1.本发明属于高分子材料制备技术领域，具体地，涉及一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法。
背景技术：
2.聚甲醛(pom)又名聚氧亚甲基、缩醛树脂，是线性热塑性结晶聚合物，有“夺钢”、“赛钢”之称，综合性能优异，是五大工程塑料之一。聚甲醛比强度、比刚度均很高，成型收缩率交底，物理机械性能和加工性能均较好，能替代传统的铁、钢、铜、铝等金属材料及其合金制品，在电子电气、汽车制造、日用消费品、机械加工、医疗器械等诸多领域得到了广泛应用，但是聚甲醛在高温、高速、高负荷的环境中，摩擦因数在短时间内迅速增加，磨耗量成倍增大，此外，聚甲醛导热性能较差，也限制了其在某些领域的应用。
3.聚四氟乙烯综合性能优良，具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高润滑和良好的介电性能等诸多有点，分子间作用力较弱，分子链为螺旋形结构，分子链之间极易滑动，因而自润滑作用优良，中国专利cn102417690a公开一种聚甲醛复合材料，包括70-80重量份聚甲醛树脂、10-15重量份增韧剂、2-25重量份硅油、0.3-0.4重量份抗氧剂以及8-15重量份耐磨剂，该专利中耐磨剂即为聚四氟乙烯并且加入量较多，但是聚四氟乙烯与聚甲醛的结合力随着加入量的增加而下降，导致聚四氟烯在复合材料表面形成的滑移膜脱落，进而使得复合材料的耐磨性能降低，因此，提供一种性能好的导热耐磨聚甲醛复合材料是目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
4.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7.第一步、准备以下重量份原料：聚甲醛树脂85-95份、导热填料3-5份、改性聚四氟乙烯5-8份、聚氧化乙烯3-5份、稳定剂1-2份、抗氧剂0.5份；
8.第二步、将聚甲醛树脂、导热填料、改性聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、稳定剂和抗氧剂加入高速混合机中，混合2-10min后转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，得到导热耐磨聚甲醛复合材料，挤出造粒温度为150-180℃。
9.进一步地，导热填料由以下步骤制成：
10.步骤a1、将碳纤维和丙酮加入三口烧瓶中，升温至回流反应48h，抽滤，滤饼洗涤、干燥，得到预处理碳纤维，将预处理碳纤维和混酸溶液加入四口烧瓶中，80℃下搅拌反应2-3h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，干燥，得到氧化碳纤维，碳纤维和丙酮的用量比为1g：3-5ml，预处理碳纤维和混酸溶液的用量比为1g：3-5ml，混酸溶液由浓硫酸和浓硝酸按照体积比3:1组成，浓硫酸质量分数为95％，浓硝酸质量分为65％；
11.步骤a2、将氧化碳纤维、dmf和去离子水加入反应器中，搅拌20-40min后，加入偶联剂kh-590，升温至60-65℃搅拌反应6-8h，过滤，滤饼置于氯化铜乙醇水溶液中，搅拌2-3h，静置6-8h后，加入质量分数85％水合肼溶液，搅拌1h后，过滤，滤饼洗涤干燥，得到导热填料；氧化碳纤维、dmf、去离子水、偶联剂kh-590、氯化铜乙醇水溶液和水合肼溶液的用量比为3.5-4.2g：50-60ml：3-5ml：0.3-0.4g：50-55ml：3-5ml，氯化铜乙醇水溶液由二水合氯化铜、无水乙醇和去离子水按照用量比0.05-0.08mol：250ml：250-300ml组成。
12.进一步地，改性聚四氟乙烯由以下步骤制成：
13.将聚四氟乙烯微粉装入聚乙烯袋中，用
60
co源γ射线在空气中辐照50kgy，将辐照后的聚四氟乙烯微粉置于烧瓶中，加入全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、马来酸酐、乙酸乙酯和六水合硫酸亚铁铵(阻聚剂)和浓硫酸，超声震荡3min，通入氮气20min后密封，升温至60℃搅拌反应3-4h，反应结束后，过滤，滤饼用质量分数40％乙醇溶液洗涤后，干燥，得到改性聚四氟乙烯，辐照后的聚四氟乙烯微粉、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、马来酸酐、乙酸乙酯、六水合硫酸亚铁铵和浓硫酸的用量比为5g：0.8-1.2g：0.3-0.4g：80-100ml：0.08-0.1g：1.3-1.5ml，浓硫酸质量分数为95％。
