加工应用·Processing and Application
编者按:聚甲醛是五大工程塑料之一,由于其超高强度的特性较为接近金属,被广泛应用与机械、电子、汽车等领域。故对该树脂的生产和研究备受重视。
P
reparation, modification and the
application of POM engineering plastics
聚甲醛工程塑料的制
备、改性及应用
文/王 敏
摘 要:阐述了聚甲醛的溶液聚合和本体聚合工业生产方法,重点介绍了聚甲醛填充、共混改性的研究和开发状况及其在机械制造、汽车工业、电子电气、精密仪器和日用消费品等领域的应用。
关键词 聚甲醛 生产方法 改性 应用
Abstract:This paper elaborates the industrial production methods of POM solution polymerization and bulk polymerization, focuses on the research on POM-filling, blending modification and the development situation and the application in machine manufacturing, automobile industry, electrical and electronic, and precision instruments, and daily consumer goods and other fi elds.
Keywords: POM, Production methods, Modifi cation, Application
聚
甲醛是分子主链中含有CH2性树脂。它可分为2大
生产共聚甲醛,则要加入少量共聚单体二氧戊环。聚合方法主要有溶液聚合法和本体聚合法2种。溶液聚合法[1]是以汽油、环己烷或石油醚等为溶剂,将精制的三聚甲醛与二氧戊环(约为三聚甲醛的2%~5%)置于反应釜中,升温至60℃左右,在不断搅拌下加入约为单体量O.01%的三氟化硼—乙醚络合物。聚合为放热反应,应及时通人冷却水,控制釜内温度在65℃左右,保持1~2h,得到白色粉末状聚合物,转化率可达80%左右。
本体聚合法是将三聚甲醛、二氧戊环和催化剂按规定比例混合后,置于双螺杆反应器中,在55~60℃下反应,可直接得到粒状共聚甲醛。美国 Celanese公司[2]曾描述了含有100份三
烷、4份1,3—二氧戊环、4份环己烷和42mL/L的三氟化硼二丁醚络合物(催化剂)体系的混合物装在有同向旋转啮合式螺杆挤出机中于50~70℃下聚合,物料的平均停留时间为3.1 min,大约有70%的单2体混合物转化成聚合物。
Semanchik和Braunstein[4]描述了三氧杂环己烷在双螺杆挤出机中聚合生成聚甲醛的聚合过程。该挤出机的入口区有一个简单的送料杆,反应区有强力捏合件,出口区装有带正反螺纹的螺杆,挤出机也装有中空的同向旋转啮合式螺杆,以使得传热流体的循环成为可能。在一个典型实例中,将98:2的三氧杂环己烷/环氧乙烷的液体混合物连同浓度为81 mL/L的三氟化硼二丁醚络合物催化剂的环己烷溶液加入挤出机中,加料速度为160 g/min。这里使用了一个同心管式的加料系统,单体溶液从外管加入,而催化剂溶液从内管加入。在144~120℃的温度下,聚甲醛的转化率为80%。转化率随着加料速度的增加而
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类,一类是环状三聚甲醛与少量五环的共聚体,称为共聚甲醛;另一类是三聚甲醛或甲醛的均聚体,称为均聚甲醛。聚甲醛(POM)是五大工程塑料之一,是一种综合性能优良的塑料,是所有塑料中比强度较为接近金属的树脂品种之一,具有极高的强度和刚度,良好的耐腐蚀、耐磨、自润滑和抗蠕变性能,特别是具有突出的耐疲劳性能(疲劳强度高达27.4×107 MPa),已被广泛应用于机械、电子、汽车等行业,作为制造轴承、齿轮、汽车仪表、泵叶叶轮等零部件的有色金属和合金替代物。
