一.POM概述
聚甲醛學名聚氧亞甲基,英文名稱為Acetal resin,Polyoxymethylene,Polyacetal,簡稱為POM,俗稱賽鋼。聚甲醛是由三聚甲醛經(jīng)溶液聚合、本體聚合、輻射聚合或氣相聚合后,再用酯化或醚化等方法,使端基封閉,造粒而得。聚甲醛分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種,均聚甲醛由無水聚甲醛聚合而得,共聚甲醛是由三聚甲醛與少量二氧戊環(huán)的共聚產(chǎn)物。以摩擦、磨耗特性見長。均聚甲醛分子式:-[CH2O]n-;
共聚甲醛分子式:-[CH2O]n-CH2O-CH2-CH2]m- (n>>m)
分子結(jié)構(gòu)規(guī)整和結(jié)晶性使其物理機械性能十分優(yōu)異,有金屬塑料之稱。POM為乳白色不透明結(jié)晶性線性熱塑性樹脂,具有良好的綜合性能和著色性,具有較高的彈性模量,很高的剛性和硬度,比強度和比剛性接近于金屬;拉伸強度,彎曲強度,耐蠕變性和耐疲勞性優(yōu)異,耐反復沖擊,去載回復性優(yōu);摩擦系數(shù)小,耐磨耗,尺寸穩(wěn)定性好,表面光澤好,有較高的粘彈性,電絕緣性優(yōu),且不受溫度影響;耐絕緣性好且不受濕度影響;耐化學藥品性優(yōu):除了強酸、酚類和有機鹵化物外,對其他化學品穩(wěn)定,耐油;機械性能受溫度影響小,具有較高的熱變形溫度。缺點是阻燃性較差,遇火徐徐燃燒,氧指數(shù)小,即使添加阻燃劑也得不到滿意的要求,另外耐候性不理想,室外應(yīng)用要添加穩(wěn)定劑。
均聚甲醛結(jié)晶度高,機械強度、剛性、熱變形溫度等比共聚甲醛好;共聚甲醛熔點低,熱穩(wěn)定性,耐化學腐蝕性,流動特性,加工性均優(yōu)于均聚甲醛,新開發(fā)的產(chǎn)品為超高流動(快速成型),耐沖擊和降低模具沉積牌號,也有無機填充,增強牌號。
POM吸水率大于0.2%,成型前應(yīng)預干燥,POM熔融溫度與分解溫度相近,成型性較差,可進行注塑、擠出、吹塑、滾塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、電鍍、機加工、注塑是最重要的加工方法,成型收縮率大,模具溫度宜高些,或進行退火處理,或加入增強材料(如無堿玻璃纖維)。
POM強度高,質(zhì)輕,常用來代替銅、鋅、錫、鉛等有色金屬,廣泛用于工業(yè)機械、汽車、電子電器、日用品、管道及配件、精密儀器和建材等部門。
POM被廣泛用于制造各種滑動、轉(zhuǎn)動機械零件,做各種齒輪、杠桿、滑輪、鏈輪,特別適宜做軸承,熱水閥門、精密計量閥、輸送機的鏈環(huán)和輥子、流量計、汽車內(nèi)外部把手、曲柄等車窗轉(zhuǎn)動機械,油泵軸承座和葉輪燃氣開關(guān)閥、電子開關(guān)零件、緊固體、接線柱鏡面罩、電風扇零件、加熱板、儀表鈕;錄音錄像帶的軸承;各種管道和農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)以及閥門、噴頭、水龍頭、洗浴盆零件;開關(guān)鍵盤、按鈕、音像帶卷軸;溫控定時器;動力工具,庭園整理工具零件;另外可作為沖浪板、帆船及各種雪撬零件,手表微型齒輪、體育用設(shè)備的框架輔件和背包用各種環(huán)扣、緊固件、打火機、拉鏈、扣環(huán);醫(yī)療器械中的心臟起博器;人造心臟瓣膜、頂椎、假肢
二、POM的特性
聚甲醛為乳白色不透明的,一種沒有側(cè)鏈的高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物。具有良好的綜合性能,突出的優(yōu)良的耐疲勞性和耐蠕變性,良好的電性能等。1.力學性能:由于聚甲醛是一種高結(jié)晶性的聚合物,具有較高的彈性模量,很高的硬度和剛度??梢栽?40~100℃長期使用。而且耐多次重復沖擊,強度變化很少。強度受溫度和溫度變化影響很少。
聚甲醛是熱塑性材料中耐疲勞性最為優(yōu)越的品種,蠕變小。
2.熱學性能:聚甲醛具有較高的熱變形溫度,均聚為136℃,共聚為110℃。但由于分子結(jié)構(gòu)方面的差異,共聚甲醛反而有較高的連續(xù)使用溫度。一般而言聚甲醛的長期使用溫度是100℃左右。而共聚甲醛可在114℃連續(xù)使用2000h,或在138℃時連續(xù)使用1000h。短時間可使用的溫度可達160℃。按美國UL規(guī)范,聚甲醛的長期耐熱溫度為85~105℃。
