一种可提升聚甲醛性能的有机硅母粒的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种可提升聚甲醛性能的有机硅母粒的制备方法。

背景技术：

1、聚甲醛(pom)具有耐磨好、自润滑性好、抗疲劳性优异等特点，且机械性能接近金属材料，为五大工程塑料之一。由于聚甲醛具有优良的摩擦磨损特性，故在机械、电子电气等领域被广泛用来制作具有自润滑性能的机械零部件，且有不断增长的趋势。但随着办公用具自动化及音像设备等的高性能化，其机械装置也越来越复杂，普通聚甲醛已难于满足精密机械、电子电器等动力传导零部件高速、高压、高温、轻量化的要求。同时，也存在冲击韧性低、缺口敏感性大、热稳定性差、摩擦系数较高等缺点，从而极大地限制了pom在各领域的应用。因此，业界开展了较为广泛的针对pom进行复合改性的研究，以满足各种特殊使用要求。

2、目前，pom耐磨改性主要的方式有在聚甲醛中添加ptfe粉末、硅酸钙、二硫化钼等以提高其摩擦磨耗性能。但是，常规改良pom摩擦磨损性能的方法，尽管在一定程度上可以改善pom的摩擦磨损性能，但也会因此带来一系列新的问题。使用有机高分子类化合物作为润滑剂(例如ptfe)，如果添加量较小，则对pom摩擦磨损性能的改良效果较差，而添加量过大则易使pom材料产生层状剥离，引起力学性能下降和加工性能劣化，而且会造成产品成本太高。而用无机润滑剂改良pom的摩擦磨损性能(如mos2)则易引起pom热稳定性下降，成型时会产生较多模垢。添加有机润滑油，虽然改良效果较为显著，但添加润滑油往往会引起一系列的问题，如容易在挤出过程中因打滑而造成生产效率下降，在注射过程中因打滑而造成计量时间过长，以致使pom因滞留时间过长而发生剧烈分解，使制品强度降低、外观变差，而且在使用过程中易因润滑油的析出而造成污染等。此外，pom分子链极性弱，与大多数聚合物相容性差。因此，开发一种能改善pom耐磨，又提高其韧性且保持高清强度的聚合物具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种可提升聚甲醛性能的有机硅母粒的制备方法，以实现在改善pom耐磨性能的同时保证其力学性能。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可提升聚甲醛性能的有机硅母粒，以质量份计，包括如下原料：主耐磨润滑剂30-60份、有机载体30-60份、相容剂1-5份、助耐磨润滑剂0.1-0.3份、催化剂0.01-0.06份、减磨剂1-8份、消声降噪剂0.5-2份。

3、另一方面，本技术方案还提供一种可提升聚甲醛性能的有机硅母粒的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一、将主耐磨润滑剂和助耐磨润滑剂中的端氢硅油加入到密炼机中密炼，得混合料；

5、步骤二、将催化剂加入到混合料中，在密炼机中反应交联，而后将助耐磨润滑剂中的羟基硅油加入反应；

6、步骤三、将步骤二所得产物与相容剂、有机载体、消声降噪剂和减磨剂混合均匀；

7、步骤四、将混合后的混合原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒；

8、步骤五、将造粒得到的聚甲醛用耐磨增韧有机硅助剂母粒干燥均化，得到产品。

9、优选的，作为一种改进，主耐磨润滑剂为甲基乙烯基硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶的分子量为400,000-600,000，乙烯基摩尔含量为0.04-0.20％。

10、优选的，作为一种改进，甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.15-0.20％。

11、优选的，作为一种改进，助耐磨润滑剂为端氢硅油、羟基硅油、长链烷基硅油和苯基硅油中的至少一种。

12、优选的，作为一种改进，助耐磨润滑剂为端氢硅油和羟基硅油的混合物，所述端氢硅油为全含氢端氢硅油和部分含氢端氢硅油按质量比6:4混合的混合物。

13、优选的，作为一种改进，有机载体为pom、abs或pe中的一种；相容剂为接枝abs或接枝pe，枝接率为1％；减磨剂为ldpe-g-乙烯基三乙氧基硅烷，接技率为1％；催化剂为氯铂酸或铂络合物；消声降噪剂为无机纳米碳酸钙、氮化硼或滑石粉中的至少一种。

