本发明涉及聚合物复合材料技术领域，具体讲是一种汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料的制备方法。
背景技术：
聚甲醛（pom）是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，具有良好的耐腐蚀性、耐油性、耐化学性、耐磨自润滑性、耐蠕变性及突出的耐疲劳性，是工程塑料中力学性能最接近金属的树脂品种之一，被广泛应用于汽车、电子电器工业、精密机械、纺织配件等领域。尤其是应用于制备汽车空调执行器的齿轮，然而汽车空调执行器的齿轮对高模量、静音、低摩擦系数均有较高的要求，研发出兼具上述性能的聚甲醛复合材料具备重要的意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料的制备方法，所制备的复合材料用于制备汽车空调执行器齿轮时具备高模量、静音、低摩擦系数的特点。
本发明的技术解决方案如下：一种汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）首先将纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉混合均匀后加入60-70℃的硅烷偶联剂、n,n-二甲基乙酰胺与水的混合液中搅拌2-24h，然后抽滤、洗涤，干燥，制得经接枝处理的纳米氧化石墨粉与纳米凹凸棒土粉的混合粉；
2）将步骤1）制备的混合粉与纳米聚四氟乙烯粉混合均匀后加入330-500℃的螺杆挤出机中挤出造粒，研磨成平均粒度为100-300μm的母料；
3）将步骤2）制备的母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，螺杆机的温度为180-200℃。
作为优选，所述纳米聚四氟乙烯粉、纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的平均粒径为30-100nm。
作为优选，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的质量比为1︰0.05-0.5，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的总质量与硅烷偶联剂的质量之比为1︰1.5-3.5；
作为优选，所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为0.8-2wt%，n,n-二甲基乙酰胺的浓度为3-12wt%；
较佳地，聚甲醛树脂为均聚聚甲醛树脂；
作为优化，所述混合粉与纳米聚四氟乙烯粉的质量比为1︰15-30；
较佳地，所述母料与聚甲醛树脂的质量比为1︰1-80；
本发明的有益效果是：本发明采用纳米氧化石墨粉、聚四氟乙烯提高了聚甲醛的低摩擦系数、静音性能，同时采用纳米凹凸棒土进一步提高其模量，但解决它们分散性能是有效激发它们对聚甲醛改性效果的关键，本发明利用硅烷偶联剂对纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土进行接枝处理，硅烷偶联剂是一类分子中同时具有两种不同化学性质官能团的有机硅化合物，它能够在无机材料与有机物之间形成牢固的化学键，在提高复合材料性能上有显著的效果，为了有效提升无机材料在聚合物中的分散，本发明利用特定浓度范围的硅烷偶联剂以及挤出条件来首先将纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉均匀分散于聚四氟乙烯中制得100-300μm的母料，然后将母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，实现了改性材料的均匀分散，进而实现了其高模量、静音、低摩擦系数的优良性能。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例一
按照以下步骤制备汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料：
1）首先将平均粒径为100nm纳米氧化石墨粉、平均粒径为100nm纳米凹凸棒土粉以1︰0.5的质量比混合均匀后加入60-70℃的由硅烷偶联剂、n,n-二甲基乙酰胺与水组成的混合液中搅拌24h，所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为0.8wt%，n,n-二甲基乙酰胺的浓度为3wt%；然后抽滤、洗涤，干燥，制得经接枝处理的纳米氧化石墨粉与纳米凹凸棒土粉的混合粉；其中，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的总质量与硅烷偶联剂的质量之比为1︰1.5；
2）将步骤1）制备的混合粉与平均粒径为50nm纳米聚四氟乙烯粉混合均匀后加入330-500℃的螺杆挤出机中挤出造粒，研磨成平均粒度为300μm的母料；其中，所述混合粉与纳米聚四氟乙烯粉的质量比为1︰15；
3）将步骤2）制备的母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，螺杆机的温度为180-200℃；所述母料与聚甲醛树脂的质量比为1︰50。
实施例二
