聚甲醛增韧改性研究进展

聚氨酯弹性体增韧聚甲醛改性研究
孟永智;方伟;孙亚楠;杨玮婧;田广华
【期刊名称】《合成材料老化与应用》
【年(卷),期】2015(044)005
【摘要】利用双螺杆挤出机制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混物,研究了共混物的流动性能、力学性能及熔融结晶行为.结果表明,两种TPU对POM均有明显的增韧效果,TPU1的增韧效果更好,当POM/TPU1的比例为
100/18时,共混物的冲击强度提高了115％.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】孟永智;方伟;孙亚楠;杨玮婧;田广华
【作者单位】神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心,宁夏银川750411;神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心,宁夏银川750411;神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心,宁夏银川750411;神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心,宁夏银川750411;神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心,宁夏银川750411
【正文语种】中文
【中图分类】TQ323.8
【相关文献】
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四川大学硕士学位论文超细复合粉体改性聚甲醛的研究材料学专业研究生白时兵指导教师王琪教授四川大学高分子研究所，高分子材料工程国家重点实验室，成都６１００６５摘要聚甲醛（ＰＯＭ）是一种重要的工程塑料，具有优良的物理机械性能，应用广泛。

但聚甲醛分子链结构规整．无侧基，易结晶，形成大球晶，缺口敏感，缺口冲击强度低，韧性差，目．与其它改性剂相容性差，难以增韧。

本文采用超细复合粉体改性聚甲醛，在系统研究热塑性聚氨酯弹性体（ＴＰｕ）对聚甲醛的增韧作用及无机超细粉体对聚甲醛改性的基础上，设计和制备了ＴＰＵ包覆超细碳酸钙的超细复合粉体，用以改性聚甲醛，研究其结构和性能，实现了改性剂的优势互补，大幅度减少ＴＰＵ用量，为制备高性能低成本聚甲醛提供理论和实验基础。

一、研究了ＴＰＵ对聚甲醛的增韧机理，研究９种ＴＰＵ对聚甲醛力学性能的影响，选取软、硬段比例和长度合适的５＃ＴＰＵ作为改性剂，研究其含量、加工温度对聚甲醛性能的影响。

结果表明，该弹性体可有效降低聚甲醛结晶度，提高其韧性和热稳定性能。

当ＴＰＵ含量为４０％时，共混物发生脆．韧转变，含量为４５％时，聚甲醛的缺口冲击强度提高了１２倍，韧性的提高部分来在ＴＰＵ的高弹性，部分来自聚甲醛结晶度的降低。

二、利用超细碳酸钙和超细滑石粉改性聚甲醛，研究了填料的种类、粒度、含量、偶联剂处理方式对聚Ｅ；｝＝Ｉ醛性能的影响及机理．结果表明，重质碳酸钙和滑石粉可增强聚甲醛。

超细轻质碳酸钙可增韧、增强聚甲醛，其原因是超细轻质碳酸钙可提高聚甲醛的结晶度，细化晶粒。

超细轻质碳酸钙粒度越细，改性效果越好：ＫＨ．５５０＋ＯＮ３３０混合偶联剂处理的超细轻质碳酸钙可有效提高聚甲醛的冲击强度。

此外，超细轻质碳酸钙可改善聚超细复合粉体改性聚甲醛的研究甲醛的耐热性能。

三、利用磨盘形力化学反应器制备了以球形超细轻质碳酸钙为核，热塑性聚氨酯弹性体为壳的超细复合粉体，研究了其形成机理及对聚甲醛力学性能的影响。

结果表明，制备的ＴＰＵ／ＣａＣ０３超细复合粉体，粒径约５０１ａｍ，复合粉体中ＴＰＵ呈片状，片厚小于２００ｒｉｍ，宽约５ｕｍ，经热处理后可得到ＴＰＵ包覆ＣａＣ０３的超细复合粉体，该复合粉体对聚甲醛的增韧效果优于常规共混方法，在超细复合粉体含量为１０％（ＴＰＵ含量为６．５％）时，缺口冲击强度达１５．３ｋＪ／ｍ＂，是聚甲醛缺口冲击强度的２．３倍．比常规共混物缺口冲击强度高约１倍，拉伸强度达５２ＭＰａ，比缺口冲击强度相同的ＰＯＭ／ＴＰＵ共混物的拉伸强度高１２ＭＰａ。

