一种高润滑性聚甲醛材料、含有该材料的产品及注塑工艺的制作方法

本技术涉及聚甲醛材料，更具体地说，它涉及一种高润滑性聚甲醛材料、含有该材料的产品及注塑工艺。

背景技术：

1、聚甲醛（pom）是一种没有侧链、综合性能优异的通用工程塑料。pom分子链规整性好，结晶度较高，具有较高的强度和硬度，是塑料中比刚度与比强度最为接近金属的速率之一。pom还拥有优异的拉伸强度、弯曲强度、耐腐蚀性、抗蠕变性和自润滑的性能。因其独特的性能，已被广泛应用于精密机械、汽车、机床、电子等领域代替有色金属。但是随着材料技术的发展和应用需求的提高，纯pom制件在高速、高负荷场下作为摩擦件使用时，由于得不到充分润滑，摩擦热不能及时导出，引起制品变形、磨损加速等问题，故聚甲醛的改性品种不断出现。

2、普通的pom被用作承担动力传动的零部件时，一般只能在低速、低负荷条件下使用。为了使pom能在高负荷、高速、高温、高压等苛刻条件下工作，就必须对pom摩擦磨损性能进行进一步的改良，使其具有更好的自润滑性和耐磨耗性，同时具有较高的临界pv值和较高的刺耳噪音发生负荷。改良pom摩擦损耗性能的报道有很多，归纳起来主要包括以下五种方法：1）添加聚四氟乙烯（ptfe）、聚乙烯（pe）、超高分子量聚乙烯（uhmwpe）等自身摩擦系数较低的结晶性高分子材料；2）添加玻纤、碳纤等纤维状材料；3）添加硅油、矿物油、油脂等润滑油及润滑剂类；4）添加mos2、石墨等无机粉类润滑材料；5）利用接枝、嵌段等手段在pom分子链上引入具有润滑性的链段。

3、ptfe、pe这类高分子润滑材料能够改善聚甲醛摩擦磨损性能是由于其在滑动过程中，摩擦界面上形成了低剪切强度的转移膜，减小了摩擦阻力和对磨面对聚甲醛基体的磨损作用。除ptfe、pe外，像丁腈橡胶、乙丙橡胶等软质橡胶以及聚醚醚酮、聚醚酰亚胺等工程塑料虽然不能减少聚甲醛的摩擦系数，但是前者可以降低其磨损率和摩擦噪声，后者则可以提高其力学性能和耐热性。

4、用聚合物填充改性聚甲醛存在的最大问题是复合体系的相容性。聚甲醛分子主链为规整的—c—o—结构，既无侧基又无功能性基团，这种结构造成聚甲醛与其它聚合物相容性极差，给改性工作带来巨大困难。这在pom/ptfe体系中体现的尤为明显。ptfe的加入会使聚甲醛的力学性能和加工性能恶化，例如，ptfe的添加量为10%时，pom的拉伸强度下降8%-10%。这是因为聚甲醛分子链结构非常规整，具有较高的结晶度，因而赋予了材料优异的力学性能，而ptfe的加入，一定程度上破坏了这种结晶结构，使得其力学性能有不同程度的降低。

技术实现思路

1、为了改善ptfe与pom相容性较差，易导致聚甲醛力学性能下降的缺陷，本技术提供一种高润滑性聚甲醛材料、含有该材料的产品及注塑工艺。

2、为实现上述技术目的，本技术提供一种高润滑性聚甲醛材料，采用如下的技术方案：

3、一种高润滑性聚甲醛材料，包括如下重量份数的组分：聚甲醛100份、改性聚四氟乙烯10-15份、稻壳粉5-10份、稻壳灰0.5-6份、木质素纤维2-8份、抗氧剂0.1-1份；