按照以下步骤制备汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料：
1）首先将平均粒径为50nm纳米氧化石墨粉、平均粒径为50nm纳米凹凸棒土粉以1︰0.5的质量比混合均匀后加入60-70℃的由硅烷偶联剂、n,n-二甲基乙酰胺与水组成的混合液中搅拌24h，所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为0.8wt%，n,n-二甲基乙酰胺的浓度为3wt%；然后抽滤、洗涤，干燥，制得经接枝处理的纳米氧化石墨粉与纳米凹凸棒土粉的混合粉；其中，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的总质量与硅烷偶联剂的质量之比为1︰1.5；
2）将步骤1）制备的混合粉与平均粒径为50nm纳米聚四氟乙烯粉混合均匀后加入330-500℃的螺杆挤出机中挤出造粒，研磨成平均粒度为300μm的母料；其中，所述混合粉与纳米聚四氟乙烯粉的质量比为1︰15；
3）将步骤2）制备的母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，螺杆机的温度为180-200℃；所述母料与聚甲醛树脂的质量比为1︰80。
实施例三
按照以下步骤制备汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料：
1）首先将平均粒径为80nm纳米氧化石墨粉、平均粒径为80nm纳米凹凸棒土粉以1︰0.05的质量比混合均匀后加入60-70℃的由硅烷偶联剂、n,n-二甲基乙酰胺与水组成的混合液中搅拌12h，所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为2wt%，n,n-二甲基乙酰胺的浓度为12wt%；然后抽滤、洗涤，干燥，制得经接枝处理的纳米氧化石墨粉与纳米凹凸棒土粉的混合粉；其中，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的总质量与硅烷偶联剂的质量之比为1︰2.5；
2）将步骤1）制备的混合粉与平均粒径为50nm纳米聚四氟乙烯粉混合均匀后加入330-500℃的螺杆挤出机中挤出造粒，研磨成平均粒度为300μm的母料；其中，所述混合粉与纳米聚四氟乙烯粉的质量比为1︰20；
3）将步骤2）制备的母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，螺杆机的温度为180-200℃；所述母料与聚甲醛树脂的质量比为1︰60。
实施例四
按照以下步骤制备汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料：
1）首先将平均粒径为80nm纳米氧化石墨粉、平均粒径为80nm纳米凹凸棒土粉以1︰0.05的质量比混合均匀后加入60-70℃的由硅烷偶联剂、n,n-二甲基乙酰胺与水组成的混合液中搅拌12h，所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为2wt%，n,n-二甲基乙酰胺的浓度为12wt%；然后抽滤、洗涤，干燥，制得经接枝处理的纳米氧化石墨粉与纳米凹凸棒土粉的混合粉；其中，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的总质量与硅烷偶联剂的质量之比为1︰2.5；
2）将步骤1）制备的混合粉与平均粒径为30nm纳米聚四氟乙烯粉混合均匀后加入330-500℃的螺杆挤出机中挤出造粒，研磨成平均粒度为100μm的母料；其中，所述混合粉与纳米聚四氟乙烯粉的质量比为1︰20；
3）将步骤2）制备的母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，螺杆机的温度为180-200℃；所述母料与聚甲醛树脂的质量比为1︰80。
实施例五
按照以下步骤制备汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料：
1）首先将平均粒径为50nm纳米氧化石墨粉、平均粒径为80nm纳米凹凸棒土粉以1︰0.05的质量比混合均匀后加入60-70℃的由硅烷偶联剂、n,n-二甲基乙酰胺与水组成的混合液中搅拌12h，所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1wt%，n,n-二甲基乙酰胺的浓度为6wt%；然后抽滤、洗涤，干燥，制得经接枝处理的纳米氧化石墨粉与纳米凹凸棒土粉的混合粉；其中，纳米氧化石墨粉、纳米凹凸棒土粉的总质量与硅烷偶联剂的质量之比为1︰2.5；
2）将步骤1）制备的混合粉与平均粒径为50nm纳米聚四氟乙烯粉混合均匀后加入330-500℃的螺杆挤出机中挤出造粒，研磨成平均粒度为300μm的母料；其中，所述混合粉与纳米聚四氟乙烯粉的质量比为1︰20；
3）将步骤2）制备的母料与聚甲醛树脂混合均匀后，加入螺杆挤出机中挤出造粒制得汽车空调齿轮用聚甲醛复合材料，螺杆机的温度为180-200℃；所述母料与聚甲醛树脂的质量比为1︰60。采用本实施例制备的复合材料制备成表面光滑的测试块进行性能检测，测试结果如下：洛氏硬度131，静摩擦系数0.157。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。