3.耐化學藥品性:聚甲醛的基本結(jié)構(gòu)了它沒有常溫溶劑。在樹脂熔點以下或附近,也幾乎找不到溶劑,僅有個別物質(zhì)如全氟丙酮,能夠形成極稀的溶液。所以在所有的工程塑料中聚甲醛耐有機溶劑和耐油性十分突出。特別在高溫條件下有相當好的耐腐蝕性。而且尺寸和機械強度變化不大。
聚甲醛與多中顏料有較好的相容性,易于著色,但由于有些顏料具有酸性,所以聚甲醛用的顏料需要慎重選擇。其色母的制作,也遠比一般樹脂苛刻。聚甲醛因其結(jié)晶性,不能夠用染料著色。
4.電氣性能:聚甲醛良好的電性能之一在于介電常數(shù)不受溫度和濕度的影響。不同制造工藝導致的微量雜質(zhì)含量差異對于體積電阻可帶來一個數(shù)量級的影響。
5.聚甲醛性能的不足之處:相對密度教大,不透明,不耐酸;成型收縮率大;熔點不很高;熱降解在教高溫度下相當迅速。在氧的存在下還有熱氧降解發(fā)生。
均聚甲醛除有上述性能外,密度、結(jié)晶度、機械強度高。而共聚甲醛短期強度、模量、伸長率、熱變形溫度、抗蠕變性、耐熱老化、耐熱水性等都優(yōu)于均聚甲醛,成型溫度范圍也教寬。
三、聚甲醛POM的成型加工
聚甲醛可用一般熱塑性塑料成型方法加工,如注塑、擠出、吹塑、滾塑等。注塑是主要的加工方式。聚甲醛通常采用螺桿式注塑機注塑,制品的注塑量不應(yīng)該超過成型機最大注射量的75%。可用標準型單頭、全螺紋螺桿。
聚甲醛的注塑工藝可以參考下面的條件:
◇料筒溫度為175~195℃;
◇模具溫度為45~75℃;
◇注塑壓力定在69~118MPa范圍內(nèi)為宜;
◇成型周期可取20~30s。
四、POM的工藝特點
※ POM加工前可不用干燥,最好在加工過程中預熱(100℃左右),對產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性有好處。※ POM的加工溫度范圍很窄,在195~215℃之間,在炮筒內(nèi)停留時間稍長或溫度超過220℃就會分解。螺桿轉(zhuǎn)速不能過高,殘量要少。
※ POM產(chǎn)品收縮大,易產(chǎn)生縮水或變形。
※ POM比熱大,模溫高(80~100℃),產(chǎn)品脫模后很燙,需防止燙傷手指。
※ POM宜在中壓、中速、高模溫條件下成型加工。
POM的后加工,可采用焊接、粘接、噴涂、涂膜、印刷、電鍍、機加工等方法。
五、POM的應(yīng)用
POM強度高,質(zhì)輕,常用來代替銅、鋅、錫、鉛等有色金屬,廣泛用于工業(yè)機械、汽車、電子電器、日用品、管道及配件、精密儀器和建材等部門。POM被廣泛用于制造各種滑動、轉(zhuǎn)動機械零件,做各種齒輪、杠桿、滑輪、鏈輪,特別適宜做軸承,熱水閥門、精密計量閥、輸送機的鏈環(huán)和輥子、流量計、汽車內(nèi)外部把手、曲柄等車窗轉(zhuǎn)動機械,油泵軸承座和葉輪燃氣開關(guān)閥、電子開關(guān)零件、緊固體、接線柱鏡面罩、電風扇零件、加熱板、儀表鈕;錄音錄像帶的軸承;各種管道和農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)以及閥門、噴頭、水龍頭、洗浴盆零件;開關(guān)鍵盤、按鈕、音像帶卷軸;溫控定時器;動力工具,庭園整理工具零件;另外可作為沖浪板、帆船及各種雪撬零件,手表微型齒輪、體育用設(shè)備的框架輔件和背包用各種環(huán)扣、緊固件、打火機、拉鏈、扣環(huán);醫(yī)療器械中的心臟起博器;人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。
1.汽車工業(yè)方面:制造汽車泵、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬向節(jié)軸承、馬達齒輪、曲軸、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關(guān)、安全帶扣等。
2.機械制造業(yè)中:廣泛應(yīng)用作齒輪、驅(qū)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(jié)構(gòu)件等傳動部件。
3.電子電氣、家用電器領(lǐng)域:制造插頭、開關(guān)、按扭、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.聚甲醛還可以用于耐腐蝕的消防水龍頭,鋼筆的筆桿和筆套、玩具、梳子、拉鏈、睫毛油棒等消費品等等。
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(yīng)用。