塑料原料
德国赫斯特POM KP-20用于拉链 抽屉滑件和减震器
发布时间:2016-08-10 20:39:04 编号:SC-16-2433138
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POM/德国赫斯特/KP-20耐磨 高抗冲

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POM/德国赫斯特/KP-20    海外进口



POM(聚甲醛树脂)定义:聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物。按其分子链中化学结构的不同,可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是:均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高,但热稳定性差,加工温度范围窄(约10℃),对酸碱稳定性略低;而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低,但热稳定性好,不易分解,加工温度范围宽(约50℃),对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能,尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢,为第三大通用塑料。适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件。

一、概述

1.定义

聚甲醛是:指分子链中以(-CH2-O-)链节为主的线性聚合物。简写为 POM。

2. 发展简史

1859年A.M.Butlever首先合成了聚甲醛,制得的这种聚合物具有脆性,并且到达成型温度时大量分解成甲醛气体。

1942年美国 Du Pout公司首先发表生产聚甲醛均聚物的专利,1959年工业化生产。1961年美国 Celanse公司生产出共聚甲醛。

目前德国的 Ticona塑料公司、BASF公司、JPN的Polyplastics公司、三菱瓦斯公司都生产共聚甲醛。

我国吉林石井沟联合化工厂、上海溶剂厂生产共聚甲醛。

3. 特点

POM具有高的力学性能,如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性,还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和加工性。比强度和比刚度与金属很接近,所以可替代有色金属制作各种结构零部件。

因而成为五大通用工程塑料之一,继PA、PC之后排第3位。

聚甲醛可分为均聚甲醛和共聚甲醛两大类,共聚甲醛较均聚甲醛的热稳定性好,其它性能基本相似。


4. 用途 均聚甲醛具有优良的物理、力学、电绝缘性以及耐有机溶剂、耐磨、抗蠕变、耐疲劳等特性。广泛应用于代替各种有色金属和合金制造各种零部件。 如齿轮、凸轮、轴承、衬套、垫圈、阀门、液体输送管道、把手及化工容器等。在汽车上可以制作万向轮、汽化器,在建筑上制作水**,在农业中制作喷灌器喷嘴、喷雾器元件.还可做录音机、录像机磁带卷轴、抽水马桶浮球等。 共聚甲醛在农业机械、电器工业、建筑运输和精密仪器等领域中用作轴承、齿轮、凸轮、管材、导轨等产品以代替铜、锌等有色金属。 还可用作汽车中的燃料泵、动力阀、马达齿轮、汽化器部件、万向节轴承、计算机外壳、洗衣机滑轮、影碟机零件、耐腐蚀消防水**和接头。

二、聚甲醛的合成
1、均聚甲醛的合成
均聚甲醛的制备是以精制过的三聚甲醛为原料,以活性较大的三氟化硼乙醚络合物为阳离子催化剂,在石油醚、环己烷、苯等惰性溶剂中进行溶液聚合,反应式为:

反应结束后进行溶液回收,并使聚合物粉料经水煮、洗涤、干燥后在酯化釜内进行酯化反应或醚化反应的后处理,来除去对热很不稳定的半缩醛端基。
经封端后处理得到的粉料加人抗氧剂、紫外线吸收剂及其它助剂后再经挤出造粒即得到商品聚甲醛粒料。
2、共聚甲醛的合成

共聚甲醛的制备可选择与均聚甲醛相似的溶液聚合法,一般以3%~5%摩尔比的二氧五环,和三聚甲醛作为共聚单体,其反应式为:


上述反应结束后也需进行后处理以除去端基上的半缩醛结构。 可用3%氨水在137~147℃,(4~12)×105Pa下处理2~3h,使端基达到稳定状态,也可以在 190~210℃及 N2保护下或在空气中(须加人防老剂和稳定剂)熔融处理 30~60min。
三、聚甲醛的结构与性能
聚甲醛是一种没有侧链的高密度、高结晶度的线性聚合物。 结构与高密度、高结晶度 ①C—O键的键长(1.46×10?10m)比C—C键的键长(1.55×10?10m)短,因而聚甲醛链轴方向的填充密度大。 ②聚甲醛分子链中C和O原子不是平面曲折构型而是螺旋构型,所以分子链间距离小、密度大。 如与PE相比,均POM的密度为 1.425~1.430g/cm3,而PE为 0.960 g/cm3,当分子主链中引人少量C—C键后的共聚POM 密度则稍有降低(1.410 g/cm3),但仍比PE高得多。 ③聚甲醛分子链的柔顺性大,链的结构规整性高,所以造成其结晶度高,结晶能力强。 均聚甲醛的结晶度为75%~85%,共聚甲醛为70%~75%。聚甲醛十分容易结晶,即使**淬火,结晶度也能达到65%以上。 例如经-80℃淬火的试样,当温度升高到25℃时结晶度已达65%,完全非晶态 的聚甲醛只有在-100℃时才能得到。 结晶度随淬火温度的升高而逐渐增大,低温淬火所得到的低结晶度的形态是很不稳定的,放置于室温后结晶度还会随时间增长而增加。 升温在100~150℃的温度范围内处理聚甲醛,会使其结晶结构更趋完善,但在150~175℃范围内结晶度会逐渐降低,于175~180℃范围内结晶度会突然降低,只有当温度超过181℃ 时晶核才能完全消失。 分子量: 聚甲醛的平均聚合度在 1000~1500之间,数均分子量为 30000~45000,分子量分布窄。 ④ 高密度和高结晶度是聚甲醛具有优良性能的主要原因。如硬度大和模量高,尺寸稳定性好,耐疲劳性突出,不易被化学介质腐蚀等。 ⑤ 尽管聚甲醛分子链中C—O键有一定的极性,但由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动,从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。 ⑥聚甲醛端基中含有半缩醛结构导致其热稳定性差,当加热至100℃左右时可从其端基的半缩醛处逐渐解聚。 当加热至170℃左右时,可从其分子链的任何一处发生自动氧化反应而放出甲醛,甲醛在高温有氧时会被氧化成为甲酸,甲酸对聚甲醛的降解反应有自动加速催化作用, 因此常在均聚甲醛树脂中加人热稳定剂、抗氧剂、甲醛吸收剂等以满足成型加工的需要。 ⑦ 由于共聚甲醛分子链中含有一定量的C-C键,它可以阻止聚甲醛分子链的氧化降解,因而共聚甲醛比均聚甲醛的热稳定性能要好得多。