生产方法
工业生产上,一般以三聚甲醛为单体生产均聚甲醛;以三聚甲醛和二氧戊环为单体生产共聚甲醛。
氧杂环己烷、2.4份环氧乙烷、1.1份环己烷、840 mL/L的甲醛缩二甲醇和70 mL/L的三氟化硼二丁醚络合物(催化剂)体系的聚合反应。Seddon and Scarbrough[3]描述了将100份三氧杂环己
Processing and Application·
加工应用
下降。Sugio等人[5]描述了100份三氧杂环己烷、2.5份环氧乙烷、2份环己烷以及三氟化硼二丁醚络合物(催化剂)所组成的混合物的部分聚合反应。挤出机反应器是在一个装有自洁元件的连续式捏合机,入口区温度为60℃、转速为200 r/min的条件下操作,物料的停留时间为6min生成预聚物的转化率50%,然后将这预聚物被直接送到二次反应器中,转化率最多也只能达到70%。Toddt[6]已经发表了有关三氧杂环己烷在挤出机反应器中聚合,生成聚甲醛的研究结果。原料由含有质量分数为2%~4%,未特别指明共聚单体的三氧杂环己烷,以及100 mL/L的催化剂组成。Todd详细地考虑了这一聚合过程中的能量平衡。据称当加料速度达到1Okg/h以下时,单体的转化率达到或超过90%。
金,商品牌号为Delrin100ST,500T,既提高了聚甲醛的耐冲击性,又保持了聚甲醛的强度和刚性,成型后的收缩率小,制品尺寸精度高、缩孔小。这种高
究。对POM/TPUR共混体系的力学性能、流变性能、动态力学性能和形态结构进行了测试及分析。如图1所示TPUR的加入提高了体系的冲击强大,在TPUR含量为1O份(质量份)时出现一极大值,比纯POM提高38.5%[10]。
聚甲醛合金
作为五大工程塑料之一的聚甲醛(POM)具有优良的综合性能,但也存在一些不足之处。如聚甲醛的冲击韧性低、缺口敏感性大、耐热性差、摩擦系数较高等,这些缺点极大地限制了聚甲醛在各个领域中应用范围的扩大,为此,近年来POM的共混改性研究很活跃。
分子合金含有15%~20%(质量分数)、尺寸为(O.O1~O.90)µm的颗粒状聚氨酯弹性体(Tg低于-15℃),余量是分子量为2万到1O万的聚甲醛。其缺口冲击强度比纯POM树脂提高17倍,达到906 J/m[7]。此外,Celanese公司和日本聚合物塑料公司也推出POM/TPUR合金,商品名分别为Celon Toughx和ジユラコン15H[8]。
我国合肥工业大学采用增容剂z-3对POM/TPUR共混体系进行改性研究表明,增容剂Z-3可控制共混体系中分散相的颗粒尺寸和分布,起着聚集剂的作用,当POM/TPUR/Z-3=100/7/0.49时,合金的缺口冲击强度达到最大值。天津轻工业学院选用热塑性聚氨酯弹性体,用Brabender熔融挤出共混的方法对聚甲醛的改性增韧进行了研
[9]
POM/热塑性聚氨酯弹性体(TPUR)合金
由于聚甲醛结晶度较高,结晶晶粒较大,在受冲击,特别是当应力增加时,往往以脆性方式遭到破坏。热塑性聚氨酯弹性体是一种既具有橡胶弹性又具有热塑性塑料加工性、综合性能优良的弹性体。广泛用于其他聚合物的增韧改性剂。一般通过在POM大分子中引入弹性体,通过共混改性来达到增韧POM目的。
Du Pont公司采用机械共混和接枝共聚的方法开发出超韧性POM/TPUR合
POM/PTFE合金
POM易结晶(特别容易形成球晶),在无缺口的条件下,耐冲击性很高,但一旦有了缺口,其冲击性能欠佳。因此,改善其成型性和抗冲击性,制取综合性能优异的自润滑材料,是POM改性研究的方向。聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦系数很小,具有独特的自润滑特性,但存在易磨损和抗冷流性差的缺点。PTFE/POM共混物合金综合二者优点,作为
