CN103772895A - 一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料及其制备方法，材料组分的质量比为：聚甲醛40～60wt%，芳纶纤维40～60wt%，偶联剂0.2～0.6wt%,抗氧剂0.3～0.6wt%，润滑剂1.0～2.0wt%。其加工工艺：先将聚甲醛、偶联剂、抗氧剂、润滑剂进行共混；然后将共混物加入到双螺杆挤出机内通过特制模头进行熔融挤出，加工温度在170～200℃；将连续芳纶纤维进行预热干燥处理；再将连续芳纶纤维通过特制模头，在模头内与树脂熔体汇合，在模头内经过一段距离后连续芳纶纤维束被树脂熔体完全浸渍，并同时从特制模头口出来；最后经过冷却、干燥、切粒，即可得到连续芳纶纤维增强聚甲醛材料。该方法工艺简单，生产设备容易操作，产品性能优良。

Description

一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种增强聚甲醛材料，特别是连续芳纶纤维增强聚甲醛材料及其制备方法，属于高分子材料领域。 
背景技术
聚甲醛是一种表面光滑、有光泽的硬而细密的材料，强度、刚度高，弹性好，减磨耐磨性好。聚甲醛力学性能优异，且随温度变化小，比强度、比刚度与金属十分接近。同时聚甲醛具有优异的电绝缘性，几乎不受温度和湿度的影响，介电常数和介电损耗在很宽的温度、湿度和频率范围内变化很小，耐电弧性极好，并可在高温下保持。其优异的综合性能，使其被广泛应用于汽车工业、机械制造业、电子电器、家用电器、精密仪器等诸多领域。由于聚甲醛材料对缺口敏感性大，使其应用受得到一定的限制。通过加入芳纶纤维对其进行改性，有效的改善了其冲击韧性，同时使其它力学性能得到大幅提高，大大扩宽了该材料的应用范围。 
发明内容
由于芳纶纤维的韧性极佳，用常规生产工艺无法对其进行剪切，生产难度大，导致其在改性塑料方面受到限制。本发明提供了一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料的制备方法，有效解决了常规生产工艺中存在的技术问题。 
本发明的制备方法包括以下步骤： 
（1）、将原材料聚甲醛、偶联剂、抗氧剂、润滑剂按配方质量百分比例加入到混合机内，在常温下进行均匀混合；
（2）、将上述混合后的物料加入到挤出机料桶内，通过双螺杆挤出机进行熔融挤出。挤出机机筒加工温度设定为170～200℃，主机螺杆转速为200～220r.min-1,主喂料转速为10～15r.min-1；
（3）、将连续芳纶纤维束先通过敞开式烘箱进行干燥处理，烘箱温度为80～90℃，然后把连续芳纶纤维从特制挤出机模头穿过，同时挤出机开始进行熔融挤出。在模头内，连续芳纶纤维与完全熔融的树脂汇合，连续芳纶纤维在模头内被强行分散开的同时完全浸渍在熔融树脂内。经过一段距离后从特制模头出来后，经过喷淋式水冷装置进行冷却，再经风机对料条进行干燥处理，在牵引机的牵引下，将料条送入到切粒机内进行切粒，即生成出连续芳纶纤维增强聚甲醛材料。具体生产工艺流程如附图1所示。
下面通过具体的实施例对本发明专利进行具体描述： 
实施例1：
按照质量百分比，将60份共聚聚甲醛， 0.2份KH-550偶联剂，0.2份受阻酚类抗氧剂，0.4份亚磷酸酯类抗氧剂，1份硬脂酸类润滑剂共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。把40份连续连续芳纶纤维1313通过烘箱干燥处理，烘箱温度为85℃，再把连续芳纶纤维从挤出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为170～200℃，挤出机共设八段，第一段和第二段为175℃，第三段和第四段为185℃，其它几段为195℃，主机螺杆转速为210r.min-1,主喂料转速为12r.min-1。熔融树脂在模头内将连续芳纶纤维完全浸渍后从模头挤出，再经过冷却、风干、牵引、切粒，即可得到连续芳纶纤维增强聚甲醛材料。
实施例2： 
按照质量百分比，将60份共聚聚甲醛， 0.5份KH-550偶联剂，0.2份受阻酚类抗氧剂，0.4份亚磷酸酯类抗氧剂，1份硬脂酸类润滑剂共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。把40份连续连续芳纶纤维1414通过烘箱干燥处理，烘箱温度为85℃，再把连续芳纶纤维从挤出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为170～200℃，挤出机共设八段，第一段和第二段为175℃，第三段和第四段为185℃，其它几段为195℃，主机螺杆转速为210r.min-1,主喂料转速为12r.min-1。熔融树脂在模头内将连续芳纶纤维完全浸渍后从模头挤出，再经过冷却、风干、牵引、切粒，即可得到连续芳纶纤维增强聚甲醛材料。
实施例3： 
按照质量百分比，将60份均聚聚甲醛， 0.5份KH-550偶联剂，0.2份受阻酚类抗氧剂，0.4份亚磷酸酯类抗氧剂，1份硬脂酸类润滑剂共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。把40份连续连续芳纶纤维1313通过烘箱干燥处理，烘箱温度为85℃，再把连续芳纶纤维从挤出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为170～200℃，挤出机共设八段，第一段和第二段为175℃，第三段和第四段为185℃，其它几段为195℃，主机螺杆转速为210r.min-1,主喂料转速为12r.min-1。熔融树脂在模头内将连续芳纶纤维完全浸渍后从模头挤出，再经过冷却、风干、牵引、切粒，即可得到连续芳纶纤维增强聚甲醛材料。
实施例4： 
按照质量百分比，将60份均聚聚甲醛， 0.5份KH-550偶联剂，0.2份受阻酚类抗氧剂，0.4份亚磷酸酯类抗氧剂，1份硬脂酸类润滑剂共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。把40份连续连续芳纶纤维1414通过烘箱干燥处理，烘箱温度为85℃，再把连续芳纶纤维从挤出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为170～200℃，挤出机共设八段，第一段和第二段为175℃，第三段和第四段为185℃，其它几段为195℃，主机螺杆转速为210r.min-1,主喂料转速为12r.min-1。熔融树脂在模头内将连续芳纶纤维完全浸渍后从模头挤出，再经过冷却、风干、牵引、切粒，即可得到连续芳纶纤维增强聚甲醛材料。
材料按下列标准进行检测： 
1、缺口冲击强度试验按DIN EN ISO 179-1进行；
2、拉伸强度试验按DIN EN ISO 527-2进行；
3、弯曲强度试验按DIN EN ISO 178进行；
4、玻纤含量试验按DIN EN ISO 1172进行。
采用本发明方法生产的连续芳纶纤维增强聚甲醛材料性能如下表所示： 
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
缺口冲击强度(KJ/m2) 14.3 13.1 18.2 16.4
拉伸强度(MPa) 164.5 153.2 198.8 184.5
弯曲强度(MPa) 218.6 203.7 264 249.6
弯曲模量(MPa) 11062 9897 11520 11370
纤维含量（%） 41.2 39.6 40.8 39.8
 附图说明：图1是具体生产工艺流程图；图2是附图1中各标记的含义。

