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1、(10)申请公布号 CN 104017324 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 1 7 3 2 4 A (21)申请号 201410279167.6 (22)申请日 2014.06.20 C08L 59/00(2006.01) C08K 3/34(2006.01) C08K 5/134(2006.01) C08K 5/526(2006.01) B29B 9/06(2006.01) B29C 47/92(2006.01) (71)申请人北京化工大学 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路15 号 申请人吉林远通矿业有限公司 (72)发明人丁筠 乔辉 刘维松。
2、 李志辉 孙彦君 (74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理 有限公司 11203 代理人刘萍 (54) 发明名称 一种聚甲醛/硅藻土复合材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种有机/无机复合材料，具体 涉及一种聚甲醛/硅藻土复合材料及其制备方 法。本发明以重量百分数计，由以下原料组成：聚 甲醛为6090，硅藻土为535，抗氧剂为 0.10.5，原料的总量为100。本发明采用 聚甲醛为基体树脂，硅藻土为填料，采用合适种类 和配比的抗氧剂，在恰当的工艺条件下，使得制备 的聚甲醛/硅藻土复合材料弯曲模量和耐热性有 了大幅提升，同时降低了聚甲醛材料的生产成本； 硅藻土在聚甲醛材料方面的填充。
3、改性，进一步拓 宽了硅藻土的应用范围。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104017324 A CN 104017324 A 1/1页 2 1.一种聚甲醛/硅藻土复合材料，其特征在于：以重量百分数计，由以下原料组成：聚 甲醛为6090，硅藻土为535，抗氧剂为0.10.5，原料的总量为100，其中： 所述的抗氧剂为四甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯季戊四醇酯 (抗氧剂1010)、三2，4-二叔丁基苯基亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或者其混合物。 。
4、2.如权利要求1所述的一种聚甲醛/硅藻土复合材料，其特征在于：所述的硅藻土粒 径为550m。 3.如权利要求1所述的一种聚甲醛/硅藻土复合材料，其特征在于：所述的聚甲醛熔 融指数为525g/10min。 4.制备如权利要求1所述的一种聚甲醛/硅藻土复合材料，其特征在于，该方法按照以 下步骤进行： 步骤一，将聚甲醛在90烘干68小时； 步骤二，将硅藻土在80烘干46小时； 步骤三，将原料按照配方比例预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中： 所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚甲醛为6090，硅藻土为 535，抗氧剂为0.10.5，原料的总量为100。 步骤四，将步骤三得到的预。
5、混料加入同向平行双螺杆挤出机中进挤出造粒，其中： 所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向双螺杆，螺杆直径为25mm； 所述的双螺杆挤出机的转速为120160rpm； 所述的双螺杆挤出机加工温度为160190； 步骤五，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷，造粒，并将粒料烘干46小时。 权 利 要 求 书CN 104017324 A 1/4页 3 一种聚甲醛 / 硅藻土复合材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种有机/无机复合材料领域，具体涉及一种聚甲醛/硅藻土复合材 料及其制备方法。 背景技术 0002 聚甲醛是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有强度高、刚性好、耐磨、耐蠕 变、尺寸稳定。
6、性好等特性，其强度较为接近金属，有“超钢”“赛钢”的美誉。聚甲醛已成为世 界五大工程塑料之一，广泛应用于工业器械、汽车、电子电器、管道配件、精密仪器、建材等 领域，市场前景广阔，具有极大的经济和应用价值。目前我国聚甲醛年产能在60万吨以上， 与国外相比，我国聚甲醛生产规模较小，工业化生产的品种单一，急需开发各种高性能聚甲 醛改性料，特别是改善国产聚甲醛与国外聚甲醛相比弯曲强度、弯曲模量低的现状，提高国 产聚甲醛的产品附加值。同时聚甲醛的耐热性能也是其实用性的重要体现，因此制备高性 能低成本的增强耐热聚甲醛势在必行。 0003 目前，在对聚甲醛的改性研究中,用于填充改性的粒子常见的有碳酸钙、空心。