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加工应用·Processing and Application
自润滑材料,减磨抗磨性能优良。利用PTFE的磨擦摩损特性,在POM树脂中加入PTFE而研制的耐磨高润滑POM,降低了磨擦系数,提高了耐磨损性。通常在100份POM中加入2%~5%的PTFE粉末,可使其磨擦系数降低60%,耐磨损性提高1~2倍,PV值也可成倍提高,静磨擦系数仅为O.05~0.15[11]。
王洪涛[12]等通过实验发现,填加10%~20%PTFE的PTFE/POM共混物,在磨擦磨损方面,均具有较好的结果,同时在韧性、抗蠕变和外观方面均保持较好的记录。利用AES和XPS分别对PTFE(30%)/POM的磨擦磨损界面与磨痕进行分析。
W.Y.Chiang[13]等通过机械共混方法制备5种PTFE/POM共混物,即POM分别与PTFE,涂覆偶联剂的PTFE(LZ-PTFE),经过化学处理的PTFE(CPTFE含有NaF盐),经过化学处理的、不含NaF盐的PTFE(WPFE)以及涂覆偶联剂的WTFE(LZ—PTFE)共混物。这些共混物中因为有PTFE的存在,所以耐磨性能良好。但是,由于POM与PTFE相互之间的粘接作用力弱,因而随着PTFE含量的增加,共混物的机械性能随之下降。PTFE经过化学表面处理之后,可以均匀地分散在POM中,从而使POM/处理过的PTFE共混物比POM/PTFE共混物机械性能更好。吸附在CPTFE表面的NaF盐起着类似偶联剂的作用,使POM与PTFE之间产生很强的粘附作用。该游离盐(free salt)作为晶核,也有促进POM晶化的作用。在上述5种共混物中,POM/CPTFE共混物具有最好的机械性能。而在POM/改性PTFE(IZ-PTFE,LZ-WPTFE,WPTFE,CPTFE)共混物中,POM/CPTFE的耐磨性最优。
5种POM/PTFE共混物中,PTFE含量与机械性能的关系见表1。
PTFE含量与泰伯磨耗系数(Taber Wear Factor)的关系如图2所示。
我国合肥工业大学[14]对POM/PTFE合金的力学性能、加工性能和磨擦磨损性能进行了研究,具体如表2。
结果表明,PTFE的含量控制在5~10份时,该合金具有高性能和自润滑性。
清华大学研究开发的各种复合体系改良型耐磨自润滑POM的摩擦磨损性能
PTFE质量分数/%
[13]
见表3。与基体POM相比,各耐磨自
润滑型试样除摩擦系数降低外,更重要的是其比磨损率由l×lO-5mm3/(N·m)下降至l×l0—7mm3/(N·m),PV值提高了一倍以上。这说明,只能在低压、低速条件下使用的POM,经改良后不仅可在高压、高速条件下使用,而且有相当好的耐磨损性。同时还可看出,复合方法的不同对POM性能的影响是极大的。种类繁多的各种润滑剂的有效复合,可为POM的摩擦磨损性能改良提供更多的可能性。
◆:POM/PTFE;■:POM/CPTFE;▲:POM/LZ-WPTFE;×:POM/LZ—PTFE;*:POM/WPTFE
POM/聚烯烃合金
由于POM的高结晶性,使其缺口敏感性大,制品易残留内应力。因此对POM进行增韧增容改性,或利用成核技术对POM进行成核改性,以降低POM的缺口敏感性,对于扩大POM的应用领域是十分必要的。
Hoechst Celanese公司推出的
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种单一,未形成系列产品。因此,我们
应根据市场发展动向,以实现工业化生产为目的,加快POM改性研究步伐,使POM形成系列化、功能化和高性能化。同时大力开展改性品种的应用研究,拓宽其应用领域,满足我国国民经济各个领域发展的需要,提高在国际市场上的竞争能力。
参考文献
[1]龚云表,石安富.合成树脂与塑料手册[m],上海科学技术出版社,1993
