一种用于消音齿轮的POM复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及机械工程领域，尤其是涉及一种用于消音齿轮的pom复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚甲醛，也称为聚缩醛，是一种高分子工程塑料，因其优异的机械强度、良好的耐磨系数以及自带的润滑特点，被广泛应用于制造各种机械传动件，如齿轮。

2、传统的采用聚甲醛设计的齿轮的侧重点通常放在传递扭矩、承载能力和耐用性上，对齿轮运转过程中产生的噪声没有特别的考虑。但在实际的生活中，传统齿轮在运行的过程中可能产生较大的噪声，不适用于噪声敏感的场景。但随着科技发展以及需求的增长，齿轮组件应用到各种家电设备中，为了进一步的提高人们的生活品质，需要进行降噪处理。因此，常在pom树脂中添加柔韧性较强的tpee树脂以提高齿轮的柔韧性和抗冲击能力，以达到降低噪声的目的。但在实际的生产过程中，聚甲醛和tpee树脂的相容性较差，容易对消音齿轮的机械性能以及降噪效果产生影响。因此，仍有改进的空间。

技术实现思路

1、为了提高pom树脂和tpee树脂的相容性，制备具有较好降噪性能的齿轮，本技术提供一种用于消音齿轮的pom复合材料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种用于消音齿轮的pom复合材料，采用如下的技术方案：一种用于消音齿轮的pom复合材料，包括以下质量份数的组分：

3、pom树脂60-70份；

4、tpee树脂10-20份；

5、乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐4-8份；

6、补强纤维5-10份；

7、磷酸酯类抗氧化剂0.1-0.3份；

8、热稳定剂0.1-0.3份；

9、抗静电剂0.1-0.5份。

10、通过采用上述技术方案，以pom材料作为基材制备齿轮，因pom树脂是一种高结晶性的聚合物，其所具备的线性分子结构和高结晶度使制备的齿轮具有较好的机械强度，能够承受机械运转周期性的负载。tpee树脂是一种弹性材料，通过在pom树脂中引入具有弹性段的tpee树脂能有效提高材料的韧性和抗冲击性强度，降低齿轮运转过程中的剧烈冲击，使齿轮啮合的过程更加柔和，降低噪声的产生；同时tpee树脂具有较好的阻尼特性，在齿轮运转的过程中，能够吸收和消散机械能，降低齿轮啮合的过程中产生的冲击和震动，从而达到降噪的效果。

11、乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐是一种功能性化合物，通常用作增容剂和粘合剂，在pom树脂与tpee树脂中通过加入乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐，有利于提高二者相容性的效果，使pom树脂与tpee树脂能相互融合，充分发挥各自的优势。同时，乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐以相容剂的成分添加到pom树脂与tpee树脂中，乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐在pom树脂与tpee树脂的界面处形成相互渗透的网状结构，同时马来酸酐部分与pom树脂与tpee树脂中的官能团发生反应，形成共价键较强的二次键力，可以有效的限制聚合物链段的运动，提高机械强度，使用于消音齿轮的pom复合材料能同时兼具较好的机械强度和柔韧性，能够具备耐磨和降噪的效果，不容易因tpee树脂的添加使消音齿轮的耐磨性出现大幅度的降低。

12、优选的，所述补强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、钛酸酯纤维、芳纶纤维中的一种或多种。

13、通过采用上述技术方案，以上述一种或多种物质作为补强纤维，可以显著提高pom基材的机械强度，增强齿轮的耐磨性，达到延长齿轮的使用寿命的效果。

14、优选的，所述补强纤维由碳纤维和芳纶纤维以(2-5)：(3-5)的质量比例组成。

15、通过采用上述技术方案，以碳纤维和芳纶纤维作为补强纤维，有利于提高齿轮的耐磨性能；同时以特定比例的碳纤维和芳纶纤维混合，能有效降低材料表面的摩擦系数，减少齿轮啮合时的摩擦，进一步提高降噪的效果。