4、所述改性聚四氟乙烯为聚四氟乙烯经过萘钠处理液浸渍处理得到。

5、优选的，所述聚四氟乙烯的浸渍时间为3-5min。

6、优选的，所述稻壳粉的粒径为60-80目。

7、通过采用上述技术方案，采用对聚四氟乙烯表面改性处理的方式，提高聚四氟乙烯与聚甲醛的相容性，从而提高聚甲醛复合材料的机械性能和摩擦磨损性能；此外，采用其他填料替代部分聚四氟乙烯，降低聚四氟乙烯易导致聚甲醛机械强度下降的风险，其中稻壳含有40%左右的粗纤维素，包括木质素和纤维素，且含有较高的灰分和硅石，具有坚硬、耐摩擦等特点，将其加入到聚甲醛复合材料中，可以替代部分ptfe，减少ptfe的含量，改善高含量ptfe与聚甲醛相容性差和破坏聚甲醛分子链结晶结构而导致聚甲醛复合材料机械强度下降的缺陷。稻壳灰为稻壳粉经过碳化、灰化得到，其硅成分含量提升较大，将其替代部分稻壳粉作为增强填料，同时可以进一步提升聚甲醛的耐磨性。

8、优选的，所述稻壳灰由如下步骤制备得到：采用盐酸溶液对稻壳进行煮沸处理，去离子水洗涤并烘干，于540-550℃的温度下处理0.5-1h，再于590-605℃的温度下处理0.5-1h，研磨后过筛，得到稻壳灰。

9、优选的，所述稻壳灰的粒径为80-100目。

10、通过采用上述技术方案，采用两段温度处理，可以使得稻壳中残留碳尽可能的减少，采用不高于605℃的温度处理，使得处理后的稻壳灰更稳定，在掺杂到聚甲醛复合材料中时，充分发挥耐磨性能；将稻壳灰的粒径控制在80-100目，一方面，该粒径大小的稻壳灰作为填料更容易分散，另一方面，在聚甲醛注塑成型之后，稻壳灰易迁移至聚甲醛表面，起到良好的耐磨作用。

11、优选的，所述稻壳粉与稻壳灰的重量比为1:(0.2-0.5)。

12、通过采用上述技术方案，将稻壳粉与稻壳灰按照上述比例应用，得到的聚甲醛材料具有较好的机械性能和润滑耐磨损性能。

13、本技术还提供一种高润滑性聚甲醛材料的应用，采用如下的技术方案：

14、一种汽车配件，所述汽车配件是以上述的高润滑性聚甲醛材料为主料，加入脱模剂制备得到。

15、优选的，所述汽车配件为拉手、仪表盘、卡扣、轴承、电子水阀阀芯中的一种。

16、本技术还提供一种汽车配件的制备方法，采用如下的技术方案：

17、该汽车配件为汽车电子水阀阀芯，所述电子水阀阀芯由注塑机注塑成型，所述注塑机的料桶温度为190-200℃、模具温度为70-90℃、注射压力为100mpa、保压压力为20-100mpa、注射时间为11.5s、保压时间10.4s。

18、优选的，所述注塑机的类型为100t、螺杆转速为90r/min、喷嘴温度为195℃、料桶温度前段为200℃、料桶温度中段为195℃、料桶温度后段为190℃、模具温度为80±10℃、注射压力为100mpa、第一段保压压力为60mpa、第二段保压压力为100mpa、第三段保压压力为20mpa、注射时间为11.5s、第一段保压时间为1s、第二段保压时间为9s、第三段保压时间为0.4s、冷却时间为20s、总周期为49s、干燥温度为80℃、干燥时间为2-24h。

19、通过采用上述技术方案，注塑成型是将不同形态（粉状、粒状、溶液或分散体）的塑料原料按不同方式制成所需形状的坯件。本技术采用上述工艺参数制得的产品具有较高的润滑性能和较高的机械强度。

20、综上所述，本技术具有以下有益效果：

21、 （1）本技术采用对聚四氟乙烯表面改性处理的方式，提高聚四氟乙烯与聚甲醛的相容性，从而提高聚甲醛复合材料的机械性能和摩擦磨损性能；

22、 （2）本技术采用其他稻壳粉、稻壳灰替代部分聚四氟乙烯，降低聚四氟乙烯易导致聚甲醛机械强度下降的风险；

23、 （3）本技术采用两段温度对稻壳粉进行加热处理，使得处理后的稻壳灰更稳定，在掺杂到聚甲醛复合材料中时，充分发挥耐磨性能；

24、 （4）本技术将稻壳粉与稻壳灰按照重量比为1:(0.2-0.5)进行配比，得到的聚甲醛材料具有较好的机械性能和润滑耐磨损性能。