[2]Seddon,R M,W H Russell,and K B Rollins,Celanese,US3,253,818,1966
[3]Seddon,R M,and L D,and L D Scarbroug,Celanese, US3,442,866,1969
[4]Semanchik,M,and D M,Braunstein,Celanesa,US4,105, 637,1978
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[6]odd,D B,Polym.Process Eng.1988,(6):15 7 Anon.Plastics Technology,1994,40(9):18
[8]冈募.プラスチックス,1986,37(1):108[9]徐卫兵,朱士旺,蔡琼英.塑料工业,1
Hostaform C9021G和C2521G是POM/UHMWPE合金,具有优异的自润滑性,良好的耐磨损、耐刮擦性、其摩擦系数与POM/HDPE合金相当,低于CaC03填充共聚甲醛
[16]
精密仪器和日用消费品等领域。在机械制造业中用以制造阀门、喷头、齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、轴承、驱动轴、链条、衬套和机械结构件等;在汽车工业方面用来制造电气开关、安全带扣、把手、曲柄、汽车窗升降机械装置、仪表板、输油管、输气管、汽油泵、汽化器、万向轴等;在电子电气、家用电器领域可用来制造键套、插头、开关、按钮、继电器、盒式磁带的卷轴和轮毂,以及录像机、收录机、电话机、电视机、电冰箱、洗衣机等的各种零部件等;在精密仪器方面用来制造罩体、摩擦垫板、架子的支撑座架和钟表、照相机以及其他精密仪器的零部件;在消费品方面用来制造玩具、梳子、拉链、气溶胶容器、阀门、睫毛油棒及钢笔的笔杆和笔套等。
。该公司还开发出一种
POM(Celon)/回收PP(15/85)合金,其拉伸强度与PP相当,用矿物填料增强后可进一步提高强度,用来制造汽车零部件[17]。
我国合肥工业大学采用增容剂Z-1来改性POM/LDPE共混体系,结果表明,增容剂Z-1的加入使LDPE在POM中分散均匀,POM球晶细化,合金的综合性能得到改善,当增容剂Z-1的质量分数为5%-7%时效果最佳,制得的POM/LDPE/Z-1合金的主要性能指标为:拉伸强度50~60MPa,缺口冲击强度为12kJ/m2以上,磨擦系数为O.20~O.30[18]。徐卫兵等用增容剂Z-2来改性POM/HDPE合金,研究结果表明:随着HDPE用量的增加,共混体系的拉伸强度下降,缺口冲击强度出现峰值,流动性增大,密度降低,线膨胀系数增加。当POM/HDPE/Z-2=100/3/7时,共混物的缺口冲击强度达最大值[19]。如图3所示:
结束语
聚甲醛是一种综合性能优良的自润滑工程塑料,其工程应用前景广阔。但是与国外相比,我们起步较晚,虽然迄今我国的POM生产厂、各高等院校和科研机构都已做了大量的研究工作,但大多处于理论研究阶段,实现工业化生产的不多,且规模小,日本采用齐格勒一纳塔催化剂控制聚烯烃分子量日本住友化学品公司开发出齐格勒一纳塔系列催化剂用于线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚丙烯(PP),据称可以改善分子量的控制,抑制低分子量聚合物的形成。住友公司称LLDPE催化剂可以改善透明性和加工特性,而PP催化剂可以增加结晶度和刚度系数。
(译自Chemical Industry Notes,Sep.2000,29(36):26)美国开发出用玉米生产涂层的工艺美国农业研究服务(ARS)东方研究中心已开发出一种用品
994,(5):37
[10]邬素华,文志红,赵鸣山.中国塑料,1999,1 3(11):39
[11]胡献国,江龙英,袁光成等.高分子通报,1997,(2):109
