子选自季膦类阳离子、季铵类阳离子、咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、吡咯类阳离子或哌啶类盐离子；

所述的离子液体中阴离子为(CF₃SO₂)₂N^-、PF₆^-、BF₄^-、Br^-、Cl^-、I^-、NO₃^-或CF₃CO^2-；

其中，所述的离子液体中的阳离子优选为季膦类阳离子；