POM

学名:聚甲醛
英文名:Polyoxymethylene (Polyacetal)
缩写:POM
别名:赛钢
外观:白色的粉未状固体或粒状固体,表面光滑且有光泽,硬而致密。

聚甲醛可分为均聚甲醛和共聚甲醛两大类:聚甲醛是一种侧链极少主链中含有(-CH2-O-)链节分子的线型结晶型聚合物;共聚甲醛较均聚甲醛的热稳定性好,其他性能基本相似。

发展历程

均聚甲醛由美国DuPont公司于1959年开发成功,并首先实现了工业化生产,其商品名为Delrin;共聚甲醛由美国Celanese公司于1960年开发成功以叁聚甲醛和环氧乙烷制造的技术,并於1962年实现了工业化生产,其商品名为Celcon。

随後,德国Hoechst和Celanese的合资公司Hoechst-Celanese在1963年以Hostaform为商品名、美国BASF公司於1969年以Ultraform为商品名、Hoechst-Celanese和Daicel合资的宝理公司Polyplastics於1968年开始了以Duracon为商品名的共聚甲醛工业化生产。旭化成工业公司於1972年和1987年分别开始生产均聚甲醛和共聚甲醛,商品名为Tenac和Tenac-C。叁菱瓦斯化学公司於1981年开始了以Iupital命名的共聚甲醛的工业化生产。2001年世界聚甲醛生产能力为75万吨 ,2002年世界聚甲醛生产能力为84.5万吨。生产主要集中在美国、德国、日本、荷兰等发达国家。

原料的制造方法

主原料为甲醛(福尔马林)或者甲醛的叁聚体 叁氧杂环己烷,根据不同的制造过程,可以获得均聚高分子或共聚高分子。

化学结构式

性能特点

抗疲劳性好
即使是在重复应力或连续振动的条件下,也不会发生疲劳破坏,仍然保持着较安定的性能。聚甲醛是热塑性材料中耐疲劳性最为优越的品种。其抗疲劳性主要取决於温度,负荷改变的频率和加工制品中的应变点。因此特别适合受外力反复的齿轮类制品和持续振动下的部件。POM对於反复冲击具有十分卓越的耐疲劳性,即或用较少负荷之锤5反复打击20万次,冲击强度完全无变化。

POM与其他塑胶经107次弯曲後的疲劳强度比较

塑胶种类
疲劳强度
/MPa
塑胶种类 疲劳强度
/MPa
共聚甲醛(M90) 25 PPO 8.5-14
共聚甲醛(M25) 27 PP 11-22
20%玻纤增强共聚甲醛 35 PMMA 18-32
均聚甲醛 30 AS 1.5-23
PA6 12-19 增强AS 35
PA66 23-25 ABS 11-15
HPVC 13-17 HIPS 10
PC 7-10 HDPE 11

POM与其他塑胶反复冲击至破坏时的次数比较
POM的疲劳强度除最初短时间小外,以後强度保持率高。

重锤高度/mm
共聚甲醛 尼龙 聚碳酸脂 ABS
9 - 58 301 99
19 - - - 38
29 1929 58 89 42
39 949 36 18 27
49 825 1 4 15
59 242 1 3 15
69 263 1 2 8
79 473 1 1 7
89 263 1 - 6

耐磨性优异
键能大,分子的内集能高,所以POM耐磨性好。未结晶部分集结在球晶的表面,而且结晶部分的玻璃化温度为-50℃,极为软,且具有润滑作用,从而减少了摩擦和磨耗。聚甲醛不但能长期工作於要求低摩擦和的磨耗环境,其自润滑性能特性更为无油环境或容易发生早期断油的工作环境下摩擦材料的选择提供价值。

用做径向轴承时各种塑胶对金属滑动磨擦特性

塑胶 比磨耗量mm/kg.mm* 磨擦系数u* PV界限Kg/cm2**
POM 1.3 0.21 124
PA66 4 0.26 89
PA6 4 0.26 89
PC 50 0.38 18
TPU 6.8 0.37 53
AS 60 0.33 10

