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技術(shù)文章

聚甲醛

 更新時(shí)間:2009-10-27 點(diǎn)擊量:1793

聚甲醛(英文:polyformaldehyde)熱塑性結(jié)晶聚合物。被譽(yù)為“超鋼”或者“賽鋼”,又稱聚氧亞甲基。結(jié)構(gòu)為,英文縮寫為POM。通常甲醛聚合所得之聚合物,聚合度不高,且易受熱解聚。1955年前后杜邦公司由甲醛聚合得到甲醛的均聚物。聚甲醛很易結(jié)晶,結(jié)晶度70%以上。均聚甲醛的熔融溫度為180℃左右。

 

   聚甲醛學(xué)名聚氧化聚甲醛(簡(jiǎn)稱POM) 。

聚甲醛是一種沒有沒有側(cè)鏈,高密度,高結(jié)晶性的線性聚合物,具有優(yōu)異的綜合性能。
    聚甲醛是一種表面光滑,有光澤的硬而致密的材料,淡黃或白色,可在-40- 100°C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。它的耐磨性和自潤(rùn)滑性也比絕大多數(shù)工程塑料*,又有良好的耐油,耐過氧化物性能。很不耐酸,不耐強(qiáng)堿和不耐月光紫外線的輻射。

 

  聚甲醛的拉伸強(qiáng)度達(dá)70MPa,吸水性小,尺寸穩(wěn)定,有光澤,這些性能都比尼龍好,聚甲醛為高度結(jié)晶的樹脂,在熱塑性樹脂中是zui堅(jiān)韌的。具抗熱強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)度,耐疲勞性強(qiáng)度均高,耐磨性和電性能優(yōu)良。

 

  聚甲醛的性能:

 

  性 能 數(shù) 值

 

  比重 1.43

 

  熔點(diǎn) 175°C

 

  伸強(qiáng)度(屈服) 70MPa

 

  伸長(zhǎng)率(屈服) 15%

 

  (斷裂) 15%

 

  沖擊強(qiáng)度(無缺口) 108KJ/m2

 

  (帶缺口) 7.6KJ/m2

 

  均聚甲醛的合成一般以甲醛的水溶液在酸的存在下縮合聚合。得到聚合度為100以上的a-聚甲醛,然后將其加熱分解成甲醛氣體,經(jīng)精制和脫水后,通常利用部分預(yù)聚合的方法純化單體,然后通入含少量引發(fā)劑的干燥溶劑中進(jìn)行聚合。因?yàn)樗拇嬖冢狗肿恿匡@著降低。引發(fā)劑可用路易斯酸或堿等。但大多用叔胺進(jìn)行負(fù)離子加成聚合,反應(yīng)如下:聚甲醛的端基為半縮醛(—CH2OH),當(dāng)溫度高于 100℃ 時(shí),端基易斷裂,一般需經(jīng)端基處理使之穩(wěn)定化。穩(wěn)定化處理后可耐熱到230 ℃。多聚甲醛可在 170~200 ℃的溫度下加工,如注射、擠出、吹塑等。主要用作工程塑料,用于汽車、機(jī)械部件等 。

 

  POM 聚甲醛的典型應(yīng)用范圍:

 

  POM具有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾何穩(wěn)定性,特別適合于制作齒輪和軸承。由于它還具有耐高溫特性,因此還用于管道器件(管道閥門、泵殼體),草坪設(shè)備等。

 

  注塑模工藝條件:

 

   干燥處理:如果材料儲(chǔ)存在干燥環(huán)境中,通常不需要干燥處理。

 

  熔化溫度:均聚物材料為190~230℃;共聚物材料為190~210℃。

 

  模具溫度:80~105℃。為了減小成型后收縮率可選用高一些的模具溫度。

 

  注射壓力:700~1200bar

 

  注射速度:中等或偏高的注射速度。

 

  流道和澆口:可以使用任何類型的澆口。如果使用隧道形澆口,則使用較短的類型。對(duì)于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對(duì)于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。

 

  POM 聚甲醛的化學(xué)和物理特性:

 

  POM是一種堅(jiān)韌有彈性的材料,即使在低溫下仍有很好的抗蠕變特性、幾何穩(wěn)定性和抗沖擊特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度,但不易于加工。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工。無論均聚物材料還是共聚物材料,都是結(jié)晶性材料并且不易吸收水分。POM的高結(jié)晶程度導(dǎo)致它有相當(dāng)高的收縮率,可高達(dá)到2%~3.5%。對(duì)于各種不同的增強(qiáng)型材料有不同的收縮率。

