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最耐久的工程塑料聚甲醛POM的性能、改性與應用

嘉峪檢測網        2021-06-22 14:25

聚甲醛POM是主鏈重復單元為含氧亞甲基-CH2O-的熱塑性工程塑料,作為五大通用工程塑料之一,機械性能接近于金屬材料,其耐蠕變、耐疲勞性能優秀,還具有自潤滑的特點,非常適合作為工程構件使用。

世界上最早投產聚甲醛的是杜邦DuPont公司,于1959年推出了名為Derlin的聚甲醛產品。

 

兩種聚甲醛的結構與制備

聚甲醛根據結構,分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種。

均聚甲醛以三聚甲醛為原料,在石油醚、環己烷、苯等惰性溶劑中進行溶液聚合而成,重復單元為-CH2O-。

 

聚甲醛POM的性能,改性和應用

 

 

聚甲醛POM的性能,改性和應用

 

而共聚甲醛在均聚甲醛的基礎上還添加了二氧五環作為單體,其重復單元為-CH2O-和-CH­2CH2O-。均聚甲醛的力學強度更高,而共聚甲醛的化學穩定性更好。

 

聚甲醛的性能特點

極性結晶聚合物,分子規整緊密。

均聚POM:熔點175~183℃,結晶75~85%,拉伸強度70MPa,斷裂伸長:40%,成型收縮2.0~2.5%。

共聚POM:熔點160~165℃,結晶70~75%,拉伸強度62MPa,斷裂伸長:60%,成型收縮2.5~3.0%。

具有較高的熱變形溫度:連續使用溫度在100℃左右,但熱穩定性較差,需添加熱穩定劑、抗氧劑、甲醛吸收劑等進行改性。(熱變形為物理范疇,熱穩定性為化學范疇)

耐低溫性較好:玻璃化溫度為-40~60℃,取決于分子量。

耐蠕變性優秀:在室溫、21MPa載荷條件下,經過3000小時,蠕變值僅2.3%。

耐疲勞性好:在交變次數達107下,疲勞強度仍保持在35MPa。

耐磨性好:摩擦因數僅0.21,比PA低,具有自潤滑作用,工作噪聲小。

絕緣性能優秀:即便處于高溫、高濕度環境下仍能保持良好的耐電弧性能。

耐油性好:對油脂和有機溶劑具有很高的抵抗性。

吸水率低:不超過0.3%,水分對成型加工影響不大,無須預干燥。

 

POM改性研究的技術路線

1、填充增強改性

將無機材料如Al2O3、氧化鎂、玻璃纖維、碳纖維、玻璃微珠、云母、滑石粉、碳酸鈣、白炭黑、鈦酸鉀等通過熔融共混加入到聚甲醛中,從而提高聚甲醛的強度、剛度、硬度、熱變形溫度以及尺寸穩定性。填充增強類聚甲醛主要應用于制備機械結構復雜、薄形精密零件及工程制品。

2、增韌共混改性

以熱塑性聚氨酯(TPU)、丁腈橡膠(NBR)、改性聚烯烴、聚酰胺、木質纖維素等作為彈性增韌體,采用機械共混和接枝共聚的方法制成超韌性POM合金。

3、功能化改性

#01提高摩擦磨損性能

在聚甲醛樹脂中加入有機油或硅油、聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化鉬,可以達到降低制品表面摩擦系數及磨損率的作用。潤滑聚甲醛最適用于機械、電子電器用零件的傳動部位材料,如齒輪、滾輪、凸輪、連桿類制品。
①添加PTFE、PE、UHMWPE 等自身摩擦系數較低的結晶性高分子材料。
②添加玻纖、碳纖等纖維狀材料。
③添加硅油、礦物油、油脂等潤滑油及潤滑脂類。
④添加MoS2 、石墨等無機粉類潤滑材料。
⑤利用接枝、嵌段等手段在POM 分子鏈上引入具有潤滑性的鏈段。
#02
提高聚甲醛的耐候性

在聚甲醛中加入抗氧劑及光穩定劑可以提高聚甲醛的耐候性。針對POM 受紫外線照射易發生白化、龜裂等缺點,一些科研機構紛紛開發出耐候型品種,以滿足汽車內外裝飾材料的要求。
#03
導電、抗靜電聚甲醛

采用加入炭黑、碳纖維、不銹鋼纖維等導電填充料的方法,可以提高聚甲醛導電性能。在聚甲醛中加入特殊的抗靜電劑則可使聚甲醛具有抗靜電性,減少其在電子領域應用時因灰塵、碎屑積聚及靜電荷產生的干擾。

 

聚甲醛的應用
聚甲醛適合擠出、注塑、吹塑等成型方法,主要用于替代有色金屬制造各種機械部件,廣泛應用于汽車工業、精密儀器、機械工業、電子電器、建筑器材等方面。

1、汽車工業方面:制造汽車泵、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬向節軸承、馬達齒輪、曲軸、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關、安全帶扣等。

2、機械制造業中:廣泛應用作齒輪、驅動軸、鏈條、閥門、閥桿螺母、軸承、凸輪、葉輪、滾輪、噴頭、導軌、襯套、管接頭和機械結構件等傳動部件。

3、電子電氣、家用電器領域:制造插頭、開關、按鈕、繼電器、洗衣機滑輪、盒式磁帶的軸和輪殼、電子計算機外殼以及電視機、洗衣機、電冰箱、電話機、收錄機、洗碟機的各種零件等。

4、精密儀器方面:制造架子的支撐架、罩體、摩擦墊板以及鐘表、照相機其他精密儀器的零件。

5、耐腐蝕的消費品:消防水龍頭,鋼筆的筆桿和筆套、玩具、數字、拉鏈、睫毛油棒等等。

均聚甲醛也被廣泛用來代替有色金屬和合金,制造多種類型的機械零件,并且在鐘表、照相機、錄音機芯等精密機械制造中也得到了應用。

 

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來源:第八元素塑料版

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