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塑料中的金屬 POM材料與改性介紹
聚甲醛Polyoxymethylene（簡稱POM），是五大工程塑料之一，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整和結(jié)晶性使其物理機(jī)械性能十分優(yōu)異，是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性樹脂。POM最早由美國DuPont公司在1959年開發(fā)成功，利用甲醛溶液與異辛醇反應(yīng)，經(jīng)過脫水、熱裂解得到精制甲醛，然后在催化劑作用下進(jìn)行液相聚合，聚合后用酸酐酯化進(jìn)行封端。
根據(jù)生產(chǎn)工藝的差異，分為均聚和共聚兩種，DuPont公司采用的是均聚，而另外一家Celanese公司則采用共聚。均聚一般由高純度甲醛直接聚合而得，分子鏈上完全由-CH2-O-鍵連續(xù)構(gòu)成。共聚一般由三聚甲醛和2-5%的二氧五環(huán)在催化劑存在下以陽離子加聚方式開環(huán)聚合而成，使得其-CH2-O-主鏈上含有無規(guī)分布的-CH2-CH2-O-的鍵結(jié)構(gòu)。
POM主鏈為-CH2O-，分子鏈幾乎沒有分支，碳原子上只帶氫原子，結(jié)構(gòu)規(guī)整性高，碳氧鍵鍵能高，內(nèi)聚能密度高，聚集緊密，結(jié)晶度較高。它具有優(yōu)異的強(qiáng)度和剛性，良好的耐腐蝕、耐磨、自潤滑性和抗蠕變性能，突出的耐疲勞性能，是工程塑料中力學(xué)性能最接近金屬的材料，拉伸強(qiáng)度可達(dá)68.9MPa，在很多場合可以替代鋼鐵、銅、鋅、鋁等金屬材料，因而POM又有人送外號“賽鋼”。和ABS相比，POM做成的鍵盤因為耐磨性更好，更不容易出現(xiàn)“打油”的現(xiàn)象。但POM也存在一些不足之處，如沖擊韌性低、缺口敏感性大、耐熱性差、摩擦系數(shù)較大等。這些缺點極大地限制了POM在各個領(lǐng)域中應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，為此，對POM的改性成為了當(dāng)下POM研究的一個熱點。
聚甲醛的增強(qiáng)
聚甲醛雖然是綜合性能較好的工程塑料，但為了進(jìn)一步改善其耐熱性、剛性、尺寸穩(wěn)定性、耐疲勞性、耐蠕變性和力學(xué)性能，往往對聚甲醛進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)，以滿足各種特殊用途的使用。聚甲醛復(fù)合增強(qiáng)中所使用的填料，主要有長短玻璃纖維、碳纖維、玻璃微珠、滑石粉或鈦酸鉀晶須等。
聚甲醛的增韌
由于POM結(jié)晶度較高，一般達(dá)70%～85% ，結(jié)晶晶粒較大，缺口沖擊強(qiáng)度低，往往以脆性方式斷裂。改善POM的沖擊韌性主要有兩種方法：一是彈性體增韌；二是剛性粒子增韌。
聚甲醛的耐磨改性
POM分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，結(jié)晶度高，表面硬度大，在摩擦滑動過程中其大分子易沿摩擦方向取向而強(qiáng)化，鍵能大，分子內(nèi)聚能高，因而POM具有良好的耐磨自潤滑性能。但仍難以滿足高負(fù)荷、高速、高溫等工作條件的要求，需進(jìn)一步改善POM的耐磨性能。提高POM耐磨性能有兩種方法：一種是化學(xué)改性。利用接技、嵌段等手段在POM分子鏈上引入具有潤滑性的鏈段。另一種是物理共混改性。
聚甲醛的耐候性
POM的光降解會在其分子鏈上形成羥基和羰基，而隨著羰基濃度的增加，POM吸收紫外光的能力增強(qiáng)，引發(fā)更多的鏈斷裂。目前的研究表明，納米級氧化鋅和炭黑能有效減緩POM的光降解過程。
聚甲醛的阻燃性
POM的極限氧指數(shù)僅為15%，是極易燃燒的塑料品種。POM作為工程塑料被廣泛用于汽車、電子電氣和建材等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域?qū)Σ牧系淖枞夹砸筝^高。因POM與其它材料相容性差，通過直接添加阻燃劑難以制備性能優(yōu)良的阻燃POM。
