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聚甲醛POM塑料簡介,聚甲醛POM的結構性能,聚甲醛POM的改性品種,聚甲醛POM的應用范圍

聚甲醛POM塑料簡介,聚甲醛POM的結構性能,聚甲醛POM的改性品種,聚甲醛POM的應用范圍

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聚甲醛POM塑料簡介,聚甲醛POM的結構性能,聚甲醛POM的改性品種,聚甲醛POM的應用范圍


聚甲醛是指大分子鏈中含有氧化亞甲基重復結構單元的一類聚合物,學名為聚氧化亞甲基,英文名稱Polyacetal或Polyoxymeth-ylene,簡稱POM,俗稱賽鋼或奪鋼。POM為第三大通用工程塑料。

POM依結構不同可分為均聚POM和共聚POM兩種。均聚POM以甲醛或三聚甲醛為原料合成,大分子鏈中的重復結構單元為氧化亞甲基,并用酯基或醚基封端,以提高其耐熱性;共聚POM以三聚甲醛和2%~5%的二氧五環兩種原料合成,大分子鏈中的重復結構單元為氧化亞甲基和二氧五環基兩種,并加人的2,6-二叔丁基甲酚抗氧劑和0.5%的雙氰胺吸收劑。

均聚POM較早于1959年由美國的杜邦公司首先實現工業化,目前它仍然是較大的均聚POM生產廠(9萬噸/年)。共聚POM于1962年由美國的Celanese公司(現為Ticona公司)首先生產,該公司還同德國的BASF、赫斯特公司(12萬噸/年)、英國ICI公司、日本的賽璐珞公司和旭化成公司合作生產。

均、共聚POM由于結構不同,在性能上也存在一定的差異,如均聚POM的密度;結晶度和力學性能稍高一些,而共聚P〇M的熱穩定性、化學穩定性及加工性較好,共聚POM的用途較均聚POM廣泛。

POM的突出性能為:力學性能和剛性好并接近金屬材料,是替代銅、鑄鋅、鋼、鋁等金屬材料的理想材料;耐疲勞性和耐蠕變性極好;耐磨損、自潤性和摩擦性好,與UHMWPE、PA、F4一起稱為四大耐磨塑料材料;熱穩定性和化學穩定性高,電絕緣性優良。

POM的缺點為密度大,耐酸及耐燃性不好,后收縮大且不穩定,尺寸穩定性差,耐候性不高。

POM廣泛用于電子/電器、機械、汽車、儀器/儀表、建筑和日用品等領域。不同地區的側重點不同,日本40%用于電子/電器、27%用于汽車,美國電子/電器17.5%、汽車14.2%,西歐39%用于汽車、16%用于電子/電器。



1.結構

POM為線型聚合物,分子主鏈由一C一O—鍵組成,結構規整、對稱、分子間力大,是一種沒有側鏈、堆砌緊密、高密度的結晶型聚合物。

均聚POM由純一C—O—鍵構成,而共聚POM在若干個一C一0—鍵中分布著少量的一C—C一鍵,由于一-C一C一鍵較一C一O—鍵穩定好,故共聚POM的耐熱穩定性和耐化學穩定性都好于均聚POM;又由于POM上的-C-O一鍵較-C-C-鍵距離近,而均聚POM的-C-〇—鍵含量大,所以均聚POM的規整性比共聚POM好,均聚POM的結品度可達75%~85%,并且其密度、力學性能均好于共聚POM,而共聚POM的結晶度可達70%~75%。

(1) 一般性能:POM的外觀一般為淡黃色或白色半透明或不透明的粉料或顆粒,硬而質密,與象牙相似,制品表面光滑并有光澤,成型收縮率較高可達3.5%。POM易燃,其氧指數為14%~16%,火焰上端為黃色、下端為藍色,類似PP的火焰,燃燒有熔融落滴,并有刺激性甲醛味和魚腥味。POM的透氣性小,僅為PE的幾分之一。

融落滴,并有刺激性甲酸味和魚腥味

(2) 力學性能: POM的力學性能優異,比強度可達50.5MPa,比剛度可達2650MPa,與金屬十分接近。POM的力學性能隨溫度變化小,共聚POM比均聚POM的變化稍大一點。POM的沖擊強度較高,但常規沖擊不及ABS和PC;POM對缺口敏感,有缺口可使沖擊強度下降90%之多。POM的疲勞強度十分突出,POM的耐蠕變性與PA相似,在20°C、21MPa、3000h時僅為2.3%,而且受溫度的影響很小。POM的摩擦因數小,耐磨性好(P〇M>PA66>PA6>ABS>HPVC>PS>PC),極限值很大,自潤滑性好,適于受力摩擦制品如齒輪和軸承的生產。但POM制品對磨時,高載荷作用時易產生類似尖叫的噪聲。

(3)熱學性能:POM的長期耐熱性不高,但短期可達到160°C,其中均聚POM短期耐熱比共聚POM高10°C以上,但長期耐熱共聚POM反而比均聚POM高10°C左右。