 

  聚甲醛(pom)是一種性能優(yōu)良的工程塑料,在國(guó)外有“奪鋼”、“超鋼”之稱。pom具有類似金屬的硬度、強(qiáng)度和鋼性,在很寬的溫度和濕度范圍內(nèi)都具有很好的自潤(rùn)滑性、良好的耐疲勞性,并富于彈性,此外它還有較好的耐化學(xué)品性。pom以低于其他許多工程塑料的成本,正在替代一些傳統(tǒng)上被金屬所占領(lǐng)的市場(chǎng),如替代鋅、黃銅、鋁和鋼制作許多部件,自問世以來,pom已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子電氣、機(jī)械、儀表、日用輕工、汽車、建材、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。在很多新領(lǐng)域的應(yīng)用,如醫(yī)療技術(shù)、運(yùn)動(dòng)器械等方面,pom也表現(xiàn)出較好的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

 

  應(yīng)用消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)

 

  pom用在那些對(duì)潤(rùn)滑性、耐磨損性、剛性和尺寸穩(wěn)定性要求比較嚴(yán)格的滑動(dòng)和滾動(dòng)的機(jī)械部件上,性能尤為*,因此主要用于工業(yè)機(jī)械、汽車、電子電氣、管件和灌溉用品等方面。近年我國(guó)pom市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速,2002年我國(guó)pom市場(chǎng)表觀消費(fèi)量為13.657萬噸,1990~2002年pom市場(chǎng)表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率為11.7%。預(yù)計(jì)2005年我國(guó)pom市場(chǎng)表觀消費(fèi)量為16.8萬噸,2000~2005年pom市場(chǎng)表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率將達(dá)到10.3%。到2010年,我國(guó)pom市場(chǎng)表觀消費(fèi)量將增加到19.7萬噸,2005~2010年pom市場(chǎng)表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率將達(dá)到3.2%。

 

  支持我國(guó)pom市場(chǎng)迅速發(fā)展的主要因素有:國(guó)民經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展使五大工程塑料之一的pom應(yīng)用市場(chǎng)不斷擴(kuò)大,用量不斷增加;我國(guó)pom生產(chǎn)原料價(jià)廉易得,pom生產(chǎn)和貿(mào)易利潤(rùn)豐厚;pom應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)新突破,如改性材料的研究開發(fā)等。鑒于我國(guó)市場(chǎng)需求的穩(wěn)步增長(zhǎng),近期內(nèi)pom的價(jià)格將繼續(xù)保持穩(wěn)中有升的趨勢(shì)。

 

  技術(shù)差距不容忽視

 

  盡管我國(guó)pom的市場(chǎng)需求不斷攀升,但由于我國(guó)對(duì)pom的研制開發(fā)相對(duì)較晚,國(guó)內(nèi)pom的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量以及品種、質(zhì)量始終不能滿足市場(chǎng)的需求。我國(guó)pom生產(chǎn)與*水平相比,仍存在原料單耗高、裝置規(guī)模小、質(zhì)量不穩(wěn)定、品種牌號(hào)少等問題。例如,杜邦公司均聚工藝pom的甲醛(37%)噸單耗為2.56噸,還有報(bào)道為3.08噸,而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)pom的甲醛噸單耗為5~6噸,雖然經(jīng)過改進(jìn)有所下降,但差距仍然較大。

 

  我國(guó)pom行業(yè)連續(xù)多年生產(chǎn)能力和產(chǎn)量都較低,生產(chǎn)能力和產(chǎn)量仍然不能滿足市場(chǎng)的需求。2002年我國(guó)pom生產(chǎn)廠家僅有3家,其中只有云天化集團(tuán)公司的pom生產(chǎn)裝置為萬噸級(jí)(現(xiàn)已擴(kuò)能為2萬噸/年)。2002年我國(guó)pom生產(chǎn)能力為1.28萬噸/年,產(chǎn)量約為1萬噸。1966~2002年我國(guó)pom生產(chǎn)能力年均增長(zhǎng)率為16.7%,產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率為18.8%,可見擴(kuò)大國(guó)內(nèi)pom廠家的生產(chǎn)能力勢(shì)在必行。預(yù)計(jì)2005年我國(guó)pom生產(chǎn)廠家將達(dá)到6家,總生產(chǎn)能力將可達(dá)13萬噸/年;預(yù)計(jì)2010年我國(guó)pom生產(chǎn)能力為19萬噸/年,2005~2010年pom生產(chǎn)能力年均增長(zhǎng)率將達(dá)到7.9%。