Claims (6)

1.一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料，其主要特征在于配方体系中各组分的质量百分含量为：聚甲醛40～60wt%，芳纶纤维40～60wt%，偶联剂0.2～0.6wt%,抗氧剂0.3～0.6wt%，润滑剂1.0～2.0wt%。
2.根据权利要求1所述的一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料，其特征在于：制备此种材料的设备为本公司自主设计的特殊结构的浸润式挤出机模头，该模头设有加热装置，可防止由于模头温度低而降低熔融树脂流动性，有效提高了纤维浸润效果，解决了纤维浸润不完全的现象，同时纤维走向与挤出料条方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料，其特征在于：所述的连续芳纶纤维直径为10～15μm，造粒后，芳纶纤维与料粒等长，长度为15～25mm，纤维有效长径比可达到1000～2500，纤维沿轴线方向平行排列，所用芳纶纤维为对位芳纶纤维1414、间位芳纶纤维1313中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料，其特征在于：用此方法生产的连续芳纶纤维增强聚甲醛材料与常规短切玻纤增强材料相比，其材料力学性能可提高40%。
5.根据权利要求1所述的一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料，其特征在于：所述的聚甲醛为均聚聚甲醛、共聚聚甲醛中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种连续芳纶纤维增强聚甲醛材料，其特征在于：所述的偶联剂为单一硅烷类偶联剂；抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类中的一种或多种的组合；润滑剂为硬脂酸类、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸丁酯类中的一种或多种的组合。
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