聚甲醛(POM)由于其优良的机械特性,耐磨损性和加工性能,在汽车、电气、电子等领域早已获得广泛应用。POM的高结晶性使它不增强也有良好的综合性能,因此70% 的POM 是非增强型的。POM有均聚和共聚之分均聚甲醛是甲醛的阴离严聚合反应产物;共聚甲醛是三聚甲醛与二氧五环等单体进行阳离子开环聚合的反应产物。均聚甲醛的熔点比共聚甲醛约高l0℃ ,但共聚甲醛的耐热水性、耐碱性和成型时的热稳定性均比均聚甲醛优按生产厂家和用途的不同,有各种品级的聚甲醛,如刚性级、耐蠕变级、耐冲击柔软级、润滑耐磨级、耐侯级、防静电级、导电级等改性聚甲醛树脂以日本聚塑料公司生产的共聚甲醛树脂((Duracon)为例介绍其不同品级聚甲醛的性能,见表l随聚甲醛成型技术、计算机辅助工程技术(CAE)及模具设计技术的进步,高精度的聚甲醛制品已为市场的需求。本文就聚甲醛的改性技术和成型技术的{zx1}进展作一简单介绍。
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1 改性技术的新进展
1.1 共聚甲醛的高刚性化
通常由添加成核剂和填充料的力0去来提高共聚甲醛的刚性,但是能成为聚甲醛有效成核剂的物质很少,而加入填充料后则会使POM 的韧性和摩擦磨损性能下降。最近的技术是通过减少共聚单体数量和优化分子结构的设计来提高共聚甲醛的机械性能和刚性,使它达到均聚甲醛的水平。Duracon HP—X系列是在保持共聚甲醛热稳定性优点的同时,使其强度和刚性均有提高的新品种。它是由控制分子结构、采取特殊的结晶机理所合成的高结晶化共聚甲醛,具有微细均匀的球晶结构,其结晶度可与均聚甲醛相同甚至更高,比一般共聚甲醛的结晶度高10%左右,其性能见表2。从表2可知,Duracon HP—X系列共聚甲醛的拉伸强度和弯曲模量都比一般共聚甲醛(M系列)高5% ~10c/c,其强度和刚性也比均聚甲醛的稍有提高,它还具有更优的断裂伸长率,其断裂伸长率比均聚甲醛高1~2倍,说明Duracon HP—X系列共聚甲醛是一种既有韧性又有刚性的材料,而且它的长期耐热性和耐药品性也优于一般的均聚甲醛。
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1.2 改善耐蠕变性
对塑料制品施加一定量的载荷,其形变量随时间延伸而加大的现象称为蠕变现象(即冷流现象):改善POM的耐蠕变性、提高它的耐久性,是确保制品质量的重要课题。具体办法是提高树脂的相对分子质量和刚性,如高粘度等级的均聚甲醛在高载荷下使用寿命较长。Duracon CP15X系列是通过提高活性化体积、设计{zj0}的分子结构来提高POM 的耐蠕变性的。例如在80℃ ,20 MPa载荷下,一般共聚甲醛的疲劳断裂时间为600h,高粘度均聚甲醛则为1000h, 蠕变改性型的Duracon CPI5X达7000h。
1.3 改善润滑性
工程塑料中的滑动部件(如齿轮、滚珠、滚轮、滑块、蜗杆等)多采用刚性大、强度高、润滑 !好的POM塑料制作进一步的润滑改性是希望能在无油润滑条件下使用,并能在不同的滑动条件下形成稳定的润滑层:如Duracon NW-02由润滑性聚合物与聚甲醛接枝而成经孽擦磨损试验,其载荷、滑动速度和滑动表面温度之间的关系见表3。
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在相同载荷与滑动速度下,润滑改性型Duracon NW一02的滑动表面温度比未经改性的一般共聚甲醛POM低30% ~50%。
1.4.改善耐冲击性
改善POM的耐冲击性,提高它的柔软性,用于制作变形量大的部件,采用弹性体共混改性可得到高韧性级的Duracon SF,Duracon SX系列POM树脂。市场也有依靠提高共聚单体份量而改性的耐冲击性POM。
2 成型技术的{zx1}进展
随着精密化、高性能化POM的不断开发,要求具备高精度的成型技术。对高结晶化POM 而言,熔融、冷却、固化的过程是结晶度提高、成型收缩率变大的过程,制品容易发生形变。而且在结晶时因放热而使冷却时间延长,因此加工时应有良好的模温调控能力,注塑模应有合适的浇口、主流道和分流道结构。
POM厚壁注塑件常会发生外观质量差、有空洞、翘曲7支成型周期长等现象,这是采用高温模具之故,若改用热流道注射模和模具绝热化技术则可收到良好效果并缩短成型周期。可将共聚POM加工成壁厚大于20 mm的手柄之类产品,不仅表观质量优、内无空洞,且成型周期仅为原来的30%左右。
对齿轮之类壁厚不均匀的产品,因其不均匀收缩容易产生形变,应采用局部加压的成型技术,对收缩大的地方作强制矫正即可大大提高制品的尺寸精度。