一种高性能耐磨pom复合材料及制备方法
阅读说明：本技术 一种高性能耐磨pom复合材料及制备方法 (High-performance wear-resistant POM composite material and preparation method thereof ) 是由 李建敏 郑家豪 刘明 谢飞 于 2021-01-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法,属于高分子材料领域。本发明的一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法,通过硅烷偶联剂对MoS-2进行预处理改性,以增强纳米MoS-2分散性,再引入至POM树脂中,有效的提高POM树脂耐磨性能。本发明的一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法,显著提高了POM复合材料的耐磨性能,制备工艺简单,周期短、成本低、绿色环保,且易实现批量化生产要求。(The invention discloses a high-performance wear-resistant POM composite material and a preparation method thereof, belonging to the field of high polymer materials. The invention relates to a high-performance wear-resistant POM composite material and a preparation method thereof, wherein a silane coupling agent is used for coupling MoS 2 Performing pretreatment modification to enhance the nano MoS 2 And the dispersibility is realized, and the POM resin is introduced into the POM resin, so that the wear resistance of the POM resin is effectively improved. Book (I)The high-performance wear-resistant POM composite material and the preparation method thereof provided by the invention have the advantages that the wear-resistant performance of the POM composite material is obviously improved, the preparation process is simple, the period is short, the cost is low, the POM composite material is green and environment-friendly, and the requirement of batch production is easy to realize.)
[技术领域]
本发明涉及一种高分子材料技术领域，尤其涉及一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法。
[背景技术]
聚甲醛(POM)是五大工程塑料之一，具有良好的自润滑性、尺寸稳定性、绝缘性，广泛应用于工业传动齿轮、家用电器领域、汽车领域。但是在特定条件下对于产品有很高的耐磨要求下，现有POM材料的耐磨性能无法完全满足严苛条件下的使用要求。通过引入纳米MoS2材料能够有效提高POM材料的耐磨性能，但是纳米MoS2材料易发生团聚现象，导致分散不均，影响POM材料的耐磨性能和力学性能。因此，本专利通过对MoS2进行预处理后再引入至POM材料中，显著降低纳米MoS2的团聚效应，从而提高POM材料的耐磨性能和力学性能。
[
发明内容
]本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高性能耐磨POM复合材料，其特征在于，按照重量百分比，包含以下组分：
优选地，所述的POM树脂为通用型树脂。
优选地，所述的抗氧剂为受阻酚与亚磷酸酯按照质量比1：1复配。
优选地，所述的受阻酚类抗氧剂优先选择抗氧剂1098及1010，亚磷酸酯类抗氧剂优先选择抗氧剂168。
优选地，所述的润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌的一种或两种组合。
优选地，所述的纳米MoS2使用硅烷偶联剂处理。
优选地，所述的纳米MoS2处理过程包括：称取一定量的纳米MoS2加入到乙醇溶液中，再加入一定量的硅烷偶联剂KH550，将上述混合溶液超声处理3～5h后，在60～80℃条件下恒温搅拌3～5h，冷却后分离，100℃～130℃真空干燥箱处理1～2小时，得到处理后的纳米MoS2。
优选地，所述的MoS2与硅烷偶联剂KH550的质量比为1.25～4。
优选地，所述的一种高性能耐磨POM复合材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将POM在100～110℃下真空干燥4～5小时；
步骤二：按照上述比例称取原料并在高速搅拌机中混合均匀，混合过程温度低于80℃，混合时间为8～10min；
步骤三；将步骤二中混合均匀后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经过熔融挤出、造粒；其中，双螺杆挤出机的温度设定值为：一区温度160～170℃，二区温度170～180℃，三区温度180～190℃，四区温度180～200℃，五区温度180～200℃，六区温度180～200℃，七区温度180～200℃，八区温度180～200℃，机头温度：180～200℃；螺杆转速控制在200～350r/min。
[有益效果]
采用本发明的提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法，通过硅烷偶联剂改性纳米MoS2，有效改善了纳米MoS2的团聚现象，提高了纳米MoS2在POM树脂中的分散能力，显著提高了POM复合材料的耐磨性能。
(2)本发明的一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法，制备工艺简单，成本低、制备周期短、绿色环保，易实现批量化生产要求。
[
具体实施方式
]
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例和对比例中，所用到的原料及制备方法如下所述：
实施例1：
