本發(fā)明屬于復(fù)合材料，具體涉及一種塑料彈簧用改性聚酮材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在塑料包裝瓶中采用塑料彈簧替代金屬?gòu)椈?，不僅可以降低成本，而且使用更加方便，可以有效避免金屬?gòu)椈稍谑褂眠^(guò)程中由于生銹而污染瓶中盛裝產(chǎn)品的問(wèn)題。同時(shí)，塑料彈簧的使用也能方便后續(xù)塑料包裝瓶的回收加工與循環(huán)利用。塑料彈簧通常采用高強(qiáng)度塑料制成，包括聚酰胺、聚酮、聚碳酸脂等，具有傳統(tǒng)金屬?gòu)椈蔁o(wú)法比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如輕巧、耐腐蝕、絕緣性能好，能在多種環(huán)境下保持穩(wěn)定的彈性和可靠性等。塑料彈簧可大致分為壓縮彈簧、拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧三種類(lèi)型。壓縮彈簧在被力作用下從兩端壓縮，拉伸彈簧在被力作用下從兩端拉伸，扭轉(zhuǎn)彈簧則是通過(guò)被轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生彈性變形，可以根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇適合的彈簧類(lèi)型。塑料彈簧廣泛應(yīng)用于日化包裝、汽車(chē)配件、醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，其制造工藝多樣，包括注塑、擠出和纏繞等，使塑料彈簧在保持良好彈性的同時(shí)，還能滿足多樣化的設(shè)計(jì)和功能需求。

2、雖然塑料彈簧的耐溫性和強(qiáng)度相對(duì)金屬?gòu)椈捎兴拗疲S著相關(guān)材料技術(shù)的進(jìn)步，其性能也在不斷提升，塑料彈簧逐漸成為日常生活和現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的彈性元件。例如，中國(guó)專(zhuān)利cn111793345a公開(kāi)了一種塑料彈簧及其制備方法和應(yīng)用，所述制備方法包括如下步驟：將聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、改性硅烷偶聯(lián)劑和abs樹(shù)脂混合后加入擠出機(jī)擠出制得，所述塑料彈簧可以應(yīng)用于化妝品容器的方槍噴霧器，該專(zhuān)利選用聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂與abs作用，提高了材料的耐高溫性能，所用原料無(wú)毒環(huán)保，既能保證材料在日用用品領(lǐng)域應(yīng)用的安全性，又能保證材料長(zhǎng)久使用的耐用性。中國(guó)專(zhuān)利cn114941671a也公開(kāi)了一種塑料彈簧及其制備方法、應(yīng)用，所述塑料彈簧的制備原料包括：聚烯烴、晶須硅、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、成核劑2-巰基苯并咪唑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑乙撐雙硬脂酸酰胺，該專(zhuān)利通過(guò)對(duì)塑料彈簧材料的選用和彈簧結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使塑料彈簧具有較好回彈性和耐用性，將其應(yīng)用于塑料包裝瓶時(shí)提高了塑料瓶的回收便利性和環(huán)保性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種塑料彈簧用改性聚酮材料及其制備方法。本發(fā)明通過(guò)加入聚四氟乙烯、適宜的相容劑，并控制聚酮樹(shù)脂的配比，使得到的改性聚酮材料具有很好的拉伸、彎曲及沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，從而提高了塑料彈簧的沖擊回彈性和耐用性。

2、本發(fā)明采用技術(shù)方案是：

3、一種塑料彈簧用改性聚酮材料，包括以下原料：

4、聚酮樹(shù)脂、聚醚酰亞胺、相容劑、聚四氟乙烯粉末、潤(rùn)滑劑、抗氧劑。

5、優(yōu)選的，一種塑料彈簧用改性聚酮材料，包括以下重量份原料：

6、75-85重量份聚酮樹(shù)脂、10-20重量份聚醚酰亞胺、3-4重量份相容劑、0.6-1重量份聚四氟乙烯粉末、1-1.6重量份潤(rùn)滑劑、0.4-0.5重量份抗氧劑。

7、優(yōu)選的，所述相容劑為sebs-g-mah、poe-g-mah、sma中一種或兩種以上的混合物。

8、優(yōu)選的，所述相容劑為sebs-g-mah。

9、優(yōu)選的，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸甘油酯、硬脂酸鈣、季戊四醇硬脂酸酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、費(fèi)托蠟、eva蠟、pe蠟中一種或兩種以上的混合物。