但是无论是均聚甲醛还是共聚甲醛,在加工和应用时应注意其热稳定性和热氧稳定性差的缺点。

四、聚甲醛的主要性能
(l)物理性能 聚甲醛为白色粉末状固体或粒状固体,表面光滑且有光泽和滑腻感,硬而致密,呈现出半透明或不透明的特点。 容易燃烧,离火后继续燃烧,火焰上端呈黄色,下端蓝色,发生熔融滴落,有强烈的刺激性甲醛味、鱼腥臭。
(2)力学性能 它的硬度大、模量高、刚性好、冲击强度、弯曲强度和疲劳强度高,耐磨性优异,有较小的蠕变性和吸水性。
由表11-l可见,均聚甲醛比共聚甲醛的力学性能略高10%~20%,这主要是其结晶度比共聚甲醛要高10%左右的缘故。


聚甲醛力学性能的突出优点是抗疲劳性好、耐磨性优异和蠕变值低, 表11-2为聚甲醛与其它塑料经107次弯曲试验后的疲劳强度比较。 表11-3为聚甲醛与其它塑料反复多次冲击至破坏时的次数。 

聚甲醛的疲劳强度随温度升高而降低。

聚甲醛对缺口敏感,有缺口时的疲劳强度几乎比无缺口时小1/2。

尽管**次冲击时的冲击强度比PC和ABS低,但多次反复冲击时的性能却好于 PC和 ABS。

聚甲醛具有优异的耐磨性,它的摩擦因数小,摩耗量低,极限PV值高,而且动摩擦因数和静摩擦因数几乎相等。

干摩擦因数为0.1~0.4,水润滑时为0.1~0.2,油润滑时为0.01~0.1,对钢、黄铜及铝的摩擦因数分别为0.18,0.20和0.22,填充聚四氟乙烯后的摩擦性能更好,在负荷小于 17.5 MPa及温度低于120℃时摩擦因数变化很小。

聚甲醛还具有优良的抗蠕变性,在23℃,21 MPa 经3000 h后的蠕变值仅为2.3%,抗蠕变性超过ABS、氯化聚醚等塑料。


2.热性能

聚甲醛的热分解温度较低(Td=235~240℃),属热敏性塑料,**高连续工作温度并不高,均聚甲醛在82℃可连续使用1年,在121℃可连续使用3个月。

共聚甲醛可在114℃连续使用2000 h,在 138℃连续使用 1000 h,在 160℃短时间使用。

共聚甲醛较均聚甲醛热稳定性好,主要是因为其分子链中的C—C链可起到降解反应的中止点。

然而聚甲醛的热变形温度却比较高,在 0.46 MPa载荷下均聚甲醛和共聚甲醛的热变形温度可达 170℃和 158℃。


3.电性能

聚甲醛具有较好的电性能,温度和湿度对介电常数、介质损耗因数和体积电阻率影响不大。

均聚甲醛还具有好的耐电弧性,因为电弧作用后并未留下C—C导电通路,而是逸去了甲醛气体。


4.化学性能

聚甲醛是弱极性结晶型聚合物,内聚能密度高、溶解度参数大,决定了它在室温下具有好的耐溶剂性,特别能耐非极性有机溶剂,即使在较高温度下对一般有机溶剂也表现出相当好的耐蚀性,表现为尺寸和力学性能不受有机溶剂的影响。

但是均聚甲醛只能耐弱碱,而共聚甲醛可耐强碱及碱性洗涤剂,它们都不耐强酸和强氧化剂,也不耐酚类、有机卤化物及强极性有机溶剂。

聚甲醛的吸水性比 PA-6,PA-66,ABS要低,共聚甲醛的吸水率约为 0.20%~0.22%,均聚甲醛约为0.25%~0.27%,在潮湿的环境中仍能保持尺寸和形状的稳定性,即使长时间在热水中使用,力学性能也不会降低,短时可在121℃水中使用。

