按其分子链中化学结构的不同,可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是:均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高,但热稳定性差,加工温度范围窄(约10℃),对酸碱稳定性略低;而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低,但热稳定性好,不易分解,加工温度范围宽(约50℃),对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能,尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢,为第三大通用塑料。 适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件。
聚甲醛分子链的柔顺性大,链的结构规整性高,因而结晶度高,结晶能力强。均聚甲醛的结晶度为75%一85 %,共聚甲醛为70%一75%,即使快速淬火,结晶度也能达到65%以上。完全非晶态的聚甲醛只有在约100℃时才能得到。
高密度和高结晶度是聚甲醛具有优良胜能的主要原因,如硬度大和模量高,尺寸稳定性好,耐疲劳性突出,不易被化学介质腐蚀等。尽管聚甲醛分子键有一定的极性,但由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动,从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。
聚甲醛端基中含有半缩醛结构。当加热至100℃左右时,可从其端基的半缩醛处逐渐解聚,因此其耐热性较低。当加热到170℃左右时,可从分子链的任何一处发生自动氧化反应而放出甲醛,甲醛在高温有氧时会被氧化成为甲酸,甲酸对聚甲醛的降解反应有自动加速催化作用,因此常在均聚甲醛树脂中加人热稳定剂、抗氧化剂、甲醛吸收剂等,以满足成形加工的需要。由于共聚甲醛分子链中含有一定量的C-C键,它可以阻止聚甲醛分子链的氧化降解,因而共聚甲醛比均聚甲醛的热稳定性能要好得多。但是无论是均聚甲醛还是共聚甲醛,在加工和应用时应充分重视其热稳定性和热氧稳定差的缺点
因聚甲醛强度和硬度高、刚性好,良好的耐磨性和耐疲劳,被用来代替有色金属和合金,广泛应用于汽车、电子电器、建筑、机械等部门。由于聚甲醛的结晶度高(一般结晶度达60 以上),制品存在缺口冲击强度低、成型收缩率大的缺点,与其他各种优异性能不匹配,需要进一步地改进。
1.1.1 聚甲醛成核剂的作用机理
成核剂作为聚合物的加工应用的改性助剂,其作用机理主要是: 在聚合物的熔融状态下,成核剂的存在使其由原来的均相成核过程转变为异相成核过程( 其中成核剂提供所需的晶核) ,这样就加快了结晶速度,并使晶粒结构细化,这无疑有利于提高产品的刚性,缩短了成形周期,保证最终产品尺寸稳定性,抑制了光散射,改善透明性和表面光泽度。因此,成核剂的加入对聚甲醛POM有以下作用[4]:
(1)、成核剂的加入,使POM过冷度下降,结晶温度增大,结晶速度大大加快,结晶过程为异相成核三文生长过程。成核剂的加入不仅控制了聚合物球晶尺寸,而且是提高聚合物结晶速度最简便实用的方法。
(2)、成核剂的加入,使POM 的拉伸强度略有下降,缺口冲击强度显著提高,缺口敏感性下降,材料的力学性能得到改善,从而可扩大POM的应用领域。
(3)、成核剂的加入,使POM 球晶细化,结晶度略有下降,微晶尺寸增大,但并不改变POM的结晶晶型。
1.1.2 POM成核剂的分类[5~6]
从成核剂的作用机理来看,聚甲醛成核剂必须具备以下特征:与聚甲醛有相似的结晶结构;熔点高于聚甲醛熔点;在聚甲醛中能以细小的颗粒分散。由此,聚甲醛成核剂的种类可划分为无机类成核剂、有机类成核剂和高分子类成核剂。
(1)无机类成核剂
最早开发的价格便宜并且实用的成核剂,然而由于其透明性和表面光泽度差,限制了这类成核剂在高性能透明材料中的应用。这类成核剂主要包括二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑碳酸钙、云母、无机颜料等。
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