10、優(yōu)選的，所述潤(rùn)滑劑為費(fèi)托蠟與硬脂酸甘油酯的混合物。

11、優(yōu)選的，所述費(fèi)托蠟與硬脂酸甘油酯的重量比為1-2:1。

12、優(yōu)選的，所述費(fèi)托蠟與硬脂酸甘油酯的重量比為1:1。

13、優(yōu)選的，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1790、抗氧劑164、抗氧劑1076、抗氧劑264、抗氧劑ca、抗氧劑dnp、抗氧劑tpp、抗氧劑mb中一種或兩種以上的混合物。

14、優(yōu)選的，所述塑料彈簧用改性聚酮材料的原料中還包括：復(fù)合改性填料。

15、優(yōu)選的，所述塑料彈簧用改性聚酮材料的原料中還包括：5-8重量份復(fù)合改性填料。

16、優(yōu)選的，所述復(fù)合改性填料的制備方法為：

17、x1?將氧化鋁納米纖維加入到納米纖維素水分散液中混合均勻，超聲，過(guò)濾后冷凍干燥，然后煅燒，得到氧化鋁復(fù)合氣凝膠；

18、x2?將n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、脂肪醇聚氧乙烯醚與水混合均勻，然后加入芳綸納米纖維，攪拌，過(guò)濾后冷凍干燥，得到預(yù)處理芳綸納米纖維；

19、x3?將液體聚酯樹(shù)脂加入到二甲基亞砜中混合均勻，然后加入上述預(yù)處理芳綸納米纖維，攪拌，再加入上述氧化鋁復(fù)合氣凝膠繼續(xù)攪拌，過(guò)濾后真空干燥，得到所述復(fù)合改性填料。

20、本發(fā)明通過(guò)加入復(fù)合改性填料進(jìn)一步提高了改性聚酮材料的抗沖擊強(qiáng)度穩(wěn)定性和耐磨穩(wěn)定性，使得塑料彈簧的使用壽命大幅提高。在復(fù)合改性填料的制備中，利用納米纖維素在氧化鋁氣凝膠結(jié)構(gòu)中相互搭接，并經(jīng)過(guò)冷凍干燥過(guò)程，先由冷凍時(shí)將氧化鋁納米纖維和納米纖維素聚集在冰晶之間，再由凍干時(shí)冰晶直接升華去除，從而在氣凝膠內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)，此外納米纖維素通過(guò)氫鍵作用自組裝呈網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)搭接在氧化鋁納米纖維上，再經(jīng)過(guò)高溫煅燒得到氧化鋁復(fù)合氣凝膠，該復(fù)合氣凝膠以氧化鋁納米纖維作為支撐結(jié)構(gòu)，由納米纖維素高溫炭化而成的碳纖維形成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)顯著提高了氣凝膠的穩(wěn)定性，具有優(yōu)異的抗彎曲和抗壓縮性能，可以有效改善改性聚酮材料的抗沖擊強(qiáng)度穩(wěn)定性。

21、芳綸納米纖維是一種由芳香族聚酰胺分子組成的合成纖維，具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)濕態(tài)下的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷對(duì)芳綸納米纖維進(jìn)行處理，優(yōu)化效果更好，水解生成的硅烷醇與納米纖維表面結(jié)合，使纖維與液體聚酯樹(shù)脂之間的界面粘接性能得到改善，此外脂肪醇聚氧乙烯醚作為助劑可以使n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷充分分散于溶劑中，確保纖維表面與之充分接觸；利用芳綸納米纖維具有的高模量和高穩(wěn)定性，以及液體聚酯樹(shù)脂具有的良好彈性和耐磨性，通過(guò)液體聚酯樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，將預(yù)處理后的芳綸納米纖維粘結(jié)在氧化鋁復(fù)合氣凝膠表面，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，形成復(fù)合改性填料，進(jìn)一步改善抗沖擊強(qiáng)度穩(wěn)定性和耐磨穩(wěn)定性。

22、優(yōu)選的，所述復(fù)合改性填料的制備方法為：

23、x1?將10-15重量份氧化鋁納米纖維加入到40-60重量份納米纖維素水分散液中混合均勻，超聲，過(guò)濾后冷凍干燥，然后煅燒，得到氧化鋁復(fù)合氣凝膠；