[12]王洪涛,杨生荣,薛群基.高分子材料科学与工程,1996,(2):15
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聚甲醛合金的应用
由于POM具有优良的力学、物化性能和电性能,因而被广泛用于机械制造、汽车工业、电子电气、家用电器、
王 敏:女,高级工程师,1946年生,副厂长,总工程师,已发表论文30余篇。
辽宁省辽中县辽河化工厂 邮编:110200
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编者按:聚甲醛是五大工程塑料之一,由于其超高强度的特性较为接近金属,被广泛应用与机械、电子、汽车等领域。故对该树脂的生产和研究备受重视。
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reparation, modification and the
application of POM engineering plastics
聚甲醛工程塑料的制
备、改性及应用
文/王 敏
摘 要:阐述了聚甲醛的溶液聚合和本体聚合工业生产方法,重点介绍了聚甲醛填充、共混改性的研究和开发状况及其在机械制造、汽车工业、电子电气、精密仪器和日用消费品等领域的应用。
关键词 聚甲醛 生产方法 改性 应用
Abstract:This paper elaborates the industrial production methods of POM solution polymerization and bulk polymerization, focuses on the research on POM-filling, blending modification and the development situation and the application in machine manufacturing, automobile industry, electrical and electronic, and precision instruments, and daily consumer goods and other fi elds.
Keywords: POM, Production methods, Modifi cation, Application
聚
甲醛是分子主链中含有CH2性树脂。它可分为2大
生产共聚甲醛,则要加入少量共聚单体二氧戊环。聚合方法主要有溶液聚合法和本体聚合法2种。溶液聚合法[1]是以汽油、环己烷或石油醚等为溶剂,将精制的三聚甲醛与二氧戊环(约为三聚甲醛的2%~5%)置于反应釜中,升温至60℃左右,在不断搅拌下加入约为单体量O.01%的三氟化硼—乙醚络合物。聚合为放热反应,应及时通人冷却水,控制釜内温度在65℃左右,保持1~2h,得到白色粉末状聚合物,转化率可达80%左右。
本体聚合法是将三聚甲醛、二氧戊环和催化剂按规定比例混合后,置于双螺杆反应器中,在55~60℃下反应,可直接得到粒状共聚甲醛。美国 Celanese公司[2]曾描述了含有100份三
烷、4份1,3—二氧戊环、4份环己烷和42mL/L的三氟化硼二丁醚络合物(催化剂)体系的混合物装在有同向旋转啮合式螺杆挤出机中于50~70℃下聚合,物料的平均停留时间为3.1 min,大约有70%的单2体混合物转化成聚合物。
Semanchik和Braunstein[4]描述了三氧杂环己烷在双螺杆挤出机中聚合生成聚甲醛的聚合过程。该挤出机的入口区有一个简单的送料杆,反应区有强力捏合件,出口区装有带正反螺纹的螺杆,挤出机也装有中空的同向旋转啮合式螺杆,以使得传热流体的循环成为可能。在一个典型实例中,将98:2的三氧杂环己烷/环氧乙烷的液体混合物连同浓度为81 mL/L的三氟化硼二丁醚络合物催化剂的环己烷溶液加入挤出机中,加料速度为160 g/min。这里使用了一个同心管式的加料系统,单体溶液从外管加入,而催化剂溶液从内管加入。在144~120℃的温度下,聚甲醛的转化率为80%。转化率随着加料速度的增加而
