[发明专利]一种POM复合材料及其制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种POM复合材料及其制备方法。 

[背景技术]

聚甲醛(POM)是一种没有侧链的高熔点、高密度、结晶性线形聚合物,外观一般呈乳白色。聚甲醛具有很高的刚性和硬度,优良的耐疲劳性和耐磨耗性,较小的蠕变性和吸水性,较好的化学稳定性和电气性能,因此广泛应用于汽车零部件、工业消费品、电子电器以及农业灌溉等行业。由于聚甲醛天生具有自润滑性,因此也是一些耐磨产品如齿轮、滑轨、轴承、衬套等应用的最佳选择。 

但是一些对耐磨要求极高的领域，例如航空、航天、军工等工业领域对材料的耐磨性能和机械性能要求几近苛刻，纯的POM树脂是无法满足使用要求，需要对POM树脂进行耐磨改性，降低POM材料的摩擦系数与磨损量。传统的POM耐磨改性主要是添加一些耐磨助剂例如二硫化钼、PTFE、聚硅氧烷等，但是添加了这些耐磨助剂后，材料本身的机械性能将下降，限制了POM材料的广泛应用。 

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种摩擦系数低、耐磨性能好的POM复合材料。 

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种上述POM复合材料的制备方法。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种POM复合材料，按重量百分比由以下组分组成： 

以上所述的POM复合材料，所述POM的密度为1.40-1.42g/cm³，熔融指数为5-30g/10min(190℃/2.16kg)。 

以上所述的POM复合材料，所述的石墨烯微片是厚度为5-15nm的石墨烯微片粉体。 

以上所述的POM复合材料，所述抗氧剂为受阻酚型抗氧剂四[甲基-β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和受阻酚类型抗氧剂亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯的混合物。 

以上所述的POM复合材料，所述润滑剂为N,N′-双乙撑硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡、硅氧烷中的一种或多种。 

以上所述的POM复合材料，所述分散剂为硅酮化合物或脂肪酸衍生物或两者的混合物。 

以上所述的POM复合材料，所述甲醛吸收剂为三聚氰胺、双氰胺、尿素、酰肼中的任一种或多种。 

以上所述的POM复合材料，所述成核剂为氮化硼、纳米碳酸钙、碳酸钙、长链羧酸钠盐中的一种或几种。 

以上所述的POM复合材料，按重量百分比由以下组分组成： 

一种上述POM复合材料的制备方法，包括以下步骤： 

a：按重量配比称取POM树脂、石墨烯微片、抗氧剂、润滑剂、分散剂、甲醛吸收剂和成核剂； 

b：将称取好的POM树脂、石墨烯微片、抗氧剂、润滑剂、分散剂、甲醛吸收剂、成核剂在混合器中混合3-10分钟； 

c：将b中混合好的原料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机的温度设定如下： 

一区温度：150-180℃，二区温度：150-180℃，三区温度：160-200℃，四区温度：160-200℃，五区温度：150-180℃，六区温度：140-170℃，七区温度：140-170℃，八区温度：140-170℃，机头温度：120-160℃；真空度0.02--0.10Pa，挤出时的主机转速：300-500r/min；喂料速度：20-50r/min。挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得到上述的POM材料。 

本发明的POM复合材料与传统的POM材料相比，具有摩擦系数低、磨损量小、耐疲劳性强、比重低等特点，因此能够应用在一些负荷大、工作时间长的传动产品上。 

本发明制备的产品具有良好的综合性能，在高端传动轴套领域具有广阔的 应用前景；同时，本发明所用的制备方法对生产设备要求低，效率高，便于大规模生产。 

[具体实施方式]

在以下实施例中，POM树脂的密度为1.40-1.42g/cm³，熔融指数为8-12g/10min（190℃/2.16kg），如Ticona的DuraconM90-44。 

石墨烯微片是由石墨烯堆积而成的厚度为5-15nm的石墨烯微片粉体。如凯纳石墨烯技术有限公司的KNG-150石墨烯微片。这种石墨烯微片具有超大的形状比（直径/厚度比）和优异的润滑性能、高强度和优良的力学性能。