聚甲醛(POM)
發展歷史
赫爾曼·施陶丁格,1920年研究高分子時發現了POM的結構與聚合過程;
在1952年,杜邦公司的化學家合成了另一種POM,并且在1956年為其均聚物申請了專利;美國Celanese公司于1960年試制成共聚聚甲醛POM;此后,日本、西歐等國也相繼投產。
圖1:POM塑膠粒子
材料分類
聚甲醛主要分為:均聚甲醛(三聚甲醛或甲醛的均聚體)和共聚甲醛(三聚甲醛與少量二氧五環的共聚)。
從結構上看,均聚甲醛由純的-C-O-鍵連續構成,而共聚甲醛則在若干個C-O-鍵中分布著-C-C-鍵,由于–C-C -鍵較-C-O- 鍵穩定性好,故共聚甲醛的耐熱穩定性和耐化學穩定性都好。兩種聚甲醛結構上雖有一定差異,但共聚甲醛分子鏈中—C—C—鍵所占比例甚?。?%或5%),所以兩種聚甲醛的性能基本還是相近的。
性能 |
均聚甲醛 |
共聚甲醛 |
密度(g/cm3) |
1.43 |
1.41 |
結晶度(%) |
75-85 |
70-75 |
熔點(℃) |
175 |
165 |
力學強度 |
較高 |
較低 |
熱穩定性 |
較差,易分解 |
較好,不易分解 |
化學穩定性 |
對酸堿穩定性略差 |
對酸堿穩定性較好 |
加工成型溫度范圍 |
較窄,約10℃ |
較寬,約50℃ |
材料特性
(1)POM加工前可不用干燥,最好在加工過程中進行預熱(80℃左右),對產品尺寸的穩定性有好處;
(2) POM的加工溫度很窄(0~215℃),在炮筒內停留時間稍長或溫度超過220℃時就會分解,產生刺激性強的甲醛氣體;
(3) POM料注塑時保壓壓力要較大(與注射壓力相近),以減少壓力降.螺桿轉速不能過高,殘量要少;
(4) POM產品收縮率較大,易產生縮水或變形.POM比熱大,模溫高(80~100℃),產品脫模時很燙,需防止燙傷手指;
(5) POM宜在“中壓、中速、低料溫、較高模溫”的條件下成型加工,精密制品成型時需用控制模溫;
(6)具高機械強度和剛性;
(7)最高的疲勞強度;
(8)環境抵抗性、耐有機溶劑性佳;
(9)耐反覆沖擊性強,良好的電氣性質,復原性良好,具自已潤滑性、耐磨性良好,尺寸安定性優。
合成工藝
單體精制
加入惰性溶劑聚乙烯醇二甲醚(PEGDME),使得甲醛和水共沸點消失,可以用精餾的方法,餾出高純度的甲醛。
聚合反應
共聚甲醛亦屬離子聚合,常用BF3及其絡合物作引發劑,在雙螺桿反應器中進行,可以獲得預期的聚合物。聚甲醛的端基是活性的羥基,必須封端,不然會自動降解。
均聚甲醛用乙酐封端,共聚甲醛以分子量調節劑形式加入,一般端基為甲氧基醚,羥基乙基醚或丁氧基醚,封端后,摻混助劑即進行造粒。