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类,一类是环状三聚甲醛与少量五环的共聚体,称为共聚甲醛;另一类是三聚甲醛或甲醛的均聚体,称为均聚甲醛。聚甲醛(POM)是五大工程塑料之一,是一种综合性能优良的塑料,是所有塑料中比强度较为接近金属的树脂品种之一,具有极高的强度和刚度,良好的耐腐蚀、耐磨、自润滑和抗蠕变性能,特别是具有突出的耐疲劳性能(疲劳强度高达27.4×107 MPa),已被广泛应用于机械、电子、汽车等行业,作为制造轴承、齿轮、汽车仪表、泵叶叶轮等零部件的有色金属和合金替代物。
生产方法
工业生产上,一般以三聚甲醛为单体生产均聚甲醛;以三聚甲醛和二氧戊环为单体生产共聚甲醛。
氧杂环己烷、2.4份环氧乙烷、1.1份环己烷、840 mL/L的甲醛缩二甲醇和70 mL/L的三氟化硼二丁醚络合物(催化剂)体系的聚合反应。Seddon and Scarbrough[3]描述了将100份三氧杂环己
Processing and Application·
加工应用
下降。Sugio等人[5]描述了100份三氧杂环己烷、2.5份环氧乙烷、2份环己烷以及三氟化硼二丁醚络合物(催化剂)所组成的混合物的部分聚合反应。挤出机反应器是在一个装有自洁元件的连续式捏合机,入口区温度为60℃、转速为200 r/min的条件下操作,物料的停留时间为6min生成预聚物的转化率50%,然后将这预聚物被直接送到二次反应器中,转化率最多也只能达到70%。Toddt[6]已经发表了有关三氧杂环己烷在挤出机反应器中聚合,生成聚甲醛的研究结果。原料由含有质量分数为2%~4%,未特别指明共聚单体的三氧杂环己烷,以及100 mL/L的催化剂组成。Todd详细地考虑了这一聚合过程中的能量平衡。据称当加料速度达到1Okg/h以下时,单体的转化率达到或超过90%。
金,商品牌号为Delrin100ST,500T,既提高了聚甲醛的耐冲击性,又保持了聚甲醛的强度和刚性,成型后的收缩率小,制品尺寸精度高、缩孔小。这种高
究。对POM/TPUR共混体系的力学性能、流变性能、动态力学性能和形态结构进行了测试及分析。如图1所示TPUR的加入提高了体系的冲击强大,在TPUR含量为1O份(质量份)时出现一极大值,比纯POM提高38.5%[10]。
聚甲醛合金
作为五大工程塑料之一的聚甲醛(POM)具有优良的综合性能,但也存在一些不足之处。如聚甲醛的冲击韧性低、缺口敏感性大、耐热性差、摩擦系数较高等,这些缺点极大地限制了聚甲醛在各个领域中应用范围的扩大,为此,近年来POM的共混改性研究很活跃。
分子合金含有15%~20%(质量分数)、尺寸为(O.O1~O.90)µm的颗粒状聚氨酯弹性体(Tg低于-15℃),余量是分子量为2万到1O万的聚甲醛。其缺口冲击强度比纯POM树脂提高17倍,达到906 J/m[7]。此外,Celanese公司和日本聚合物塑料公司也推出POM/TPUR合金,商品名分别为Celon Toughx和ジユラコン15H[8]。
我国合肥工业大学采用增容剂z-3对POM/TPUR共混体系进行改性研究表明,增容剂Z-3可控制共混体系中分散相的颗粒尺寸和分布,起着聚集剂的作用,当POM/TPUR/Z-3=100/7/0.49时,合金的缺口冲击强度达到最大值。天津轻工业学院选用热塑性聚氨酯弹性体,用Brabender熔融挤出共混的方法对聚甲醛的改性增韧进行了研
[9]
POM/热塑性聚氨酯弹性体(TPUR)合金
由于聚甲醛结晶度较高,结晶晶粒较大,在受冲击,特别是当应力增加时,往往以脆性方式遭到破坏。热塑性聚氨酯弹性体是一种既具有橡胶弹性又具有热塑性塑料加工性、综合性能优良的弹性体。广泛用于其他聚合物的增韧改性剂。一般通过在POM大分子中引入弹性体,通过共混改性来达到增韧POM目的。
