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塑料中的金屬 POM材料與改性介紹

時間:2023-09-05 20:37 閱讀:1544 來源:互聯網

聚甲醛Polyoxymethylene(簡稱POM),是五大工程塑料之一,分子結構規整和結晶性使其物理機械性能十分優異,是一種綜合性能優良的熱塑性樹脂。POM最早由美國DuPont公司在1959年開發成功,利用甲醛溶液與異辛醇反應,經過脫水、熱裂解得到精制甲醛,然后在催化劑作用下進行液相聚合,聚合后用酸酐酯化進行封端。

根據生產工藝的差異,分為均聚和共聚兩種,DuPont公司采用的是均聚,而另外一家Celanese公司則采用共聚。均聚一般由高純度甲醛直接聚合而得,分子鏈上完全由-CH2-O-鍵連續構成。共聚一般由三聚甲醛和2-5%的二氧五環在催化劑存在下以陽離子加聚方式開環聚合而成,使得其-CH2-O-主鏈上含有無規分布的-CH2-CH2-O-的鍵結構。

POM主鏈為-CH2O-,分子鏈幾乎沒有分支,碳原子上只帶氫原子,結構規整性高,碳氧鍵鍵能高,內聚能密度高,聚集緊密,結晶度較高。它具有優異的強度和剛性,良好的耐腐蝕、耐磨、自潤滑性和抗蠕變性能,突出的耐疲勞性能,是工程塑料中力學性能最接近金屬的材料,拉伸強度可達68.9MPa,在很多場合可以替代鋼鐵、銅、鋅、鋁等金屬材料,因而POM又有人送外號“賽鋼”。和ABS相比,POM做成的鍵盤因為耐磨性更好,更不容易出現“打油”的現象。但POM也存在一些不足之處,如沖擊韌性低、缺口敏感性大、耐熱性差、摩擦系數較大等。這些缺點極大地限制了POM在各個領域中應用范圍的擴大,為此,對POM的改性成為了當下POM研究的一個熱點

聚甲醛的增強

聚甲醛雖然是綜合性能較好的工程塑料,但為了進一步改善其耐熱性、剛性、尺寸穩定性、耐疲勞性、耐蠕變性和力學性能,往往對聚甲醛進行復合增強,以滿足各種特殊用途的使用。聚甲醛復合增強中所使用的填料,主要有長短玻璃纖維、碳纖維、玻璃微珠、滑石粉或鈦酸鉀晶須等。

聚甲醛的增韌

由于POM結晶度較高,一般達70%~85% ,結晶晶粒較大,缺口沖擊強度低,往往以脆性方式斷裂。改善POM的沖擊韌性主要有兩種方法:一是彈性體增韌;二是剛性粒子增韌。

聚甲醛的耐磨改性

POM分子結構規整,結晶度高,表面硬度大,在摩擦滑動過程中其大分子易沿摩擦方向取向而強化,鍵能大,分子內聚能高,因而POM具有良好的耐磨自潤滑性能。但仍難以滿足高負荷、高速、高溫等工作條件的要求,需進一步改善POM的耐磨性能。提高POM耐磨性能有兩種方法:一種是化學改性。利用接技、嵌段等手段在POM分子鏈上引入具有潤滑性的鏈段。另一種是物理共混改性。

聚甲醛的耐候性

POM的光降解會在其分子鏈上形成羥基和羰基,而隨著羰基濃度的增加,POM吸收紫外光的能力增強,引發更多的鏈斷裂。目前的研究表明,納米級氧化鋅和炭黑能有效減緩POM的光降解過程。

聚甲醛的阻燃性

POM的極限氧指數僅為15%,是極易燃燒的塑料品種。POM作為工程塑料被廣泛用于汽車、電子電氣和建材等領域,這些領域對材料的阻燃性要求較高。因POM與其它材料相容性差,通過直接添加阻燃劑難以制備性能優良的阻燃POM。


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