聚甲醛POM的性能特点及常用改性方法
时间：2021-10-20
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。
POM以低于其它许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件。自问世以来，POM已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用，如医疗技术、运动器械等方面，POM也表现出较好的增长态势。
POM的性能特点
POM是一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。由于C—O键的键长小于C—C键，因此POM链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比，POM的C—O键短，内聚能密度高，密度大。
按分子链中化学结构的不同，可分为均聚POM和共聚POM两种。两者的重要区别如下：
均聚POM密度、结晶度(75%~85%)、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POM密度、结晶度(70%~75%)、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。
无论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。高密度和高结晶度是POM具有优良性能能的主要原因。
POM具有较高的热变形温度，连续使用温度在100℃左右。
耐低温性较好，玻璃化转变温度为-40~60℃。
耐蠕变性优异，在室温、21MPa载荷条件下，经过3 000小时，蠕变值仅2.3%。
耐疲劳性好，在交变次数达107条件下，疲劳强度仍保持在35 MPa。
耐磨性好，摩擦系数仅0.21，比尼龙低，且具有自润滑作用，工作噪声小。
绝缘性能优异，即便处于高温、高湿度环境下仍能保持良好的耐电弧性能。
耐油性好，对油脂和有机溶剂具有很高的抵抗性。
吸水率低，不超过0.3%，水分对成型加工影响不大，无须预干燥。
POM常用改性方法
POM也存在某些性能上的缺陷，如成型收缩率较大，使得制品容易变形；不耐紫外线；熔点不很高，在加工中易受热分解；韧性低，缺口敏感性大；相对密度较大，不透明，不耐酸等。
因此，在不少较为苛刻的条件下，仍然满足不了使用要求，这就是不断对其改性的原因。
POM改性主要通过物理和机械的方法，即在POM中加入无机或有机物质，或将不同类高分子聚合物与其进行共混，或用化学方法实现POM的共聚、接枝、交联，或将上述各种方法联用，以提高其流动性、摩擦磨损性能、刚性、强度、电镀性、介电性、缺口敏感性、抗冲击性，以达到降低材料成本，改善成型加工性能或最终使用性能，或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等效果。
#01 化学改性
利用接枝、嵌段等手段在POM分子链上引入所需要链段的方法。在保持POM其它各项性能均衡的同时，强化或赋予材料特定的某些使用性能。例如用于汽车工业部件的POM，往往对其耐候性以及耐紫外线稳定性很高，经过改性的材料在600kJ／m2氙灯照射下，颜色改变不超过2ΔE。
#02 化学改性
增韧改性
目前国内外POM增韧改性方法主要是共混改性。一般有两种方法，其一是加入弹性体，以提高POM的韧性，改善其冲击强度。常用的弹性体有EPDM、BR、SBR、TPUR(热塑性聚氨酯)、丙烯酸酯类弹性体等。其中TPUR是如今公认最有效的POM的弹性体类抗冲击改性剂。
另一种增韧方式则为非弹性体增韧，即选用综合性能优良的韧性或刚性材料与POM进行掺混，常见的有尼龙或共聚尼龙等。弹性体对于POM来说并不是最理想的抗冲击改性剂，因为在其加入后，其冲击韧性的提高是以其它力学性能的下降为代价的。所以，人们为了不损害其它力学性能的同时又能提高韧性，采用共混非弹性体的材料具有很好的效果。
增强填充改性
填充改性就是在塑料成型加工过程中加入无机填料或有机填料，使塑料制品的原料成本降低达到增量目的，或使塑料制品的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一些方面的性能得到明显提高。
POM常使用玻纤增强，能改善其拉伸强度、尺寸稳定性等，但耐磨性会有所下降。
其它改性
主要是针对POM的耐磨、阻燃、耐候性等性能的改善。
POM摩擦系数较大，在许多传导零部件中的应用受到一定限制，国内外采取多种改性方式，开发出POM自润滑复合材料。目前POM自润滑材料开发已成为其改性研究方向之一。可加入固体石墨粉、PTFE、航空润滑油等，制成含油耐磨POM。
POM比较易燃烧，国外开发出多种牌号的POM阻燃剂和阻燃POM产品，国内目前在此方面起步较晚。国内研究表明，适合制备阻燃POM的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵和季戊四醇双磷酸酯三聚氰铵盐等。阻燃POM可以通过挤出造粒工艺生产，其工艺条件与普通POM相同，也可以采用注射、吹塑、模压等成型工艺进行成型。
POM的光稳定性和热稳定性较差，导致材料的力学性能迅速下降，失去使用价值，限制了其在诸多方面的应用，添加抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂来改善POM的耐候性具有重要的意义。
