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聚甲醛(POM)概况

来源:文邦高分子网浏览量:224日期:2015-12-14

聚甲醛(POM)是一种性能优良的工程塑料,在国外有夺钢超钢之称。POM具有类似金属的硬度、强度和钢性,在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的耐化学品性。本文便从POM的概况、历史、分类、改性、合成工艺、成型工艺、应用、主要生产企业八个方面为大家先容。

一、聚甲醛的概况

聚甲醛,分子主链链节中含有-CH2-O-的线型高分子化合物,学名聚氧化亚甲基(polyoxymethylene,简称 POM ),是没有侧链的高熔点、高密度、高结晶性热塑性工程塑料。它是继聚酰胺之后又一种综合性能优良的工程塑料,具有高的力学性能,如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性,还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性,是五大通用工程塑料之一。

聚甲醛主链上均由—C—O—组成,理应是柔性的,链段内旋应该是容易的,但由于化学结构即规整又对称,分子间作用力大,易结晶,使得分子运动和链的内旋变得困难,因而POM是一种没有侧链、堆砌紧密的、高密度、高结晶性的线性聚合物。

二、聚甲醛的历史

赫尔曼·施陶丁格,1920年研究高分子时发现了POM的结构与聚合过程;

1952年,杜邦企业的化学家合成了另一种POM,并且在1956年为其均聚物申请了专利;

美国Celanese企业于1960年试制成共聚聚甲醛POM

此后,日本、西欧等国也相继投产。

三、聚甲醛的分类及差异

聚甲醛主要分为:均聚甲醛(三聚甲醛或甲醛的均聚体)和共聚甲醛(三聚甲醛与少量二氧五环的共聚)。

从结构上看,均聚甲醛由纯的-C-O-连续构成,而共聚甲醛则在若干个C-O-键中分布着-C-C-由于–C-C -键较-C-O- 键稳定好,故共聚 POM 的耐热稳定性和耐化学稳定性都好。两种聚甲醛结构上虽有一定差异,但共聚甲醛分子链中—C—C—键所占比例甚小3%5%),所以两种聚甲醛的性能基本还是相近的。

                                         1 均聚甲醛与共聚甲醛性能对比

性能

均聚甲醛

共聚甲醛

密度(g/cm3

1.43

1.41

结晶度(%

75-85

70-75

熔点(

175

165

力学强度

较高

较低

热稳定性

较差,易分解

较好,不易分解

化学稳定性

对酸碱稳定性略差

对酸碱稳定性较好

加工成型温度范围

较窄,约10℃

较窄宽,约50℃

四、POM的改性

POM在成形加工过程中极易结晶,生成尺寸较大的球晶,当材料受到冲击时,这些尺寸较大的球晶容易形成应力集中点,造成材料的破坏,所以POM缺口敏感性大,缺口冲击强度低,成型收缩率高, 制品易产生内应力, 难于紧密成型。这极大地限制了POM的使用范围,在某些方面不能满足工业要求。所以为了扩大POM的应用,常常需要通过改性来达到此目。

常见的POM改性的方法有:a)增韧改性;b)增强改性;c)耐磨改性;d)阻燃改性;e)填充改性等。

五、POM的合成工艺

1.单体精制

加入惰性溶剂聚乙烯醇二甲醚(PEGDME),使得甲醛和水共沸点消失,可以用精馏的方法,馏出高纯度的甲醛

2.聚合反应

共聚甲醛亦属离子聚合,常用BF3及其络合物作引发剂,在双螺杆反应器中进行,可以获得预期的聚合物。聚甲醛的端基是活性的羟基,必须封端,不然会自动降解。

均聚甲醛用乙酐封端,共聚甲醛以分子量调节剂形式加入,一般端基为甲氧基醚,羟基乙基醚或丁氧基醚,封端后,掺混助剂即进行造粒。

六、聚甲醛的加工工艺

同大多数热塑性塑料一样,可以采用注射、挤出、吹塑等方法加工成所需要的各种精密注射件、片材、棒材、型材或中空制件。

七、POM的应用

POM综合性能优异,尤其是它的耐磨性、耐化学药品性和耐疲劳性突出,因此获得了广泛的应用。POM的主要应用领域,可制造汽化器部件、输油管、泵、动力阀、轴承、万向节轴承、齿轮、曲柄、手柄、把手、仪表板、轴套、护罩、汽车升降窗装置和汽车上的电器开关、安全装置等

1.汽车领域

2.机械制造业

适合于作齿轮、链条、驱动轴、轴承、阀杆螺母、叶轮、滚轮、凸轮以及各种机械结构件、电动工具外壳手柄、开关等。

3.电子电器和仪表行业

4.水暖建材业

制作水龙头喷射嘴、门窗零件、滑轮等。

5.轻工行业

主要用于圆珠笔和活动笔零件、气压喷嘴、一次性打火机壳、煤气减压阀、拉链、饼干模具等。

6.兵器和军工

制作迫击炮的弹带,步枪的击发机,坦克和装甲车的各种机械部件、仪表部件和转动、往复耐磨密封件等。

八、国内外主要POM生产企业

世界聚甲醛的生产主要在西欧、美国、日本、中国和韩国,发达国家聚甲醛的生活高度集中,主要生产商分别为泰科纳、杜邦、大赛璐等。中国聚甲醛生产企业有10家,云天化股份有限企业是中国第一家聚甲醛生产企业。

                                       2 世界主要聚甲醛生产商情况

企业名称

产能(万吨/年)

占比(%)

装置分布

泰科纳

38.4

26.68

美国、德国、日本(合资)、韩国(合资)、中国(合资)等

杜邦

19

14.19

台湾(合资)、美国、荷兰、中国(合资)

大赛璐

10.7

7.99

日本(合资)、韩国、中国(合资)、马来西亚(合资)、台湾(合资)

三菱瓦斯

10.4

7.77

日本、泰国、韩国、中国

巴斯夫

5.5

4.11

德国

旭化成

5.4

4.03

日本、中国(合资)

其他

44.5

33.23

-

合计

133.9

100

-


                             3 2014年中国聚甲醛主要生产企业


省份

企业名称

产能(万吨/年)

重庆

云天化股份重庆分企业

6

云南

云南云天化股份有限企业

3

河南

开封龙宇化工有限企业

4

内蒙古

中海石油天野化工股份有限企业

6

江苏

杜邦-旭化成聚甲醛(张家港)股份有限企业

2

宝泰菱工程塑料(南通)有限企业

6

宁夏

神华宇煤煤化工分企业

6

山东

兖矿鲁南化工有限企业

4

上海

上海蓝星聚甲醛有限企业

6

天津

天津渤海化工有限责任企业天津碱厂

4

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