P是对轴承面积的负荷的比例, V表示轴承的圆周速度.
* V=25cm/s   ** V=50cm/s      P=2.8kg/cm2

良好润滑性
不但具有良好的润滑性,此外材料本身也具有自润滑性,适合不可使用润滑油的部件。

耐蠕变性好
下图是当加以最高强度纤维35.2kg/cm2弯曲应力时变形量与时间的关系.由此图可知,在常温度时变化微小,即在高温下也有卓越的耐蠕动变性,并在油和药品中也几乎没有变化。

下图是与其他热塑性树脂的比较,在包括高温在内的广大温度使用条件下的夺钢耐蠕变优良性能。 共聚甲醛的应力松驰只是最初的短时间,以後几乎没有应力的松驰。

高刚性 高弹性恢复
具有高刚性及优良的弹性恢复性能,再加上良好的耐疲劳性和耐蠕变性,是理想的弹簧材料。抗蠕变和抗疲劳同时都比较好-在同档次工程塑料中间,是最优者。回弹性和弹性模量也都比较好-在同档次工程塑料中间,是最优者。

尺寸稳定性
POM吸水率极低,吸水饱合度0.8~1.4%.因吸湿而起的尺寸变化极小。POM由於流动性好,耐易於使模塑胶制品残馀变形小,但是在80以上所使用的部件,或是在常温下使用,特别需要尺寸稳定时,则要以退火来进行改善。

耐化性能
POM的基本结构决定了它没有常温溶剂。在溶点以下或附近,也几乎找不到任何溶剂,仅有个别物质如全氟丙酮,强酸,强氧化剂能造成不良影响。所以在工程塑料中聚甲醛耐有机溶剂和耐油性十分突出,在高温下也有相当好的耐侵蚀性,且尺寸和力学性能变化不大。

POM用作工业部件时,往往会接触油类,如马达油和制动油等,也都不会侵害POM耐药性也很卓越,尤其是耐硷性和耐热水性,在滚开的水中或滚开的50%苛性钠中浸渍长时间,重量和物理性能几乎没有变化。

热性能
POM短时可使用的温度可达160℃,按UL规 ,它的长期耐热温度为85~105℃,共聚甲醛可在114℃连续使用2000h,138℃时连续使用1000h。

电性能
POM除卓越的机械性质外,还具有卓越的电性质,具有甚大的绝缘击穿电压,介电常数不受温度和湿度的影响。

聚甲醛的缺点
1.密度较大,1.4g/cm3。不透明,不耐酸
2.成型收缩率大,1.5~2.1%
3.熔点不太高,均聚物在175℃、共聚物在165℃。
4.热降解在较高温度下,相当迅速。在氧的存在下还有热氧降解发生。

主要应用

汽车工业
POM可用作汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万向节轴承、电动机齿轮、曲柄、自动门锁、座位架、轴套、滑块、横拉杆、刹车套衬、刮水器、电开关、仪表板、安全带扣、安全汽囊旋转连接器、油箱盖、扬声器外罩、滤清器外壳。

机械制造
POM可用作齿轮、驱动轴、链条、阀门、阀杆螺母、轴承、凸轮、叶轮、滚轮、喷头、导轨、衬套、管接头。

电子电器
POM可用作插头、开头、按纽、继电器、洗衣机滑轮、磁带的卷轴和轮壳、衣服乾燥机、脚部按摩机、餐具清洗乾燥机、电视机、电冰箱、电话机、收录机的各种零部件等。CD-ROM、DVD-ROM驱动器、光碟交换器、雷射印表机、键盘零件。

日常用品
POM可用作水龙头和水龙头接头、钢笔的笔 和笔套、标记笔和涂改笔、玩具、梳子、拉链、睫毛油棒、盒式水表箱、多功能记录仪、绘画印刷胶板、化妆盒部件。