7、玻 璃微珠、滑石粉等。结果表明，影响复合体系性能的主要因素是填充粒子在聚甲醛中的分散 形态及其与聚甲醛间的界面粘结状况，采用适当粒径和用量的无机粒子填充改性聚甲醛， 不仅能起到增强增韧的效果，还能降低成本并赋予其特殊的性能，如耐热性能。实验研究表 明，在聚合物基体中加入无机粒子，能在很大程度上改善基体材料的性能。 0004 本硅藻土的主要成分是非晶体二氧化硅，具有质轻、孔隙率高、比表面积大、吸附 能力强、稳定性好、隔音、隔热等优点，特别是其多级有序的微孔结构在作为聚合物材料、环 保材料、室内装修材料、涂料的填料、废水处理、建筑、农业、食品饮料等方面有很高的应用 价值。硅藻土能够显著改善一些填充。
8、材料的性能，在聚合物改性中的应用前景巨大，国外有 一定的研究基础，而我国还处在起步阶段，因此根据我国硅藻土的特点，充分利用新的硅藻 土加工技术，开发硅藻土在新型材料、功能性材料等方面的应用，将为我国硅藻土行业带来 更多新的机遇。 发明内容 0005 本发明的目的在于提高现有聚甲醛材料弯曲强度、弯曲模量、热变形温度，制备一 种聚甲醛/硅藻土复合材料，同时拓宽硅藻土的应用领域，并对拓展硅藻土在其它高分子 材料中的应用有很好的借鉴与延伸作用。 0006 为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现： 0007 一种聚甲醛/硅藻土复合材料，其特征在于：以重量百分数计，由以下原料组成： 聚甲醛为60。
9、90，硅藻土为535，抗氧剂为0.10.5，原料的总量为100，其 中： 0008 所述的聚甲醛熔融指数为525g/10min； 0009 所述的硅藻土粒径为560m； 说 明 书CN 104017324 A 2/4页 4 0010 所述的抗氧剂为四甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯季戊四醇 酯(抗氧剂1010)、三2，4-二叔丁基苯基亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或者其混合 物。 0011 本发明提供的聚甲醛/硅藻土复合材料的制备方法如下：先将聚甲醛在80 100烘干68小时，硅藻土在7090烘干46小时，然后将各组分按比例配料进 行预混合，使得各原料初步混合均匀，采用双螺杆挤。
10、出机进行熔融共混，再将从双螺杆挤出 机中出来的物料进行水冷，造粒，并将粒料烘干46小时，再将粒料在注塑机中注塑成型， 制得样条。 0012 本发明与现有技术相比，有益的技术效果是： 0013 本发明的硅藻土在降低聚甲醛成本的同时，可以显著提高聚甲醛材料的弯曲强 度、弯曲模量、热变形温度，特别是对弯曲模量和热变形温度的贡献更大；硅藻土在聚甲醛 材料方面的功能改性，进一步拓宽了硅藻土的应用范围。 具体实施方式 0014 遵从上述技术方案，本发明通过下述实施例予以实现： 0015 以重量百分数计，由以下原料组成：聚甲醛为6090，硅藻土为535，抗氧 剂为0.10.5，原料的总量为100，其中： 0。
11、016 所述的聚甲醛熔融指数为525g/10min； 0017 所述的硅藻土粒径为550m； 0018 所述的抗氧剂为四甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯季戊四醇 酯(抗氧剂1010)、三2，4-二叔丁基苯基亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或者其混合 物。 0019 一种制备如上所述的聚甲醛/硅藻土复合材料的方法，该方法按照以下步骤进 行： 0020 步骤一，将聚甲醛在90烘干68小时； 0021 步骤二，将硅藻土在80烘干46小时； 0022 步骤三，将原料按照配方比例预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其 中： 0023 所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚甲。
12、醛为6090，硅藻土 为535，抗氧剂为0.10.5，原料的总量为100。 0024 步骤四，将步骤三得到的预混料加入同向平行双螺杆挤出机中进挤出造粒，其 中： 0025 所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向双螺杆，螺杆直径为25mm； 0026 所述的双螺杆挤出机的转速为120160rpm； 0027 所述的双螺杆挤出机加工温度为160190； 0028 步骤五，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷，造粒，并将粒料烘干46小 时； 0029 步骤六，将步骤五所得的粒料在注塑机中注塑成型，制得样条。然后对样条进行拉 伸强度、弯曲性能和耐热性测试。 说 明 书CN 104017324 A 3/4页 5。
