聚甲醛改性方法与应用

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聚甲醛（POM）是一种综合性能优良的工程塑料，有“夺钢”、“超钢” “赛钢”之称，可广泛应用于替代钢铁、铜、锌和铝等金属材料做许多部件，是世界五大工程（聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚）之一。

聚甲醛是五大工程塑料中唯一能基于多种原料路线、从最源头出发、以不太长的过程、大量制造的品种，是甲醇的深加工产品，是煤化工产品链中极其重要的碳一化学下游产品。

优点：

硬度大、耐磨、耐湿、耐化学品性，耐燃油、耐疲劳、冲击强度高、高韧性、高抗蠕变性、尺寸稳定性好、有自润滑性、设计自由度高，可以在-40～100℃长期使用。

缺点：

相对密度较高(1.38～1.43）、缺口冲击强度低、耐热性差、不宜阻燃、不宜印刷、成型收缩率较大。

POM改性的意义

POM在成形加工过程中极易结晶，生成尺寸较大的球晶，当材料受到冲击时，这些尺寸较大的球晶容易形成应力集中点，造成材料的破坏，所以POM缺口敏感性大，缺口冲击强度低，成型收缩率高, 制品易产生内应力, 难于紧密成型。

这极大地限制了POM的使用范围，在某些方面不能满足工业要求，因此，为了更好地适应高速、高压、高温、高负荷等苛刻的工作环境，进一步扩大POM的应用范围，需进一步提高聚甲醛的冲击韧性，耐热和耐摩擦等性能。

POM改性研究的关键

①POM的物理改性关键在于复合体系相间的相容性，应加大多功能增容剂的开发研究。新开发的凝胶体系及原位聚合离聚体增韧使复合体系形成稳定互穿网络，是解决相间相容性的新的研究方向。

②POM的化学改性关键在于在合成过程中通过选择共聚单体在分子链中引入多功能基团，为进一步的改性提供条件；调节共聚单体数量、优化分子结构的设计，合成系列化、功能化和高性能化POM。

POM改性研究的技术路线

⑴填充增强改性

将无机材料如Al2O3、氧化镁、玻璃纤维、碳纤维、玻璃微珠、云母、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、钛酸钾等通过熔融共混加入到聚甲醛中，从而提高聚甲醛的强度、刚度、硬度、热变形温度以及尺寸稳定性。

填充增强类聚甲醛主要应用于制备机械结构复杂、薄形精密零件及工程制品。

⑵增韧共混改性

以热塑性聚氨酯（TPU）、丁腈橡胶（NBR）、改性聚烯烃、聚酰胺、木质纤维素等作为弹性增韧体，采用机械共混和接枝共聚的方法制成超韧性POM合金。

• 塑性聚氨酯TPU 增韧POM 的研究较成熟（机械共混和接枝共聚），例如：Du Pont 公司Delrin 100ST、500T ；

Celanese公司Celcon Toughx。

• 丁腈橡胶（NBR）增韧POM已在国内形成2000吨生产线（四螺杆挤出机）

• POM/ PC、POM/ PEEK、POM/PEI（日本）

• POM/ COPA、POM/ PA12、POM/ LDPE、POM/ HDPE

增韧聚甲醛主要用于耐冲击制件或低温下使用的零部件生产。

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⑶功能化改性（方向和热点）

提高摩擦磨损性能

在聚甲醛树脂中加入有机油或硅油、聚四氟乙烯（PTFE）或二硫化钼，可以达到降低制品表面摩擦系数及磨损率的作用。润滑聚甲醛最适用于机械、电子电器用零件的传动部位材料，如齿轮、滚轮、凸轮、连杆类制品。

①添加PTFE、PE、UHMWPE 等自身摩擦系数较低的结晶性高分子材料。

②添加玻纤、碳纤等纤维状材料。

③添加硅油、矿物油、油脂等润滑油及润滑脂类。

④添加MoS2 、石墨等无机粉类润滑材料。

⑤利用接枝、嵌段等手段在POM 分子链上引入具有润滑性的链段。

其中①-④属于物理共混方法。

以PTFE 为润滑剂的牌号包括：日本Polyplastics 公司的YF - 10 、YF – 20；三菱瓦斯化学公司的FL2010 、FL2020；Hoechst 公司的C90217G,；Du Pont 公司的500AF；Lucky 公司的FW- 710F 等。

LNP 公司推出以芳纶添加剂代替传统的PTFE 的润滑性POM 粒料；

Perareh Systems 公司开发的POM 与有机硅树脂的互穿网络聚合物,成型收缩率比POM 降低25 % , 而耐磨性能提高两倍以上；

Hoechst Celanese 公司推出的Hostaform C9021G和C2521G是POM/ UHMWPE 合金,具有优异的润滑性、良好的耐磨损性及耐刮擦性, 其摩擦系数与POM/HDPE 相当。

提高聚甲醛的耐候性

在聚甲醛中加入抗氧剂及光稳定剂可以提高聚甲醛的耐候性。

针对POM 受紫外线照射易发生白化、龟裂等缺点，一些科研机构纷纷开发出耐候型品种,以满足汽车内外装饰材料的要求：

Du Pont 公司推出的Delrin527UV；Hoechst Celanese 公司推出的Celcon UV902；Ashley 聚合物公司的Ashlene R190H和Ashlene R190H2 ,均是在POM 中加入紫外线吸收剂以防止紫外线诱导POM 老化褪色的耐候型品种。

由此可见，改善耐候性已成为POM 改性研究的热点。

导电、抗静电聚甲醛

采用加入炭黑、碳纤维、不锈钢纤维等导电填充料的方法，可以提高聚甲醛导电性能。在聚甲醛中加入特殊的抗静电剂则可使聚甲醛具有抗静电性，减少其在电子领域应用时因灰尘、碎屑积聚及静电荷产生的干扰。

POM的应用

1、机械行业

聚甲醛在机械行业大量用于制造齿轮、滚轮、凸轮、轴承、弹簧、螺栓、螺母以及各种泵体、壳体、叶轮等。不漏电，强度高，而且抗震。

2、汽车零件

POM在汽车中主要用于制造散热器箱盖、燃料油箱盖、加料口、排气控制阀门、水阀体、加热器风扇、空压机阀门、加热器控制杆、组合式开关、洗涤泵、门锁、遮光板托架、速度表壳体、车窗调节手柄、反射镜支持板、刮水器枢轴轴承、刮水器齿轮等。

3、电子电器

用于制造各种电动工具的零部件，如电扳手外壳、开关手柄等，以及家用电器中的零部件。

4、建筑领域

用于制造窗框、盥洗盆、水箱、门窗滑轮等。

（来源：开封龙宇化工有限公司）

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