14、优选的，作为一种改进，步骤一中，密炼的条件为时间为1h，温度为30-70℃，密炼机速度为50-80hz。

15、优选的，作为一种改进，步骤四中，双螺杆挤出条件为：双螺杆挤出机1区温度50～90℃，2～11区温度165～230℃，机头温度180～195℃，主机螺杆转速200～400rpm。

16、本方案的原理及优点是：本技术方案中，针对现有技术中普通聚甲醛已难于满足精密机械、电子电器等动力传导零部件高速、高压、高温、轻量化的要求，而常规改良pom摩擦磨损性能的方法，尽管在一定程度上可以改善pom的摩擦磨损性能，但也会因此带来一系列新的问题。针对此，发明人对有机硅母粒的配方及制备工艺进行了优化升级，旨在实现在改善pom耐磨性能的同时保证其力学性能，拓宽pom的应用领域。在技术研发过程中，助耐磨润滑剂的选择是本技术方案的难点之一，本技术方案通过端氢硅油和羟基硅油的比例来控制好硅油的si-h结构，结合控制催化剂、硅油用量，否则交联过度不利于分散和提升韧性，交联度达不到又不利耐磨。端氢硅油比例过低时，交联度偏低，达不到理想耐磨。羟基硅油比例过低时，交联度过高，不利于分散和冲击提升。此外，本方案通过催化剂，使端氢硅油、羟基硅油和甲基乙烯基硅橡胶进行选择性交联，从而提高有机硅母粒的耐磨和耐冲击。

17、1、本技术方案中，加入有机硅耐磨润滑剂在催化剂作用下得到的润滑产物，其分子链结构与pom分子链结构相似。有机硅产品是以硅-氧(si-o)键为主链结构，pom以硅-氧(c-o)键为主链结构，c与si位于元素周期表同一主族，原子结构相似，性质接近，所以有机硅润滑剂与pom能很好地相容。有机硅表面张力低，降低了pom分子间力，同时耐磨润滑剂分子基团的结构决定了其在加工过程中会在pom制件表面产生一层润滑膜，因此，本发明的有机硅助剂母粒对聚甲醛既能起到内润滑，又能起到外润滑的作用，提高pom的加工效率，降低pom的摩擦系数。

18、2、本技术方案中，有机硅母粒制备过程中，通过控制端氢硅油和羟基硅油的比例，从而控制助耐磨润滑剂体系中的全含氢和部分含氢的比例，可确保得到的交联有机硅的韧性和强度对pom的机械性能起到很好的平衡提升作用。si-h基数量少会导致活性点少，反应活性不够；si-h基数量过多则会致使它们彼此靠得太近，不能完全发挥它们应有的活性；另一方面，在活性氢质量分数一定的情况下，si-h基的增加会使含氢硅油的黏度升高，也会降低其反应活性。由此可知，每个分子链结构中si-h基比例要合理控制，才能使甲基乙烯基硅橡胶的交联度达到理想的状态。本发明的聚甲醛加工有机硅母粒，其结构为核壳机构，该结构在受外界冲击时，具备多重缓冲效应，加入到pom树脂基体时，可大幅提高其冲击韧性、提高pom基体材料耐磨损性能及强度。

19、3、本技术方案中，消声降噪剂为超细无机粉体，加入到pom基材中，其制品在摩擦过程中能起到消音降噪的作用。

20、4、本技术方案中，相容剂的加入能更好地提高助剂母粒与pom的相容性，减少pom力学性能的降低。

21、5、本技术方案中，减磨剂能进一步提高pom的耐磨损性能，降低摩擦系数；接枝型pe聚合物，使其支链能与pom相结合，从而使塑料制件表面形成一层pe膜且不与pom分层。该产品既有pe的耐磨性能，又具有pom的机械性能，适用于pom耐磨。同时pe表面硬度低在摩擦时声音较小，可起到消音降噪的作用。

22、6、通过实验验证，将本技术方案制备而成的有机硅母粒，以0.5％比例加入到pom中，能达到以下有益效果：

23、(1)pom的摩擦系数从0.5下降到0.15以下；

24、(2)磨损率从0.18％下降到0.05％；

25、(3)缺口冲击强度提高40％以上；

26、(4)在大幅提升冲击强度和摩擦磨损性能的情况下，拉伸强度仅仅下降2％；

27、(5)制件在摩擦过程中由刺耳噪音改善到无噪音。