聚甲醛生产工艺选择及改性技术研究摘要：聚甲醛作为工程塑料之一，性能优秀，在工业生产领域能够替代多数金属被制作出多种工业部件，市场应用前景广阔。

为此，文章在阐述聚甲醛特点的基础上，结合聚甲醛生产工艺和适用领域的需要，就聚甲醛的性能改变问题予以探究。

关键词：聚甲醛；生产工艺；改性技术；应用聚甲醛是第三大通用工程塑料，产能仅次于尼龙和PC，近几年，在国内建材、电子、电气等行业的快速发展下，国内聚甲醛工程塑料项目得到了长远的发展，导致产能集中释放，产品价格大幅度降低。

为了能够扭转这样的局势，需要相关人员采取积极的措施优化聚甲醛生产加工工艺。

一、聚甲醛的特性聚甲醛树脂也被称作是聚氧化亚甲基树脂，是一种综合性能优劣的热塑性材料，这类材料在使用的时候显示出高硬度、高弹性模量的特点，且刚度和力学性能适合在比较宽的温度范围内实现。

聚甲醛是一种高密度、高结晶性的无支链线性聚合物，其具有良好的化学性能、物理机械性能，适用范围广泛，能够在零下40摄氏度到零上100摄氏度的环境下使用。

聚甲醛具有良好的刚性强度，是工程塑料中机械性能最接近金属材料的品种之一，具有耐摩擦、耐疲劳、密度高、润滑性良好的特点，聚甲醛的物理力学性能如表一所示。

聚甲醛还具有吸水性良好、尺寸大小稳定、抗拉强度、弯曲强度、耐疲劳性强度高的特点，即在较低的温度环境下，聚甲醛仍然会显示出理想的抗蠕变、抗冲击的特点，能够在低温的环境下长时间使用。

但是出实际应用上来看，聚甲醛也具有自身应用的局限，比如冲击韧性低、缺口敏感性大、耐热性差、摩擦系数大，这些缺陷限制了聚甲醛在各个领域中的应用。

为了能够解决聚甲醛的性能问题，可以通过物理、化学以及彼此结合的手段来对聚甲醛实施改性处理。

表一：聚甲醛的物理力学性能二、聚甲醛生产工艺现状分析工业领域生产聚甲醛的方法包含气态甲醛法、三聚甲醛法，当前，国内一般使用三聚甲醛分析方法，所获得的产品为均聚甲醛、共聚甲醛。

（一）均聚甲醛均聚甲醛是甲醛溶液和异辛醇反应后，经过脱水、热裂解得到的精制甲醛，这类材料会在催化剂的作用下完成液相聚合，聚合之后使用醋酐酯化封端处理。

聚甲醛的研究进展聚甲醛1955年前后杜邦公司由甲醛聚合得到甲醛的均聚物。

聚甲醛为热塑性结晶聚合物。

由于其具有类似金属的硬度、强度和刚性，被誉为“超钢”或者“赛钢”，又称聚氧亚甲基。

英文缩写为pom。

聚甲醛又可以分成两大类：均聚甲醛和共聚甲醛。

均聚甲醛就是甲醛或是三聚甲醛的均聚物，碳-氧键的存有并使大分子民主自由转动难，因此它的流动性不好，液态的冲击强度低。

共聚甲醛就是三聚甲醛和二氧五环的欢聚体，其主链上存有碳-碳键，碳碳键对水解存有中止促进作用，因此共聚物的热稳定性较好。

均聚甲醛的结构式聚甲醛（pom）就是一种性能优良的工程塑料，存有“夺下钢”、“超钢”之表示。

它就是一种没侧链，高密度，低结晶性的线性聚合物，具备出色的综合性能够。

它的力学性能主要整体表现为存有相似金属的硬度、强度和刚性；在很阔的温度和湿度范围内都具备较好的自润滑性；具备较好的耐热烦躁性；摩擦性能非常出色；尺寸稳定性不好，产品的尺寸精度高。

pom以高于其他许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所攻占的市场，例如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，pom已经广为应用于机械、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。

