正文 6.3 聚甲醛(1 / 3)

聚甲醛(Polyoxymethylene,簡稱POM )是主鏈上以CH2O重複單元為主的高分子材料,又稱聚亞甲基醚。

POM是一種高熔點、高結晶性的熱塑性工程塑料。它具有很好的力學性能,主要表現在剛性大,耐蠕變性和耐疲勞性好,並且具有突出的自潤滑性和耐磨性,是工程塑料中力學性能最接近金屬材料的品種之一。目前產量僅次於PA和PC,居第三位。POM性能不足之處是衝擊強度對缺口敏感、耐酸堿性不強,熱穩定性欠佳,成型加工溫度範圍窄等。因此對POM的改性研究從其問世後一直持續不斷。

6.3.1聚甲醛結構特征

POM的分子結構簡單,主鏈結構對稱且無側基,醚鍵和亞甲基的交替連接,使單鍵的內旋轉易於進行,所以,POM分子柔性好,很容易結晶。即使快速淬火,結晶度也能達到65%以上。因此,POM是一種沒有側鏈的高密度、高結晶度的線形聚合物。

由於“C—O”鍵的鍵長(1.46×10-10m)比“C—C”鍵的鍵長(1.55×10-10m)短,所以POM的分子鏈軸向原子排列緊密;另外,POM分子鏈中C、O原子不是鋸齒構型,而是螺旋構型,所以分子間距離也小;加上氧的原子質量比亞甲基上三個原子的質量之和還大,所以其密度比烴類聚合物大得多,其剛度和硬度均高於PE。

均聚甲醛一般由三聚甲醛開環聚合、無水甲醛加成聚合或甲醛在水溶液或醇溶液中縮聚得到。

在共聚甲醛中,由於存在部分“—C—C—”鍵,在一定程度上破壞了大分子鏈斂集緊密程度和規整性,影響樹脂的結晶性,也使共聚甲醛的力學性能略差,但“—C—C—”鍵對降解有終止作用,因此共聚物的熱穩定性較好。

6.3.2聚甲醛的性能

POM是乳白色透明或不透明的結晶性高分子材料。表麵光滑、有光澤,硬而致密。均聚甲醛的密度為 1.43g/cm3,共聚甲醛密度則為1.41g/cm3。

(1)力學性能

POM具有較好的綜合力學性能,是所有塑料中力學性能最接近金屬的品種。POM硬度大、模量高、剛性好、強度高,其中,POM的抗拉、撓曲模量和剪切強度略高於共聚甲醛,其力學性能隨溫度的變化小。POM的衝擊強度較高,但常規衝擊強度比PC和ABS低,而多次反複衝擊時的性能要優於PC和ABS,但其衝擊強度對缺口敏感,有缺口比無缺口衝擊強度下降90%以上。

POM突出的優點是抗疲勞性好、耐磨性優異和蠕變值低。即使交變次數達107次,其疲勞強度仍保持在35MPa,而PC和PA經104次交變試驗後,疲勞強度隻有28MPa。POM抗蠕變性優良,在23℃,21MPa負荷下,經過3000h蠕變值僅為2.3%。

POM是耐摩擦、磨耗性很好的自潤滑材料,其摩擦因數很小,極限PV值很大,因此,自潤滑性極佳,且無噪聲。

(2)熱性能

均聚物與共聚物相比,熔點較高,共聚甲醛的結晶熔點為165℃,均聚甲醛的結晶熔點為175℃,但均聚物熱穩定性較差。當加熱至100℃左右時POM從端基處開始解聚,到170℃左右時,可從分子鏈任意處發生自動催化解聚。共聚甲醛分子鏈中含有一定的 “C—C”鏈,可適當阻止解聚現象。

POM負荷熱變形溫度較高。共聚甲醛在114℃和138℃分別連續使用2000h和1000h的情況下其性能仍不會有明顯變化。

(3)電性能

盡管POM分子鏈中“—C—O—”鍵有一定的極性,但由於高密度和高結晶度束縛了偶極矩的變化,從而使其仍具有良好的電絕緣性能和介電性能。POM的電性能不隨溫度而變化,即使在水中浸泡或者在很高的濕度下,仍保持良好的耐電弧性能。所以溫度和濕度對介電常數、介質損耗因數和體積電阻率影響不大,POM的電參數受濕度的影響比PA小。