(4)電學性能POM的電絕緣性較好,幾乎不受溫度和侃度的影響,介電常數和介電損耗在很寬的溫度、濕度和頻率范舊內變化很??;耐電弧性極好,并可在高溫下保持。POM的介電強度與厚度有關,厚度0.127mm時為82.7kV/mm,厚度為1.88mm時為23.6kV/mm。

(5)環境性能POM不耐強酸和氧化劑,對稀酸及弱酸有一定的穩定性。POM的耐溶劑性良好,可耐烴類、醇類、醛類、醚類、汽油、潤滑油及弱堿等,并可在高溫下保持相當的化學穩定性。

POM的耐候性不好,長期在紫外線作用下,力學性能下降,表面發生粉化和龜裂。



1.加工特性

POM熔體的流變性呈非牛頓型,其熔體的黏度對溫度不敏感;對注射成型而言,要增加流動性能,可以從增加螺桿轉速、減小噴嘴尺寸等方面人手。

POM的結晶度大,熔程窄,成型收縮大(可高達3.5%)。對注塑厚制品而言,要注意保壓和補料,以免造成收縮孔太大而報廢。,

POM的熱穩定性差,溫度達到240°C就會嚴重分解,色澤變黃。在210°C下,停留時間如超過20min,也會分解。即使在正常加工溫度下,如停留時間過長,均會引起分解;特別是溫度超過250°C,分解速度會加快,并溢出強烈刺激眼睛的甲醛氣體,嚴重時制品會產生氣泡或變色,更嚴重者會引起爆炸。因此,必須嚴格控制溫度和停留時間,盡可能選用低溫快速的成型工藝條件;另外,還需加人抗氧化劑和雙氰胺甲醛吸收劑等穩定劑,以改善其熱穩定性能。

POM的冷凝溫度為160°C,其冷凝速度比熔融速度還要快,在制品表面易產生表面缺陷如折皺、斑紋及熔接痕等,為此應采用提高注射速度和提高模具溫度等方法解決。

POM制品易產生內應力,后收縮也較大,為此應進行后處理加以解決。后處理的條件為:厚度6mm以下,溫度100°C,時間0.25~1h; 厚度6mm以上,溫度120~130°C,時間4~6h。

POM的吸水率不高,一般在0.25%左右,一般情況無需干燥處理。但干燥處理可提高制品的表面光澤度,具體干燥條件為:溫度110~120°C,時間3~5h。

2.加工方法

POM可用注塑、擠出、吹塑及二次加工等方法成型,并以注塑為主。

(1)注射成型選用突變壓縮螺桿、噴嘴大口徑、逆向倒錐度直通噴嘴注塑機,為防止流延,噴嘴應單獨冷卻。模具采用短而粗的流道,錐度為3°~5°。

注射成型的條件為:料筒溫度190~200°C,模具溫度為80°C以上,注射壓力為40~100MPa,螺桿轉速50~60r/min;背壓要小,一般為0.6MPa。

(2)擠出成型擠出溫度為180~210°C,擠出壓力8~15MPa。


四、聚甲醛POM的改性品種

1.增強POM

主要增強材料為玻璃纖維、玻璃球或碳纖維等,并以玻璃纖維較常用。增強后的力學性能可提高2~3倍,熱變形溫度提高50°C以上。

2.高潤滑POM

在POM中加人F4、石墨、二硫化鉬、潤滑油及低分子量PE等,可提高其潤滑性能。例如,在P0M中加入5份F4,可降低摩擦因數60%,耐磨性提高1~2倍。再如,在P〇M中加入液體潤滑油,可大幅度提高耐磨性和極限PV值。為提高油的分散效果,需加入炭黑、氫氧化鋁硫酸鋇、乙丙橡膠等吸油載體。如加入5%油POM的耐磨性提高72%,極限pv值可達3.9MPa.m/s(純POM為0.213MPa.m/s),為其他工程塑料的3~20倍。


五、聚甲醛POM的應用范圍

1 機械工業

利用POM強度大、耐磨、耐疲勞、沖擊高及自潤滑性高等優點,可用于制造齒輪、軸承、滑輪、凸輪、皮帶輪、導軌、導螺栓、殼體、閥門、水龍頭及管接頭等,尤其楚較常州的小齒輪優選材料。

2 汽車工業

利用其比強度髙的優點,在交通工具中替代金屬鋅、銅及鍆等,用作水箱閥門、散熱器箱蓋、風扇、控制桿、開關、齒輪外殼及軸承支架等。

3?電子/電器

利用其介電強度高、介電損耗小、耐電弧高等優點,用于電扳手外殼、電動工具外殼、開關手柄等,以及電視、錄像機計算機、傳真機的配件,計時器零件,錄音機磁帶座,插頭、按鈕等

4 其他 

第二代拉鏈材料,窗框、水箱、玩具及洗漱盆等。
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