[发明专利]聚甲醛组合物、用于制造的方法和由其制备的制品

说明书

背景技术

众所周知，聚甲醛(POM)，也称为聚缩醛，是在各种应用中特别有用的工程材料。聚甲醛通常显示出优异的机械性质、抗疲劳性、抗磨性、耐化学性、润滑性和可模制性。包含聚甲醛的组合物在通过通常用于热塑性材料的挤出、压塑、注塑、吹塑、旋转模制、熔融纺丝、冲压和热成型技术制备制品中是特别有用的。由这样的组合物制备的成品制品拥有前述期望的与聚甲醛相关的性质，并且因此用于构建广泛技术范围的模制部件，例如，在汽车、工业/机械、消费商品和电/电子应用中。

在多种应用中，通常重要的是，聚甲醛组合物具有良好的机械性质，包括韧度和刚度，尤其是在暴露于热时。未增强的聚甲醛组合物通常具有良好的屈服伸长率和耐磨损性，但是可能具有不足的刚度，特别是在升高的温度下。通常将添加剂例如矿物填料和纤维状增强剂用于改善聚合物组合物的物理性质。当将增强剂并入聚甲醛组合物中时，可能以其它材料性质(包括例如，耐磨损性和延性)为代价得到增加的冲击强度。因此，期望的是提供具有平衡的物理性质的聚甲醛组合物。特别感兴趣的是这样的聚甲醛组合物，其具有高冲击强度而不导致其它性质的显著降低，迄今为止这是使用常规聚甲醛组合物不可能实现的。

优化模量-冲击平衡指的是具有其中冲击强度在对模量的影响最小或没有影响的情况下得到显著增加的性质组合的组合物。此外，聚甲醛组合物的其它实用(enabling)性质，包括热性质，是在模量-冲击平衡的组合物中无法预期实现的。具有这些期望的性质的聚甲醛复合材料已经是大量研究和研发的课题。优化机械和热性质已经大量聚焦在通过例如为填料上浆、官能化聚合物基体和使复合材料相容(通过添加剂或共聚物)调节聚合物基体与填料组分之间的界面相互作用。

虽然如此，持续存在对于除了良好的总机械性质和热稳定性之外还具有高冲击强度的增强的聚甲醛组合物的需求。

简要说明

如本文所公开的，聚甲醛组合物包含50-90wt％的聚甲醛；10-50wt％的玻璃纤维，其中聚甲醛与玻璃纤维的重量的总和为100wt％；和1-小于4.0wt％的(甲基)丙烯酸类聚合物添加剂，基于聚甲醛与玻璃纤维的总重量计。

制造聚甲醛组合物的方法包括熔融组合组合物的组分，和挤出组分。

制品包含聚甲醛组合物。制品可以汽车组件、纺织品机械组件或工程组件。

聚甲醛组合物的模制样品包含玻璃纤维和1-小于4wt％的(甲基)丙烯酸类聚合物添加剂，模制样品的平均拉伸模量为8.5GPa或更大并且平均拉伸强度为130MPa或更大，例如130GPa或更大，根据ISO 527/2012测量。

通过详细说明示例上述和其它特征。

详细说明

本文描述了具有高冲击强度而不影响模量(刚度)和热性质(热变形温度)的聚甲醛组合物。组合物包含聚甲醛、增强性玻璃纤维和(甲基)丙烯酸类聚合物添加剂。令人惊奇地发现，以指定的量使用特定的(甲基)丙烯酸类聚合物添加剂可以赋予增强的聚甲醛组合物改善的冲击强度，同时维持平衡的机械和热性质。在(甲基)丙烯酸类聚合物添加剂的存在下组合物的摩擦性质也得到改善。

如本文所用的，聚甲醛包括均聚物、共聚物或这些物质的组合。聚甲醛包含甲醛结构重复单元(-CH₂O-)作为主要组成单元。

聚甲醛均聚物可以通过聚合甲醛或甲醛同等物，例如甲醛的环状低聚物制备。在示例性实施方案中，聚甲醛均聚物可以具有末端羟基基团，其可以封端以形成例如酯或其它基团。对均聚物来说另外的端基可以包括但不限于，乙酸酯和甲氧基基团。

聚甲醛共聚物可以包含一种或多种得自共聚单体的单元，所述共聚单体可以包括导致具有2-12个连续碳原子的醚单元并入聚合物链中的缩醛和环状醚。当组合物包括聚甲醛共聚物时，共聚单体的量通常不大于20wt％，例如，不大于15wt％，例如，约2wt％。示例性共聚单体包括环氧乙烷、环氧丁烷和1,3-二氧戊环。聚甲醛共聚物是通常的无规共聚物，但是可以为嵌段共聚物、接枝共聚物等等。共聚物可以通过例如用羧酸(例如，乙酸、丙酸或丁酸)酯化来在链端稳定。

聚甲醛可以通过添加适当量的分子量调节剂和通过使用阳离子聚合催化剂来通过阳离子聚合获得。可施用的分子量调节剂、阳离子聚合催化剂、聚合方法、聚合设备、聚合后催化剂减活、用于稳定通过聚合制备的粗聚甲醛共聚物的末端的方法等等通常是已知的，并且其中任一者可以用于制备本发明的聚甲醛。