Du Pont公司采用机械共混和接枝共聚的方法开发出超韧性POM/TPUR合
POM/PTFE合金
POM易结晶(特别容易形成球晶),在无缺口的条件下,耐冲击性很高,但一旦有了缺口,其冲击性能欠佳。因此,改善其成型性和抗冲击性,制取综合性能优异的自润滑材料,是POM改性研究的方向。聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦系数很小,具有独特的自润滑特性,但存在易磨损和抗冷流性差的缺点。PTFE/POM共混物合金综合二者优点,作为
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自润滑材料,减磨抗磨性能优良。利用PTFE的磨擦摩损特性,在POM树脂中加入PTFE而研制的耐磨高润滑POM,降低了磨擦系数,提高了耐磨损性。通常在100份POM中加入2%~5%的PTFE粉末,可使其磨擦系数降低60%,耐磨损性提高1~2倍,PV值也可成倍提高,静磨擦系数仅为O.05~0.15[11]。
王洪涛[12]等通过实验发现,填加10%~20%PTFE的PTFE/POM共混物,在磨擦磨损方面,均具有较好的结果,同时在韧性、抗蠕变和外观方面均保持较好的记录。利用AES和XPS分别对PTFE(30%)/POM的磨擦磨损界面与磨痕进行分析。
W.Y.Chiang[13]等通过机械共混方法制备5种PTFE/POM共混物,即POM分别与PTFE,涂覆偶联剂的PTFE(LZ-PTFE),经过化学处理的PTFE(CPTFE含有NaF盐),经过化学处理的、不含NaF盐的PTFE(WPFE)以及涂覆偶联剂的WTFE(LZ—PTFE)共混物。这些共混物中因为有PTFE的存在,所以耐磨性能良好。但是,由于POM与PTFE相互之间的粘接作用力弱,因而随着PTFE含量的增加,共混物的机械性能随之下降。PTFE经过化学表面处理之后,可以均匀地分散在POM中,从而使POM/处理过的PTFE共混物比POM/PTFE共混物机械性能更好。吸附在CPTFE表面的NaF盐起着类似偶联剂的作用,使POM与PTFE之间产生很强的粘附作用。该游离盐(free salt)作为晶核,也有促进POM晶化的作用。在上述5种共混物中,POM/CPTFE共混物具有最好的机械性能。而在POM/改性PTFE(IZ-PTFE,LZ-WPTFE,WPTFE,CPTFE)共混物中,POM/CPTFE的耐磨性最优。
5种POM/PTFE共混物中,PTFE含量与机械性能的关系见表1。
PTFE含量与泰伯磨耗系数(Taber Wear Factor)的关系如图2所示。
我国合肥工业大学[14]对POM/PTFE合金的力学性能、加工性能和磨擦磨损性能进行了研究,具体如表2。
结果表明,PTFE的含量控制在5~10份时,该合金具有高性能和自润滑性。
清华大学研究开发的各种复合体系改良型耐磨自润滑POM的摩擦磨损性能
PTFE质量分数/%
[13]
见表3。与基体POM相比,各耐磨自
润滑型试样除摩擦系数降低外,更重要的是其比磨损率由l×lO-5mm3/(N·m)下降至l×l0—7mm3/(N·m),PV值提高了一倍以上。这说明,只能在低压、低速条件下使用的POM,经改良后不仅可在高压、高速条件下使用,而且有相当好的耐磨损性。同时还可看出,复合方法的不同对POM性能的影响是极大的。种类繁多的各种润滑剂的有效复合,可为POM的摩擦磨损性能改良提供更多的可能性。
◆:POM/PTFE;■:POM/CPTFE;▲:POM/LZ-WPTFE;×:POM/LZ—PTFE;*:POM/WPTFE
POM/聚烯烃合金
由于POM的高结晶性,使其缺口敏感性大,制品易残留内应力。因此对POM进行增韧增容改性,或利用成核技术对POM进行成核改性,以降低POM的缺口敏感性,对于扩大POM的应用领域是十分必要的。
Hoechst Celanese公司推出的