一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法，首先使用硅烷偶联剂KH550对纳米MoS2进行改性处理，称取5g纳米MoS2加入到150ml乙醇溶液中，再加入2g的硅烷偶联剂KH550。超声波处理3小时；将得到的溶液在60℃恒温搅拌2小时，冷却后分离，然后在100℃真空干燥箱处理1小时，得到改性后的纳米MoS2。
随后，按重量百分比称取POM树脂89.3wt％，处理后的纳米MoS2材料10wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168分别为0.1wt％，润滑剂硬脂酸锌0.5wt％加入到高速搅拌机混合均匀，混合过程中控制高速搅拌机温度不超过80℃，混合时间为10min，将混合均匀的物料投入双螺杆挤出机料斗中，设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，主机螺杆转速为300r/min。材料经过双螺杆挤出机熔融共混挤出、水槽冷却、风干切粒，得到高性能耐磨POM复合材料。
实施例2：
本实施例与实施例1实施方案基本一致，不同的是，MoS2改性过程中，恒温搅拌温度设定为80℃，真空干燥时间设定为2h。此外，各原料重量百分比为POM树脂87.1wt％，处理后的纳米MoS2材料12wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168添加量分别为0.2wt％，润滑剂使用硬脂酸钙，添加量为0.4wt％；设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，190℃，190℃，190℃。
实施例3：
本实施例与实施例1实施方案基本一致，不同的是，MoS2改性过程中，纳米MoS2与硅烷偶联剂KH550使用量分别为10g和8g，恒温搅拌温度设置为70℃，真空干燥时间设定为2h；此外，各原料按照重量百分比分别称取POM树脂88.1wt％，处理后的纳米MoS2材料11wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168添加量分别为0.2wt％，设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，190℃，190℃，190℃，190℃，190℃，190℃，主机螺杆转速为350r/min。
实施例4：
本实施例与实施例1实施方案基本一致，不同的是，MoS2改性过程中，纳米MoS2与硅烷偶联剂KH550使用量分别为7g和3g，恒温搅拌温度设定为80℃，真空干燥时间设定为2h；各原料按照重量百分比分别称取POM树脂90.1wt％，处理后的纳米MoS2材料9wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168添加量分别为0.2wt％；设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，185℃，185℃，190℃，190℃，190℃，190℃，主机螺杆转速为350r/min。
实施例5：
本实施例与实施例1实施方案基本一致，不同的是，MoS2改性过程中，纳米MoS2与硅烷偶联剂KH550使用量分别为7g和4g，恒温搅拌温度设定为75℃，真空干燥时间设定为2h；各原料按照重量百分比分别称取POM树脂89.3wt％，处理后的纳米MoS2材料10wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168添加量分别为0.2wt％，润滑剂硬脂酸锌0.3wt％，设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，185℃，185℃，185℃，190℃，190℃，185℃，主机螺杆转速为350r/min。
对比例1：
将POM树脂88.4wt％，未处理的纳米MoS2材料11wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168添加量分别为0.1wt％，润滑剂硬脂酸锌0.4wt％加入到高速搅拌机混合均匀，混合温度不高于80℃，混合时间为10min；将混合均匀的物料投入到长径比为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机料斗中，设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，185℃，190℃，190℃，185℃，主机螺杆转速为350r/min。材料经过双螺杆挤出机熔融共混挤出、水槽冷却、风干切粒，得到高性能耐磨POM复合材料。
对比例2：
对MoS2进行改性预处理，称取7g纳米MoS2加入到150ml乙醇溶液中，在加入4g的硅烷偶联剂KH550。超声波处理3小时；将得到的溶液在75℃恒温搅拌2小时，冷却后分离，然后在100℃真空干燥箱处理2小时，得到处理后的纳米MoS2。将POM树脂89.3wt％，处理后的纳米MoS2材料10wt％，主抗氧剂1098与辅抗氧剂168添加量分别为0.2wt％，润滑剂硬脂酸锌0.3wt％加入到高速搅拌机混合均匀，混合温度不高于80℃，混合时间为10min；将混合均匀的物料投入到长径比为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机料斗中，设定挤出机料斗到模头的各段温度分别为160℃，170℃，180℃，180℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃，185℃，主机螺杆转速为350r/min。材料经过双螺杆挤出机熔融共混挤出、水槽冷却、风干切粒，得到高性能耐磨POM复合材料。
对实施例1～5及对比例1～2中的相关力学性能和耐磨性能进行测试，结果如表1所示，引入经硅烷偶联剂处理后的MoS2后，制备的POM复合材料的力学性能和耐磨性能均得到了有效提升。此外，通过对比实施例5与对比例2可以看出，当双螺杆挤出机设定温度超出本发明要求工艺范围后，对比例2制备出的POM复合材料力学性能及耐磨性能均出现大幅下降。本发明的一种高性能耐磨POM复合材料及制备方法制备工艺简单、周期短、成本低、绿色环保，通过硅烷偶联剂对纳米MoS2进行改性，提高MoS2的分散性，显著提高了POM复合材料的力学性能和耐磨性能，能够满足POM复合材料实现批量化生产的要求。
表1 POM复合材料测试数据
以上所述的本发明的具体实施方式，其目的在于能够更好解释本发明，但是上述实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。在上述说明的实施基础上还可以进行其他形式的变化或者变动，这里无法穷举所有实施方式，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的其他形式的变化或者变动均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
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