14.进一步地，稳定剂为三聚氰胺、抗氧剂168和抗氧剂1010按照质量比1：1：1混合。
15.本发明的有益效果：
16.本发明提供一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，在聚甲醛树脂中加入了导热填料和改性聚四氟乙烯，首先利用丙酮清洗去除碳纤维表面的杂质，然后利用混酸溶液对其进行氧化处理，使其碳纤维表面的粗糙度增加和含氧基团增加，进而利用偶联剂kh-590处理，使碳纤维表面富含巯基，利用巯基与金属离子之间易形成配位关系这一性能，使其碳纤维表面负载二价铜离子，再利用水合肼还原二价铜离子，得到表面负载单质铜的碳纤维，基于碳纤维和单质铜的高导热特性，赋予复合材料优异的导热性能，而聚四氟乙烯微粉经γ射线辐照后，产生陷落自由基和过氧化物，加热激活陷落自由基和过氧化物引发全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、马来酸酐的接枝反应，使聚四氟乙烯接枝全氟烷基链和酸酐基团，全氟烷基链的存在提高复合材料的疏水性能，酸酐基团的存在提高聚四氟乙烯与聚甲醛树脂的连接性，原因在于复合材料在加工工程中，改性聚四氟乙烯表面的酸酐基团能够与聚甲醛的端活性羟基发生化学反应，减少聚四氟乙烯在减磨过程中的脱落，赋予复合材料优异的耐磨性能。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.实施例1
19.一种导热填料，由以下步骤制成：
20.步骤a1、将1g碳纤维和3ml丙酮加入三口烧瓶中，升温至回流反应48h，抽滤，滤饼洗涤、干燥，得到预处理碳纤维，将1g预处理碳纤维和3ml混酸溶液加入四口烧瓶中，80℃下搅拌反应2h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，干燥，得到氧化碳纤维，混酸溶液
由浓硫酸和浓硝酸按照体积比3:1组成，浓硫酸质量分数为95％，浓硝酸质量分为65％；
21.步骤a2、将3.5g氧化碳纤维、50mldmf和3ml去离子水加入反应器中，搅拌20min后，加入0.3g偶联剂kh-590，升温至60℃搅拌反应6h，过滤，滤饼置于氯化铜乙醇水溶液中，搅拌2h，静置6h后，加入3ml质量分数85％水合肼溶液，搅拌1h后，过滤，滤饼洗涤干燥，得到导热填料，氯化铜乙醇水溶液由二水合氯化铜、无水乙醇和去离子水按照0.05mol：250ml：250ml组成。
22.实施例2
23.一种导热填料，由以下步骤制成：
24.步骤a1、将1g碳纤维和5ml丙酮加入三口烧瓶中，升温至回流反应48h，抽滤，滤饼洗涤、干燥，得到预处理碳纤维，将1g预处理碳纤维和5ml混酸溶液加入四口烧瓶中，80℃下搅拌反应3h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，干燥，得到氧化碳纤维，混酸溶液由浓硫酸和浓硝酸按照体积比3:1组成，浓硫酸质量分数为95％，浓硝酸质量分为65％；
25.步骤a2、将4.2g氧化碳纤维、60ml dmf和5ml去离子水加入反应器中，搅拌40min后，加入0.4g偶联剂kh-590，升温至65℃搅拌反应8h，过滤，滤饼置于氯化铜乙醇水溶液中，搅拌3h，静置8h后，加入5ml质量分数85％水合肼溶液，搅拌1h后，过滤，滤饼洗涤干燥，得到导热填料，氯化铜乙醇水溶液由二水合氯化铜、无水乙醇和去离子水按照0.08mol：250ml：300ml组成。
26.实施例3
27.一种改性聚四氟乙烯，由以下步骤制成：
28.将聚四氟乙烯微粉装入聚乙烯袋中，用
60
co源γ射线在空气中辐照50kgy，将辐照后的5g聚四氟乙烯微粉置于烧瓶中，加入0.8g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、0.3g马来酸酐、80ml乙酸乙酯和0.08g六水合硫酸亚铁铵和1.3ml浓硫酸，超声震荡3min，通入氮气20min后密封，升温至60℃搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤饼用质量分数40％乙醇溶液洗涤后，干燥，得到改性聚四氟乙烯，浓硫酸质量分数为95％。
29.实施例4
30.一种改性聚四氟乙烯，由以下步骤制成：
31.将聚四氟乙烯微粉装入聚乙烯袋中，用
60