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种单一,未形成系列产品。因此,我们
应根据市场发展动向,以实现工业化生产为目的,加快POM改性研究步伐,使POM形成系列化、功能化和高性能化。同时大力开展改性品种的应用研究,拓宽其应用领域,满足我国国民经济各个领域发展的需要,提高在国际市场上的竞争能力。
参考文献
[1]龚云表,石安富.合成树脂与塑料手册[m],上海科学技术出版社,1993
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Hostaform C9021G和C2521G是POM/UHMWPE合金,具有优异的自润滑性,良好的耐磨损、耐刮擦性、其摩擦系数与POM/HDPE合金相当,低于CaC03填充共聚甲醛
[16]
精密仪器和日用消费品等领域。在机械制造业中用以制造阀门、喷头、齿轮、凸轮、叶轮、滚轮、轴承、驱动轴、链条、衬套和机械结构件等;在汽车工业方面用来制造电气开关、安全带扣、把手、曲柄、汽车窗升降机械装置、仪表板、输油管、输气管、汽油泵、汽化器、万向轴等;在电子电气、家用电器领域可用来制造键套、插头、开关、按钮、继电器、盒式磁带的卷轴和轮毂,以及录像机、收录机、电话机、电视机、电冰箱、洗衣机等的各种零部件等;在精密仪器方面用来制造罩体、摩擦垫板、架子的支撑座架和钟表、照相机以及其他精密仪器的零部件;在消费品方面用来制造玩具、梳子、拉链、气溶胶容器、阀门、睫毛油棒及钢笔的笔杆和笔套等。
。该公司还开发出一种
POM(Celon)/回收PP(15/85)合金,其拉伸强度与PP相当,用矿物填料增强后可进一步提高强度,用来制造汽车零部件[17]。
我国合肥工业大学采用增容剂Z-1来改性POM/LDPE共混体系,结果表明,增容剂Z-1的加入使LDPE在POM中分散均匀,POM球晶细化,合金的综合性能得到改善,当增容剂Z-1的质量分数为5%-7%时效果最佳,制得的POM/LDPE/Z-1合金的主要性能指标为:拉伸强度50~60MPa,缺口冲击强度为12kJ/m2以上,磨擦系数为O.20~O.30[18]。徐卫兵等用增容剂Z-2来改性POM/HDPE合金,研究结果表明:随着HDPE用量的增加,共混体系的拉伸强度下降,缺口冲击强度出现峰值,流动性增大,密度降低,线膨胀系数增加。当POM/HDPE/Z-2=100/3/7时,共混物的缺口冲击强度达最大值[19]。如图3所示:
结束语
聚甲醛是一种综合性能优良的自润滑工程塑料,其工程应用前景广阔。但是与国外相比,我们起步较晚,虽然迄今我国的POM生产厂、各高等院校和科研机构都已做了大量的研究工作,但大多处于理论研究阶段,实现工业化生产的不多,且规模小,日本采用齐格勒一纳塔催化剂控制聚烯烃分子量日本住友化学品公司开发出齐格勒一纳塔系列催化剂用于线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚丙烯(PP),据称可以改善分子量的控制,抑制低分子量聚合物的形成。住友公司称LLDPE催化剂可以改善透明性和加工特性,而PP催化剂可以增加结晶度和刚度系数。
(译自Chemical Industry Notes,Sep.2000,29(36):26)美国开发出用玉米生产涂层的工艺美国农业研究服务(ARS)东方研究中心已开发出一种用品
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聚甲醛合金的应用
由于POM具有优良的力学、物化性能和电性能,因而被广泛用于机械制造、汽车工业、电子电气、家用电器、
王 敏:女,高级工程师,1946年生,副厂长,总工程师,已发表论文30余篇。
辽宁省辽中县辽河化工厂 邮编:110200
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