[發明專利]一種內增塑抗靜電聚甲醛材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710323948.4
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107129654B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 李勇進;顧森林
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C08L59/00
• 分類號: C08L59/00;C08K5/50;C08K5/44;C08K5/42;C08K5/3445;C08K5/3432;C08K5/19;C08K5/3415
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

本發明公開一種抗靜電的聚甲醛材料及其制備方法，該聚甲醛材料為聚甲醛和離子液體的混合物。其制備方法是將聚甲醛和離子液體分別在80～120℃下真空干燥24～48h；將干燥后的聚甲醛和離子液體按質量比100：0.01～10，加入熔融混煉設備170～200℃下進行熔融混煉，得到混合物；將混合物從熔融混煉設備中出料，降至常溫，得到聚甲醛材料。本發明中聚甲醛材料具有優異的抗靜電性能，并且由于離子液體的加入可有效減小聚甲醛基體的球晶大小，從而具有一定內增塑作用，其制備方法僅需使用常用的熔融混煉設備，工業制備簡單。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，尤其涉及通過離子液體來獲得兼具抗靜電性和內增塑作用的聚甲醛材料及其制備方法。

背景技術

聚甲醛(POM，polyformaldehyde)是一種綜合性能優異的熱塑性工程塑料。因為其具有類似金屬的硬度、強度和鋼性，單位質量的強度高于大多數金屬，因此有“賽鋼”之稱。一般來說，聚甲醛具有良好的耐油性、耐腐蝕、耐化學性、耐磨自潤滑性、抗蠕變性和低吸水性、突出的耐疲勞性能。此外，其具有良好的性價比和物理改性和化學修飾的潛力，是綜合性能優異、用途極為廣泛的重要工程塑料品種。最早是由A.M.布特列羅夫報道的甲醛聚合物。美國杜邦公司于1942年首先發表了關于制造POM的專利，美國的薩拉斯尼公司在1960年成功完成了共聚甲醛的研究，并于1962年實現大規模工業化生產，定商品名為Celcon。聚甲醛作為一種非常重要的工程塑料，在世界塑料市場上占有極其重要的地位。

目前，聚甲醛的工業應用主要集中在以下幾個方面：1)用于汽車行業業，特別是對于轎車工業，改性聚甲醛所需的專用料的量是比較大的。目前國際上很多的轎車在塑料的用量上已經超過了120千克/輛，國內的一些轎車對于塑料的用量也已達到90千克/輛。由此可以預見，隨著汽車的輕量化進程的加速，塑料包括改性聚甲醛在汽車中將會有更加廣泛地應用。2)用于煤礦行業中，抗靜電阻燃型聚甲醛可主要用于煤礦用的阻燃運輸帶托輥以及其他礦用機械。我國是一個多煤的國家，已探明的煤炭儲量占世里煤炭儲量的33.8％，可采量位居第二，產量位居世界第一位，所以對于改性聚甲醛的需求量也是非常大的。3)用于計算機、通信領域，家用電腦和移動電話用戶急劇增多。僅2004年為，各種電腦對改性塑料的需求高達10萬噸；手機的消費量超過1.5億部，需用改性塑料超過6萬噸。

4)用于建筑材料領域，改性聚甲醛產品更是顯示出了廣闊的市場空間。化學建材已成為繼水泥、鋼材、木材之后第四代建筑材料，而塑料建材又是化學建材的主要組成部分。塑料建材主要包括塑料門窗、塑料管、裝飾裝修材料、隔熱保溫材料、建筑防水材料等等。建筑業和房地產業是我國國民經濟的支柱行業之一，隨著中國經濟德逐步進入全面小康社會，居民改善住房狀況的需求仍處在如火如荼的狀態。5)用于家電行業中，可以說各種家電產品中都有塑料專用料的使用，預計每年對各種塑料的需求量可超過70萬噸，而對于改性塑料的需求量超過20萬噸。隨著聚甲醛材料的逐步推廣使用，改性聚甲醛必將憑借其優異的性能占領這一廣闊市場。

值得關注的是，在上述聚甲醛材料的廣泛應用中，有三方面的內容需要在研發聚甲醛材料中得到考慮：第一，聚甲醛材料的穩定性。第二，聚甲醛材料的抗靜電性。第三，聚甲醛材料的結晶性。諸如，聚甲醛分子鏈上以-C-O-雜鏈形式連接，端基部分為鍵能較弱的半縮醛基(-OCH₂OH)，分解活化能較小，在熱、氧、光、化學物質等條件激活下，聚甲醛的端基易發生斷裂。分子鏈斷裂產生的自由基又會攻擊聚甲醛主鏈，很容易發生不斷重復的脫甲醛反應，導致鏈式降解，致使材料性能急劇下降。聚甲醛的體積電阻率一般為10¹³-10²⁰Ω·cm，具有優良的電氣絕緣性，但同時材料在使用過程中難免會通過摩擦、接觸等方式逐漸積累電荷，一旦帶上電荷，便很難消除。而這些電荷的積聚是產生火災、爆炸和電擊等災害的根源。此外，聚甲醛分子鏈結構較為規整，結晶度高且結晶速度較快，易于形成大球晶結構，導致晶體之間缺陷嚴重，因而韌性較差，缺口沖擊強度低，且在成型過程中制品因冷卻收縮率大，難于精密成型，限制了聚甲醛在高精密器件領域的應用，因此必須對聚甲醛進行改性。