一种聚甲醛树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子新材料技术领域，尤其涉及一种聚甲醛树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚甲醛是一种高结晶度、高熔点的热塑性工程塑料，其物理机械性能优良，具有强 度高、刚性好、抗冲击性强、耐疲劳、耐磨、尺寸稳定、自润滑和耐溶剂等特性，因此成为工程 塑料中机械性能最接近金属材料的品种之一。
[0003] 聚甲醛玻璃化转变温度（_40°C )较低，在常温下其非晶区部分的分子链可以自由 运动，因此其制件产品具有非常好的耐磨自润滑效果。由于聚甲醛的耐磨润滑特性，其可用 于车用轴承材料，以降低轴承转动的扭矩。但普通聚甲醛尚不能满足需求，还需对其产品进 行改良，以进一步降低其摩擦系数。
[0004]目前，汽车领域的减震器压力轴承一般是由尼龙、聚甲醛或聚丙烯注塑而成。近年 来，由于聚甲醛具有良好的价格优势，使其在各大领域迅速占领市场份额。因此，开发新的 车用轴承耐磨聚甲醛迫在眉睫。本发明涉及一种车用轴承耐磨聚甲醛专用料，专门应用于 汽车减震器压力轴承等领域。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题在于提供一种耐磨性能与机械性能较好的聚甲醛树脂及 其制备方法。
[0006] 有鉴于此，本申请提供了一种聚甲醛树脂，包括：
[0007]
[0008] 优选的，所述PE接枝聚合物耐磨剂为MODIPER A1401耐磨剂。
[0009]优选的，所述助剂包括0?Iwt%~2wt%的抗氧剂和0?Iwt%~2wt%的吸醛剂。
[0010] 优选的，所述抗氧剂选自抗氧剂1010和抗氧剂245中的一种或两种；所述吸醛剂 选自三聚氰胺、双氰胺、已二酸二酰肼和聚酰胺中的一种或多种。
[0011] 优选的，所述纳米碳酸钙的粒径为15nm~40nm。
[0012] 优选的，所述辅助耐磨助剂选自聚甲醛、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量 聚乙烯、丙橡胶、单甘脂、二硫化钼、硅酮母料、季戊四醇四硬脂酸酯和相容剂中的多种组 分。
[0013] 优选的，所述聚甲醛的含量为75wt%~90wt%。
[0014] 优选的，所述PE接枝聚合物耐磨剂的含量为6wt%~12wt%。
[0015] 优选的，所述辅助耐磨助剂的含量为3. 2wt%~4. Owt%。
[0016] 本申请还提供了一种聚甲醛树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0017] 将73wt%~92. 3wt%的聚甲醛、5wt%~15wt%的PE接枝聚合物耐磨剂、2wt%~ 5wt%的辅助耐磨助剂、0. 2wt%~4wt%的助剂和0. 5wt%~3wt%的纳米碳酸钙混合，得 到混合料；
[0018] 将所述混合料熔融混合后挤出，再进行干燥，得到聚甲醛树脂。
[0019] 本申请提供了一种聚甲醛树脂，其包括：73wt%~92. 3wt%的聚甲醛、5wt%~ 115wt%的PE接枝聚合物耐磨剂、2wt%~5wt%的辅助耐磨助剂、0? 2wt%~4wt%的助剂 和0. 5wt%~3wt%的纳米碳酸|丐，本申请通过添加接枝型PE聚合物耐磨剂，使其支链能与 聚甲醛结合，从而使聚甲醛树脂表面形成一层PE膜且不与聚甲醛分层，同时辅助耐磨助剂 改善了耐磨助剂和聚甲醛的界面效果，增强了两者之间的相容性，从而使聚甲醛树脂同时 具有较好的耐磨性能与机械性能，使聚甲醛树脂适用于汽车耐磨轴承。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明聚甲醛树脂耐磨机理图；
[0021] 图2为本发明聚甲醛树脂生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0022] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0023] 本发明实施例公开了一种聚甲醛树脂，包括：
[0024]
[0025] 本申请利用PE耐磨性能优于POM的原理，采用PE接枝型聚合物耐磨剂，使其支链 能与POM相结合，从而使聚甲醛树脂表面形成一层PE膜且不与POM分层，使聚甲醛树脂既 有PE的耐磨性能，又有POM的机械性能，适用于汽车耐磨轴承。