co源γ射线在空气中辐照50kgy，将辐照后的5g聚四氟乙烯微粉置于烧瓶中，加入1.2g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、0.4g马来酸酐、100ml乙酸乙酯和0.1g六水合硫酸亚铁铵和1.5ml浓硫酸，超声震荡3min，通入氮气20min后密封，升温至60℃搅拌反应4h，反应结束后，过滤，滤饼用质量分数40％乙醇溶液洗涤后，干燥，得到改性聚四氟乙烯，浓硫酸质量分数为95％。
32.实施例5
33.一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
34.第一步、准备以下重量份原料：聚甲醛树脂85份、实施例1导热填料3份、实施例3改性聚四氟乙烯5份、聚氧化乙烯3份、稳定剂1份、抗氧剂0.5份；
35.第二步、将聚甲醛树脂、导热填料、改性聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、稳定剂和抗氧剂加入高速混合机中，混合2min后转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，得到导热耐磨聚甲醛复合材料，挤出造粒温度为一区150℃，二区170℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃。
36.所述稳定剂为三聚氰胺、抗氧剂168和抗氧剂1010按照质量比1：1：1混合。
37.实施例6
38.一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
39.第一步、准备以下重量份原料：聚甲醛树脂88份、实施例2导热填料4份、实施例4改性聚四氟乙烯6份、聚氧化乙烯4份、稳定剂1.5份、抗氧剂0.5份；
40.第二步、将聚甲醛树脂、导热填料、改性聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、稳定剂和抗氧剂加入高速混合机中，混合6min后转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，得到导热耐磨聚甲醛复合材料，挤出造粒温度为一区150℃，二区170℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃。
41.所述稳定剂为三聚氰胺、抗氧剂168和抗氧剂1010按照质量比1：1：1混合。
42.实施例7
43.一种导热耐磨聚甲醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
44.第一步、准备以下重量份原料：聚甲醛树脂95份、实施例2导热填料5份、实施例3改性聚四氟乙烯8份、聚氧化乙烯5份、稳定剂2份、抗氧剂0.5份；
45.第二步、将聚甲醛树脂、导热填料、改性聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、稳定剂和抗氧剂加入高速混合机中，混合10mi n后转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，得到导热耐磨聚甲醛复合材料，挤出造粒温度为一区150℃，二区170℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃。
46.所述稳定剂为三聚氰胺、抗氧剂168和抗氧剂1010按照质量比1：1：1混合。
47.对比例1
48.将实施例5中导热填料替换成实施例1步骤a1物质，其余原料及制备过程同实施例5。
49.对比例2
50.将实施例6中的改性聚四氟乙烯替换成聚四氟乙烯，其余原料及制备过程同实施例6。
51.将实施例5-7和对比例1-2所制备的复合材料进行性能测试，测试标准如下：磨损量按照gb/t3960-2016塑料滑动摩擦磨损试验方法进行测试，导热系数按照gb/t11205-2009测定方法进行测试，测试结果如表1所示：
52.表1
53.项目磨损量(mg)导热系数w/(m
·
k)实施例52.60.24实施例62.40.25实施例72.10.27对比例12.20.20对比例24.70.25
54.由表1可以看出，相比于对比例1-2，实施例5-7所制备的聚甲醛复合材料导热性能、耐磨性能更优。
55.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。