 

  造成我國(guó)pom產(chǎn)能增長(zhǎng)不能滿足市場(chǎng)需求的原因是:國(guó)內(nèi)pom市場(chǎng)增長(zhǎng)較快,而我國(guó)pom生產(chǎn)的基礎(chǔ)比較薄弱;另外pom是資金和技術(shù)密集型的材料類化工產(chǎn)品,我國(guó)巨大的市場(chǎng)引起了國(guó)外大公司的關(guān)注,外國(guó)公司一直想以其產(chǎn)品占據(jù)我國(guó)市場(chǎng),不愿轉(zhuǎn)讓技術(shù),使國(guó)產(chǎn)pom的技術(shù)水平提高緩慢,不能滿足用戶需求;再有就是長(zhǎng)期以來,我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制和企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制不符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律,企業(yè)不能及時(shí)獲得足夠的資金投入,制約了pom生產(chǎn)的發(fā)展。

 

  進(jìn)出口不均衡

 

  我國(guó)pom產(chǎn)量雖然已有所增加,但仍然不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求,每年都要進(jìn)口大量pom。我國(guó)進(jìn)口pom的主要國(guó)家和地區(qū)是日本、美國(guó)、韓國(guó)以及我國(guó)中國(guó)臺(tái)灣省等。2002年,我國(guó)pom進(jìn)口量為13.557萬噸,1995~2002年pom進(jìn)口量年均增長(zhǎng)率為26.3%。我國(guó)每年也有少量pom的出口貿(mào)易,2002年,pom出口0.9萬噸。

  我國(guó)高科技工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,使其對(duì)工程塑料的需求大幅度增加。pom作為一種對(duì)多種產(chǎn)業(yè)都十分適用的工程塑料,發(fā)展前景看好。據(jù)了解,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有多家正在進(jìn)行中的pom在建項(xiàng)目,如杜邦-旭化成(張家港)公司的pom項(xiàng)目已破土動(dòng)工,上海藍(lán)星化學(xué)新材料廠的pom擬建項(xiàng)目正在積極運(yùn)作當(dāng)中。根據(jù)我國(guó)pom擬建項(xiàng)目的情況,在具有原料基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)的地點(diǎn),引進(jìn)資金和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備,建設(shè)有經(jīng)濟(jì)規(guī)模的pom裝置,將是我國(guó)pom產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。
 

  POM的性能參數(shù):

 

  

密度
 
  
g /cm3
 
  
1.39
 
  
吸水率
 
  

 
  
0.2
 
  
連續(xù)使用溫度
 
  

 
  
—50--110
 
  
屈服抗拉強(qiáng)度
 
  
MPa
 
  
63
 
  
屈服拉應(yīng)變
 
  

 
  
10
 
  
極限抗拉強(qiáng)度
 
  
MPa
 
  

 
  
極限拉應(yīng)變
 
  

 
  
31
 
  
抗沖擊韌度
 
  
Kj/㎡
 
  

 
  
缺口沖擊韌度
 
  
Kj/㎡
 
  
6
 
  
洛氏硬度
 
  
MPa
 
  
135
 
  
邵氏硬度
 
  
MPa
 
  
85
 
  
抗彎強(qiáng)度
 
  
MPa
 
  

 
  
彈性模量
 
  
MPa
 
  
2600
 
  
軟化溫度
 
  

 
  
150
 
  
熱變形溫度HDT
 
  

 
  
155
 
  
膨脹系數(shù)
 
  

 
  
1.1
 
  
熱導(dǎo)率
 
  
W/(m×K)
 
  
031
 
  
摩擦系數(shù)
 
  

 
  
0.35
 
  

 

  其綜合表現(xiàn)為:、

 

  •耐疲勞強(qiáng)度高。

 

  •耐磨性好,磨擦性能非常優(yōu)異。

 

  •吸水率低。

 

  •表面硬度大,剛性好。

 

  •尺寸穩(wěn)定性好,產(chǎn)品的尺寸精度高。

 

  •良好的滑動(dòng)。