5.老化性能

聚甲醛的耐候性不好,经大气老化后性能一般都要下降,长期在日光下暴晒会使分子链降解,表面粉化,变脆变色。

如未加紫外线吸收剂的聚甲醛经1年室外老化后冲击强度下降至1/6,而且表面出现裂痕和变色等现象。因此用于室外使用的聚甲醛,一般均要加人防老剂如2246,或双氰胺;紫外线吸收剂如 2,4,6-三(2’,4’-三羟基苯酚)-l,3,5-三嗪,炭黑等。

五、 聚甲醛的改性

(一)玻璃纤维增强聚甲醛

聚甲醛中加人20%~30%经偶联剂处理的短无碱玻璃纤维后,拉伸强度可提高10%~20%,拉伸模量提高l~3倍,马丁耐热提高0.5~1倍,线膨胀系数大约降低2/3,收缩率大约下降5/6~6/7。 但同时也会使其耐磨性、冲击强度和伸长率有所有下降,脆性和磨耗量增加。



(二)耐磨聚甲醛

聚甲醛中填充固体润滑剂(如 PTFE粉、MoS2、石墨粉、碳纤维等)和润滑油(机油、硅油、脂肪酸酯等)可制得耐磨和含油的聚甲醛。

它的力学性能与未填充时相比接近或稍有降低,但磨擦磨耗性能却得以大幅度提高,如摩擦因数、摩痕宽度和摩耗量会有明显地降低,临界极限PV值(在低速下)也得以较大提高。

六、聚甲醛的成型加工

1. 聚甲醛的加工工艺特性

(l)聚甲醛在熔融状态下的流变性为非牛顿型,也就是说为了改变熔体的粘度,温度对其影响不大,而应该调节压力(增大剪切应力)。

(2)聚甲醛熔融温度范围窄(均聚甲醛约10℃、共聚甲醛约50℃),热稳定性差,加工温度不宜超过250℃,熔体不宜于在料筒中停留过长时间(230℃只允许停留15分钟)。

同时要加入稳定剂和防老剂等,以免物料变色产生气泡等。常加0.2%的2246双酚类抗氧剂和0.1%双氰胺甲醛吸收剂等。这样,可达制品洁白,受光不变色目的。

(3)聚甲醛结晶度高,由无定型熔体变为结晶型凝固体时的体积收缩率大约为17%,因此须采用保压补料方式防止收缩,以保证制品形状和尺寸的要求。

(3)聚甲醛熔体凝固速率很快,会造成充模困难、制品表面出现皱折、毛斑、熔接痕等缺陷,因此宜将模温控制在80~130℃来消除这些缺陷。同时由于凝固快、固体表面硬度和刚性大、模塑收缩率大、摩擦因数小,故制品脱模性非常好且可**脱模。

(4)聚甲醛吸湿性较小,水份对其成型工艺影响较小,一般可不干燥,也可在110℃下干燥2h。

(5)聚甲醛加工时应选用突变螺杆,喷嘴宜选用直通式,模具的浇注系统应设计为流线型,浇口应尽可能大些。

2、聚甲醛的加工

聚甲醛**主要的加工方法是注射和挤出,还可进行吹塑、焊接、机械加工、表面施彩等。

(1).注射成型

注射成型是聚甲醛的**主要加工方法,可用来加工阀杆、螺母、齿轮、凸轮、轴承和薄壁制品及精密制品等。


七、聚甲醛的应用

聚甲醛具有十分优异的综合性能,比强度和比刚度与金属很接近,所以可替代有色金属制作各种结构零部件。聚甲醛特别适合于制造耐摩擦、磨损及承受高载荷的零件,如齿轮、滑轮、轴承等,并广泛地应用于汽车工业、精密仪器、机械工业、电子电器、建筑器材等方面。

在汽车工业方面,可利用其比强度高的优点,替代锌、铜、铝等金属,制作水泵叶轮、燃料油箱盖、汽化器壳体、油门踏板、风扇、组合式开关、方向盘零件,转向节轴承等。

在机械工业方面,由于聚甲醛耐疲劳、冲击强度高、具有自润滑性等特点,被大量地用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、泵体、壳体、阀门、滑轮等。

在电子、电器、工业方面,由于聚甲醛介电损耗小、介电强度高、耐电弧性优良等特点,被用来制作继电器、线圈骨架、计算机控制部件、电动工具外壳以及电话、录音机、录像机的配件等。

此外,还可用于建筑器材,如水**、水箱、煤气表零件以及水管接头等;用于农业机械,如插种机的连接和联动部件、排灌水泵壳,喷雾器喷嘴等;由于聚甲醛无毒、无味,还可用于食品工业,如食品加工机上的零部件、齿轮、轴承支架等。

联系电话:18668296273  彭经理   QQ:2845117859


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