13、 0030 本实验所用仪器为： 0031 双螺杆挤出机：MHS-20，昆山美弧橡塑机械有限公司； 0032 注塑机：1-90F2，东华机械有限公司； 0033 电子万能拉力机：CMT4204，美特斯工业系统(中国)有限公司； 0034 热变形、维卡软化点温度测定仪：XRW-300，承德市金建检测仪器有限公司； 0035 以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施 例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。 0036 以下实施例中，拉伸性能测试均按照ISO527-2：2012标准进行，弯曲性能测试均 按照ISO178：2001标准进行，热变形温度测。
14、试均按照ISO75-2：2013标准进行。 0037 对比例： 0038 本实施例给出一种硅藻土填充聚甲醛复合材料，以重量百分数计，由以下原料组 成：聚甲醛为99.8，抗氧剂1010为0.2，原料的总量为100。所用的双螺杆挤出机分 为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为170；二区温度为175；三区温 度为183；四区温度为183；机头温度为178。双螺杆挤出机的螺杆转速为135rpm。 0039 遵从上述制备方法制备本实施例的聚甲醛/硅藻土复合材料并且注塑成型进行 拉伸、弯曲、耐热性能测试，其测试结果如表一。 0040 实施例1： 0041 本实施例给出一种硅藻土填充聚甲醛复合。
15、材料，以重量百分数计，由以下原料组 成：聚甲醛为87.8，45m硅藻土为12，抗氧剂1010为0.2，原料的总量为100。所 用的双螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为170；二区 温度为175；三区温度为183；四区温度为183；机头温度为178。双螺杆挤出机的 螺杆转速为135rpm。 0042 遵从上述制备方法制备本实施例的聚甲醛/硅藻土复合材料并且注塑成型进行 拉伸、弯曲、耐热性能测试，其测试结果如表一。 0043 实施例2： 0044 本实施例给出一种硅藻土填充聚甲醛复合材料，以重量百分数计，由以下原料组 成：聚甲醛为73.8，45m硅藻土为26，抗氧剂10。
16、10为0.2，原料的总量为100。所 用的双螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为170；二区 温度为175；三区温度为183；四区温度为183；机头温度为178。双螺杆挤出机的 螺杆转速为135rpm。 0045 遵从上述制备方法制备本实施例的聚甲醛/硅藻土复合材料并且注塑成型进行 拉伸、弯曲、耐热性能测试，其测试结果如表一。 0046 实施例3： 0047 本实施例给出一种硅藻土填充聚甲醛复合材料，以重量百分数计，由以下原料组 成：聚甲醛为87.8，10m硅藻土12，抗氧剂1010为0.2，原料的总量为100。所 用的双螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至。
17、四区，一区温度为170；二区 温度为175；三区温度为183；四区温度为183；机头温度为178。双螺杆挤出机的 螺杆转速为135rpm。 0048 遵从上述制备方法制备本实施例的聚甲醛/硅藻土复合材料并且注塑成型进行 说 明 书CN 104017324 A 4/4页 6 拉伸、弯曲、耐热性能测试，其测试结果如表一。 0049 实施例4： 0050 本实施例给出一种硅藻土填充聚甲醛复合材料，以重量百分数计，由以下原料组 成：聚甲醛为73.8，10m硅藻土26，抗氧剂1010为0.2，原料的总量为100。所 用的双螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为170；二区 温度为。
18、175；三区温度为183；四区温度为183；机头温度为178。双螺杆挤出机的 螺杆转速为135rpm。 0051 遵从上述制备方法制备本实施例的聚甲醛/硅藻土复合材料并且注塑成型进行 拉伸、弯曲、耐热性能测试，其测试结果如表一。 0052 表一 各实施例的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量对比 0053 0054 通过表一的测试结果显示：在聚甲醛中加入硅藻土后，复合材料的拉伸强度基本 保持不变，弯曲强度与弯曲模量有了显著提高。其原因是：硅藻土本身为圆盘状或针状结 构，表面具有大量微孔，表面能大，吸附能力强，在聚甲醛熔融过程中容易吸附分子链形成 晶核，结晶时起到异相成核的作用，利于聚甲醛的结晶，使结晶度提高，进而增加了聚甲醛 的弯曲强度和弯曲模量。 0055 将硅藻土加入到聚甲醛中，显著提高了材料的耐热性能。硅藻土添加量为26时， 热变形温度提高了24.2。其原因是：耐热测试过程中聚甲醛作为基体主要承受所施加 的负荷，随着测试温度的升高，聚甲醛的链段首先开始运动，而硅藻土本身具有大量微孔结 构，吸附能力强，分散在聚甲醛基体中能有效吸附链段，阻碍聚甲醛的链段运动，从而提高 热变形温度。 说 明 书CN 104017324 A 。