24、x2?將2-4重量份n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.1-0.3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚與100-150重量份水混合均勻，然后加入15-20重量份芳綸納米纖維，攪拌，過(guò)濾后冷凍干燥，得到預(yù)處理芳綸納米纖維；

25、x3?將1-2重量份液體聚酯樹(shù)脂加入到50-70重量份二甲基亞砜中混合均勻，然后加入3-5重量份上述預(yù)處理芳綸納米纖維，攪拌，再加入10-15重量份上述氧化鋁復(fù)合氣凝膠繼續(xù)攪拌，過(guò)濾后真空干燥，得到所述復(fù)合改性填料。

26、優(yōu)選的，步驟1中所述納米纖維素水分散液的濃度為1-3wt%。

27、優(yōu)選的，步驟1中超聲的條件為：在100-300w、30-50khz條件下超聲40-60min。

28、優(yōu)選的，步驟1中煅燒的條件為：在氮?dú)鈿夥铡?00-900℃條件下煅燒100-200min。

29、優(yōu)選的，步驟2中攪拌的條件為：在50-100rpm、30-40℃條件下攪拌30-50min。

30、優(yōu)選的，步驟2中所述脂肪醇聚氧乙烯醚為脂肪醇聚氧乙烯醚a(bǔ)eo-3。

31、優(yōu)選的，步驟3中所述液體聚酯樹(shù)脂為彈性聚酯樹(shù)脂，固含量為88-92%，分子量為1000-1200。

32、優(yōu)選的，步驟3中攪拌的條件為：在50-100rpm、30-40℃條件下攪拌20-30min。

33、優(yōu)選的，步驟3中繼續(xù)攪拌的時(shí)間為30-40min。

34、在具體實(shí)施方式中聚酮樹(shù)脂，采用poketone(韓國(guó)曉星)公司的脂肪族聚酮pok，牌號(hào)：m630a。

35、在具體實(shí)施方式中聚醚酰亞胺，采用sabic(沙伯基礎(chǔ))公司的pei，牌號(hào)：ultem1000。

36、在具體實(shí)施方式中sebs-g-mah，熔融指數(shù)為3g/10min(190℃、2.16kg)，接枝率為1-2%。

37、在具體實(shí)施方式中聚四氟乙烯粉末，粒度為200μm，比重2.2g/cm3，表觀密度0.52g/cm3。

38、在具體實(shí)施方式中硬脂酸甘油酯，cas：11099-07-3。

39、在具體實(shí)施方式中氧化鋁納米纖維，直徑為4-8nm，長(zhǎng)度為200-300nm。

40、在具體實(shí)施方式中納米纖維素，直徑為15-25nm，長(zhǎng)度為200-300nm。

41、在具體實(shí)施方式中芳綸納米纖維采用山東聚芳新材料股份有限公司的對(duì)位芳綸納米纖維，直徑為10-100nm，長(zhǎng)徑比為3000。

42、在具體實(shí)施方式中液體聚酯樹(shù)脂采用深圳飛揚(yáng)駿研新材料股份有限公司的f1190彈性樹(shù)脂，固含量為88-92%，分子量為1000-1200。

43、本發(fā)明還提供了一種塑料彈簧用改性聚酮材料的制備方法，包括以下步驟：

44、按照配方將聚酮樹(shù)脂、聚醚酰亞胺、復(fù)合改性填料、相容劑、聚四氟乙烯粉末、潤(rùn)滑劑、抗氧劑混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為220-250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100-300rpm，得到所述塑料彈簧用改性聚酮材料。

45、本發(fā)明還提供了采用上述塑料彈簧用改性聚酮材料制備的塑料彈簧，依次包括上安裝架、彈性件與下安裝架，所述彈性件可以為螺旋結(jié)構(gòu)的彈性筋或波紋管。所述塑料彈簧經(jīng)注塑成型，可以應(yīng)用于普通包裝瓶、塑料真空瓶，使用時(shí)將塑料彈簧安裝至塑料瓶的按壓組件上。

46、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明制備的塑料彈簧用改性聚酮材料，通過(guò)加入聚四氟乙烯、適宜的相容劑，并控制聚酮樹(shù)脂的配比，使得到的改性聚酮材料具有很好的拉伸、彎曲及沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，從而提高了塑料彈簧的沖擊回彈性和耐用性，可耐3000次以上回彈。