一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料及其制备工艺的制作方法

本发明属于改性聚甲醛材料，特别涉及一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料及其制备工艺。

背景技术：

1、在我国煤矿井下设备中液压支架是综采设备的重要组成部分，它通过本身的立柱和千斤顶能可靠有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区。目前井下液压支架的工作介质还是以乳化液为主，而在实际生产中由于一些生产事故或者设备的维修更换过程中会发生大量的乳化液泄露污染地下水给煤矿安全环保生产带来严峻挑战。为此可以使用纯水作为液压支架立柱及千斤顶的液压动力介质，降低生产成本。

2、由于乳化液有着良好的润滑效果，过去很长一段时间煤矿液压支架立柱及千斤顶中作为润滑介质广泛使用，当下也正在逐步被水介质取代。纯水存在润滑性差的问题，如果只是更换润滑介质密封件不变扔应用于纯水介质的液压系统中会加大密封件与缸筒内壁与活塞杆的摩擦，加剧磨损；降低密封系统的使用寿命，影响设备的稳定运行，降低生产效率。

3、目前油缸导向环常用材料为聚甲醛和酚醛夹布材料。传统的聚甲醛纯料虽具有一定的刚性和自润滑性，但是在负载较高时往往不能满足液压油缸的使用要求，会在瞬时导致导向环被压溃，进而引起油缸系统的失效；酚醛夹布因其优异的抗压性能在重载油缸上备受青睐，但是酚醛夹布为热固性材料，不仅生产环境恶劣，污染严重，而且报废部件也不能再次回收利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料及其制备工艺，该材料具有强度高、抗压、低摩擦系数、耐磨、可回收利用的特性；

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料及其制备工艺，包括如下重量份的各组分：

4、基体树脂70-90份，增强纤维4-30份，润滑剂0.1-2份，抗氧剂0.3-1.6份，耐磨剂1-10份，成核剂0.1-1.3份；

5、其中，基体树脂为部分封端的聚甲醛树脂。

6、优选的，所述聚甲醛树脂的封端率为40-60％。

7、优选的，所述增强纤维为短切碳纤维；所述短切碳纤维由碳纤维长丝经上浆短切制得，其中上浆剂为聚氨酯类上浆剂，上浆剂含量为1.5％-2％。

8、优选的，所述润滑剂为脂肪酸酯、芥酸酰胺、硅酮粉或ebs蜡中的一种或者几种。

9、优选的，所述抗氧剂为立体受阻酚类抗氧剂；

10、优选的，抗氧剂为抗氧剂245；

11、优选的，耐磨助剂为ptfe、mos2或石墨中的一种或者几种；

12、优选的，所述成核剂为六方氮化硼粉料。

13、一种根据上述所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料的制备工艺，包括以下步骤：

14、1)将六方氮化硼在真空干燥箱中50-80℃烘干4h；

15、2)将步骤1)干燥后的六方氮化硼粉料、聚甲醛树脂和抗氧剂以1:20-30:0.1的比例进行混合，混合后加入双螺杆挤出机挤出造粒，得到物料1；

16、3)将步骤2)得到的物料1在100℃下干燥4h，使得干燥后的物料1含水率低于0.3％；

17、4)将润滑剂、剩余的抗氧剂和耐磨助剂混合，得到物料2；

18、5)将物料1、剩余的聚甲醛树脂、物料2和碳纤维喂入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融剪切塑化，挤出颗粒料，双螺杆挤出机的转速为：240∽300r.p.m之间，温度范围为：165∽200℃。

19、优选的，所述步骤2)中，双螺杆挤出机的转速为150-180r/min，温度为163-173℃。

20、优选的，所述步骤5)中，将物料1和剩余的聚甲醛树脂通过主喂料口喂入双螺杆挤出机；将物料2通过粉剂喂料口喂入双螺杆挤出机；将碳纤维通过侧喂料口喂入双螺杆挤出机。

21、本发明通过部分封端的聚甲醛树脂作为基料，可保留聚甲醛的反应活性，在挤出造粒过程中可以与碳纤维表面技术及发生化学反应，增加化学键合作用，界面结合力更好，有更高的强度和耐高温特性；同时将六方氮化硼以母粒的形式喂料，使其在改性物料中的分散更加均匀，有效提高改性物料的刚性，六方氮化硼为六方晶体结构，作为成核剂，能够有效提升改性聚甲醛材料的耐磨性。

22、本发明材料与聚甲醛纯料相比具有抗压强度高、摩擦系数低、更耐磨损、使用寿命更长的特点；与热固性酚醛夹布材料相比，本发明纤维改性材料为热塑性材料，为环保材料，无废水废气，可反复加工。

23、本发明材料具有刚韧平衡、摩擦系数低、耐磨性好、承压能力好的特性；更高的使用寿命，满足煤矿纯水液压支架在井下各种工况下的使用，延长导向环更换时间，提高生产效率。

技术特征：

1.一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分：

2.根据权利要求1所述的一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料及其制备工艺，其特征在于，所述聚甲醛树脂的封端率为40-60％。

3.根据权利要求1所述的一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料及其制备工艺，其特征在于，所述增强纤维为短切碳纤维；所述短切碳纤维由碳纤维长丝经上浆短切制得，其中上浆剂为聚氨酯类上浆剂，上浆剂含量为1.5％-2％。

4.根据权利要求1所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸酯、芥酸酰胺、硅酮粉或ebs蜡中的一种或者几种。

5.根据权利要求1所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，所述抗氧剂为立体受阻酚类抗氧剂。

6.根据权利要求1所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，耐磨助剂为ptfe、mos2或石墨中的一种或者几种。

7.根据权利要求1所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，所述成核剂为线性羧酸钙盐或六方氮化硼粉料。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，所述步骤2)中，双螺杆挤出机的转速为150-180r/min，温度为163-173℃。

10.根据权利要求8所述的高强度高耐磨改性聚甲醛材料，其特征在于，所述步骤5)中，将干燥后的物料1和剩余的聚甲醛树脂通过主喂料口喂入双螺杆挤出机；将物料2通过粉剂喂料口喂入双螺杆挤出机；将碳纤维通过侧喂料口喂入双螺杆挤出机。

技术总结
本发明涉及一种高强度高耐磨改性聚甲醛材料，包括如下重量份的各组分：基体树脂70‑90份，增强纤维4‑30份，润滑剂0.1‑2份，抗氧剂0.3‑1.6份，耐磨剂1‑10份，成核剂0.1‑1.3份；其中，基体树脂为部分封端的聚甲醛树脂。本发明通过部分封端的聚甲醛树脂作为基料，可保留聚甲醛的反应活性，在挤出造粒过程中可以与碳纤维表面技术及发生化学反应，增加化学键合作用，界面结合力更好，有更高的强度和耐高温特性。

技术研发人员：张强,郑芳芳,贺茂勇,刘卯,刘冰肖,边成祥,秦小博,刘少锋
受保护的技术使用者：山西泰宝密封技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/4