16、优选的，所述磷酸酯类抗氧化剂包括磷酸二苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚)酯、磷酸三异丁酯中的一种或多种。

17、通过采用上述技术方案，以上述一种或多种物质作为磷酸酯类抗氧化剂，能有效防止齿轮在运转的过程中因氧化作用而引起的降解和老化，延长齿轮的使用寿命，维持其正常的物理和化学性质。

18、优选的，所述磷酸酯类抗氧化剂由磷酸二苯酯、磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚)酯以(0.05-0.2)：(0.05-0.1)的质量比例组成。

19、通过采用上述技术方案，以特定比例的磷酸二苯酯、磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚)酯作为磷酸酯类抗氧化剂，有利于延缓齿轮的老化，延长齿轮的使用寿命；同时，磷酸二苯酯、磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚)酯有利于进一步增强齿轮中的润滑特性，进一步提高齿轮的耐磨性能。

20、优选的，所述热稳定剂包括三聚氰胺、脲醛树脂、乙烷二胺中的一种或多种。

21、通过采用上述技术方案，以上述一种或多种物质作为热稳定剂，有利于提高齿轮耐高温的特点，使pom树脂不容易在长期使用过程中因热应力而释放甲醛等有害物质，降低对环境和人体健康的危害。

22、优选的，所述抗静电剂包括烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、二甲基二烷基氯化铵中的一种或多种。

23、通过采用上述技术方案，以上述一种或多种物质作为静电剂，使齿轮在运转过程中不容易产生静电，提高产品的安全性能；还有利于减少齿轮运转的过程中因静电而导致的灰尘吸附，影响齿轮的正产运转。

24、第二方面，本技术提供一种用于消音齿轮的pom复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：

25、一种用于消音齿轮的pom复合材料的制备方法，包括以下步骤：

26、步骤1，将pom树脂、tpee树脂、乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐、补强纤维、磷酸酯类抗氧化剂、热稳定剂、抗静电剂，混合均匀，得预混合物；

27、步骤2，将预混合物投入双螺杆中，加热挤出、冷却、干燥，得混合物；

28、步骤3，将混合物投入注塑机中，设置注塑机的注塑温度为240-260℃，注塑压力为60-80mpa，注塑时间为20-25s，注塑成型，冷却干燥，即得用于消音齿轮的pom复合材料。

29、通过采用上述技术方案，以上述方法制备用于消音齿轮的pom复合材料，有利于制备机械性能好、耐磨性佳、降噪效果强的用于消音齿轮的pom复合材料。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、通过以pom材料作为基材制备齿轮，因pom树脂是一种高结晶性的聚合物，其所具备的线性分子结构和高结晶度使制备的齿轮具有较好的机械强度，能够承受机械运转周期性的负载；通过在pom树脂中引入具有弹性段的tpee树脂能有效提高材料的韧性和抗冲击性强度，降低齿轮运转过程中的剧烈冲击，使齿轮啮合的过程更加柔和，降低噪声的产生；通过在pom树脂与tpee树脂中通过加入乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐，有利于提高二者相容性的效果，使pom树脂与tpee树脂能相互融合，充分发挥各自的优势，乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐以相容剂的成分添加到pom树脂与tpee树脂中，乙烯丙烯酸乙酯接枝马来酸酐在pom树脂与tpee树脂的界面处形成相互渗透的网状结构，同时马来酸酐部分与pom树脂与tpee树脂中的官能团发生反应，形成共价键较强的二次键力，可以有效的限制聚合物链段的运动，提高材料刚性，即机械强度。

32、2、通过以特定比例的碳纤维和芳纶纤维作为补强纤维，有利于提高齿轮的耐磨性能；同时进一步提高齿轮的抗冲击性，降低噪声的产生。

33、3、通过以特定比例的磷酸二苯酯、磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚)酯作为磷酸酯类抗氧化剂，有利于延缓齿轮的老化，延长齿轮的使用寿命；还有利于进一步提高齿轮的耐磨性能。