[0026] 在聚甲醛树脂中，所述聚甲醛作为主体材料，其含量为73wt%~92. 3wt% ;若其 含量过多，则相应的PE接枝聚合物耐磨剂和辅助耐磨助剂的含量降低，会导致最终得到的 耐磨聚甲醛树脂润滑性降低，摩擦系数增大，达不到改善聚甲醛（POM)耐磨的目的。本申 请所述聚甲醛的含量优选为75wt%~90wt%，在实施例中，所述聚甲醛的含量更优选为 78wt % ~85wt % D
[0027] 本申请所述PE接枝聚合物耐磨剂优选为MODIPERA1401，其是一种嫁接的聚合 物，由聚乙烯作为主链，苯乙烯（ST)、丙烯腈（AN)或少量ST和AN的聚合物PSAN作为一个 分支聚合物，即ST与AN是接枝到A1401分子链上的一个支链，PSAN也可以是接枝到A1401 分子链上的一个支链；其中PSAN与LDPE的质量比优选为（50:50)~（80:20)。所述PE接 枝聚合物耐磨剂其支链与聚甲醛（POM)相结合，使塑料制件表面形成一层聚乙烯（PE)膜且 不与POM分层，使聚甲醛树脂既有PE的耐磨性能，又具有POM的机械性能，适用于汽车耐磨 轴承。本申请所述PE接枝聚合物耐磨剂的含量为5wt%~15wt%，在实施例中，所述PE接 枝聚合物耐磨剂更优选为6wt%~12wt%。
[0028]PE接枝聚合物耐磨剂的耐磨机理如图1所示，PE接枝聚合物不同于普通PE，其 与POM相容性好，不会使POM材料产生分层剥离现象，不会引起力学性能下降和加工性能劣 化，同时PE接枝聚合物的支链ST/AN部分能与POM的C-O-键相结合。摩擦时，在分子作用 力下，在制件表面形成摩擦性能优于POM的PE膜，而在下面形成机械性能优异的POM层，使 得产品既有PE的耐磨性能，又具有POM的机械性能。
[0029] 按照本发明，所述聚甲醛树脂中还包括辅助耐磨助剂，其能够改善耐磨助剂和聚 甲醛的界面效果，增强两者之间的相容性，提高材料的自润滑效果和耐磨损性能。本申请 所述辅助耐磨助剂选自聚甲醛（POM)、聚四氟乙烯（PTFE)、高密度聚乙烯（HDPE)、超高分子 量聚乙烯（UHMffPE)、丙橡胶EPDM、单甘脂GMS、二硫化钼、硅酮母料、季戊四醇四硬脂酸酯 (H476)和相容剂中的多种组分，所述辅助耐磨剂优选为上述组分按比例造粒后再加入至聚 甲醛树脂中。本申请所述辅助耐磨助剂的含量为2wt %~5wt %，在实施例中，所述辅助耐 磨助剂的含量优选为3. 2wt %~4. Owt %。
[0030] 本申请所述PE接枝聚合物耐磨剂和辅助耐磨助剂的含量过多，会导致最终得到 的耐磨聚甲醛树脂的耐热性能降低、刚性及强度也降低，从而使得由聚甲醛树脂制备的制 件的使用寿命较低。
[0031] 纳米碳酸钙能够使聚甲醛树脂制品在摩擦过程中起到降噪的作用。本申请所述纳 米碳酸钙的粒径优选为15~40nm，其粒径过小则其在POM树脂中不易分散，形成团聚现象， 从而引起的应力集中效应较大，使得产品的性能下降；纳米碳酸钙的粒径过大，则只具有矿 物填充作用，对于POM的球晶尺寸变化和结晶度的变化影响不大，达不到成核剂的作用，从 而起不到耐磨降噪的目的。本申请所述纳米碳酸钙的含量为0. 5wt%~3wt%，在实施例 中，所述纳米碳酸1丐的含量优选为Iwt %~2. 5wt %。本申请所述纳米碳酸|丐的含量过多， 则会导致最终得到的耐磨聚甲醛树脂的耐热性能提高，刚性及强度也提高，但是树脂的润 滑性能降低，摩擦系数增大，达不到耐磨及消音的目的。
[0032] 本申请所述聚甲醛树脂中还包括常用的助剂，本申请所述助剂优选包括 0.1 wt %~2wt %的抗氧剂和0.1 wt %~2wt %的吸醛剂；所述抗氧剂选自抗氧剂1010和抗 氧剂245中的一种或两种；所述吸醛剂选自三聚氰胺、双氰胺、已二酸二酰肼和聚酰胺中的 一种或多种。
[0033] 本申请还提供了聚甲醛树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0034] 将73wt%~92. 3wt%的聚甲醛、5wt%~15wt%的PE接枝聚合物耐磨剂、2wt%~ 5wt%的辅助耐磨助剂、0. 2wt%~4wt%的助剂和0. 5wt%~3wt%的纳米碳酸钙混合，得 到混合料；
[0035] 将所述混合料熔融混合后挤出，再进行干燥，得到聚甲醛树脂。
[0036] 在制备聚甲醛的过程中，本申请首先进行了原料的初步混合，为了使原料混合均 匀，本申请优选先将聚甲醛、PE接枝聚合物耐磨剂和辅助耐磨助剂在高速混合机中混合，然 后再将助剂和纳米碳酸钙加入至上述混合料中混合。
[0037] 按照本发明，在得到混合料之后，则将所述混合料进行熔融混合与挤出造粒。上述 过程优选在双螺杆挤出机中进行，加工工艺优选为：双螺杆挤出机1区温度50~90°C，2~