当然随着对pom进一步的研究，pom在很多新领域也崭露头角，例如医疗技术、运动器械等方面，pom也整体表现出来较好的快速增长态势。

接下来就总结一下pom在各个领域的应用。

首先在机械方面由于聚甲醛具备硬度小、耐热、耐烦躁、冲击强度低、尺寸稳定性不好、存有自润滑特点，因而被大量用作生产各种齿轮、滚轮、轴承、输送带、弹簧、凸轮、螺栓及各种泵体、壳体、叶轮摩擦轴承等机械设备的结构零部件。

在汽车工业中聚甲醛的应用量也是较大的。

用聚甲醛制作的零件具有减少润滑点、耐磨、便于维修、简化结构、提高效率、降低成本、节约铜材等良好效果。

代替铜制作汽车上的半轴、行星齿轮等不但节约了铜，而且提高了使用寿命。

在建筑中，由于其硬度小、耐热、耐烦躁、冲击强度低，pom可以搞自来水龙头、窗框、盥洗盆、水箱、门帘滑轮、水表壳体和水管接头等。

聚甲醛的合成工艺与改性研究摘要文章主要介绍了聚甲醛的性能、应用领域、生产工艺以及国内聚甲醛的发展状况，综述了聚甲醛的增韧、耐磨改性及改善聚甲醛热稳定性、耐候性、阻燃性能的研究成果。

关键词聚甲醛；合成；应用；改性1聚甲醛的性能及应用领域1.1 聚甲醛的综合性能聚甲醛(POM)，又名聚缩醛，学名聚氧化亚甲基树脂。

聚甲醛是分子主链中含有—CH2O—链节的热塑性树脂，是一种高密度、高结晶性的无支链线性聚合物，具有良好的物理机械性能、耐化学品性，使用温度范围较广，可在－40～100℃长期使用。

聚甲醛的分子链结构规整性高，分子链由碳氢键组成，聚甲醛的碳氢键比碳碳键短，具有优异的刚性和机械强度。

是工程塑料中机械性能最接近金属材料的品种之一，具有密度高，结晶度较高、刚性大、自润滑性能好、耐疲劳、耐摩擦、耐有机溶剂、成型加工简单等突出优点。

聚甲醛还具有吸水性小，尺寸稳定，有光泽，抗拉强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，即使在低温下，聚甲醛仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性，可在低温环境内长期使用。

它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油、耐过氧化物性能。

械、五金建材等领域[1]。

但它也存在一些不足之处，如冲击韧性低、缺口敏感性大、耐热性差、摩擦系数较大等。

这些缺点极大地限制了POM在各个领域中应用范围的扩大，为此，将聚甲醛通过适当的物理、化学手段与相应的物质复合形成改性后的聚甲醛已引起越来越多的研究人员的关注。

主要研究方法有共混、填充等[2、3]。

1.2聚甲醛的应用领域聚甲醛由于其优越的综合性能，和其它高分子材料相比具有力学强度高，耐疲劳性、耐蠕变性、耐溶剂性及耐磨自润滑性好等优点，因而被广泛地应用于各种机械、汽车、电子电气、精密仪器和日用消费品等零部件的制造[4、5]。

如在机械领域常用于制造齿轮、齿条、叶轮、凸轮、滚轮、轴承、轴瓦、滑轨、衬套、链条等各种承担动力传动传导的零部件；在汽车领域常用于制造把手、摇把、带扣、镜架轴、曲柄、门窗玻璃升降器、底盘球头碗、万向轴、汽油泵等零部件；在电子电气领域常用来制造按键、按钮、开关、齿轮、凸轮、卷轴等零部件；在精密仪器领域常用于制造小型齿轮、轴承、曲轴、支架等零部件在化学工业或食品工业领域常用于制造泵壳、泵叶，阀体部件、链条、衬管等各种耐腐蚀的零部件;在日用消费品领域常用于制造拉链、带扣、热水泵、热水阀门，淋浴喷头等各种制品。