聚甲醛作为工程塑料五虎将之一,英文名称:polyformaldehyde,英文缩写为POM。热塑性结晶聚合物。被誉为“超钢”或者“赛钢”。结构式如下:
一、背景
1920年,德国化学家赫尔曼·施陶丁格首先发现了POM的结构和聚合过程,POM在当时并未商业化。
1940年,杜邦公司发表了关于无水甲醛聚合方法的专利,为POM工业化奠定了基础。
1960年,杜邦实现了均聚POM的工业化生产,命名为Delrin。
1962年,美国塞拉尼斯公司实现了共聚POM的工业化生产,商品名为Celcon。
二、基本性能
POM分为两大类,一类为均聚甲醛,以杜邦和旭化成为代表,另一类为共聚甲醛,除了上述两家,其他供应商的产品基本都为共聚,旭化成是个NB的公司,均聚和共聚都生产。这里简单介绍一下均聚和共聚的特点,以便更准确的选择材料。
01
耐热性能
耐热性能≠熔点,而是POM长期在高温环境下工作的能力。由于均聚甲醛分子链中基本都是-C-O-键,键能大约为20~40 kcal/mol,而共聚甲醛中增加了一些-C-C-O-键,键能大约是60~80 kcal/mol,因此需要共聚甲醛分解所需的能量更高,so,共聚甲醛的长期热稳定性更好。
热稳定性能影响的不仅是产品的工作环境,同时对于现在汽车产业的VOC及气味管控也有着很大的影响,均聚甲醛注塑的时候气味大,而对于POM而言,气味一般就代表甲醛释放量大,这酸爽,闻过的都知道。
02
耐化学性
除了酸性物质耐受性差以外,POM对大部分的化学试剂耐受性都非常好,因此广泛应用于汽车油泵之类需要耐化学性的部件。
从分子结构来看,共聚甲醛的耐化学性应该是优于均聚甲醛,但是没有数据支持…
03
耐摩擦磨损性
由于均聚甲醛的结晶度比共聚甲醛高,因此材料的硬度更高更耐磨,100P的洛氏硬度为M88,高粘度共聚POM为M78~80,同样的,低粘度的POM分子链排列比高粘度更规整,结晶度略高,因此低粘度的耐磨性比高粘度略好。
04
耐蠕变性
从官方数据来看,共聚甲醛和均聚甲醛的蠕变强度对比如下:
均聚甲醛比普通高粘度的共聚甲醛的蠕变性能更好。因此还有很多的玻璃升降器滑块、滑轮选用均聚甲醛,当然现在越来越多的设计换成了共聚甲醛,因为均聚甲醛不但贵,还对于VOC和气味问题没有什么有效控制方法。
总结一下,均聚甲醛具有非常出色的短期机械性能和耐磨性能,但是高成本极大的限制了均聚甲醛的应用,并且慢慢被共聚甲醛取而代之,在相当大的一部分应用中,共聚都有替代均聚的可能性。
表 均聚、共聚甲醛物性表
基本物性 |
均聚甲醛 |
共聚甲醛 |
相对密度 |
1.43 |
1.41 |
结晶度(%) |
75~85 |
70~75 |
熔点(℃) |
175 |
165 |
机械强度 |
较高 |
较低 |
热稳定性 |
较差,易分解 |
较好,不易分解 |
成型加工温度范围 |
较窄,约10℃ |
较宽,约50℃ |
屈服拉伸强度(MPa) |
70 |
62 |
拉伸弹性模量(GPa) |
2.9 |
2.8 |
屈服伸长率(%) |
15 |
12 |
断裂伸长率(%) |
15 |
60 |
压缩强度(MPa) |
127 |
113 |
压缩弹性模量(GPa) |
4.7 |
3.2 |
挠曲强度(MPa) |
98 |
91 |
无缺口冲击强度(KJ/m2) |
108 |
90~100 |
有缺口冲击强度(KJ/m2) |
7.6 |
6.5 |
三、 产能
由于国外对我国聚甲醛技术的封锁,在20世纪之前中国没有自己的聚甲醛成熟量产装置,到现在为止,我国还没有能够引进一套比较高端的聚甲醛生产工艺,满足高端行业需求。
目前国产聚甲醛基本都应用在低端行业,中高端行业进入门槛较高,造成国产聚甲醛扎堆供应低端行业
表 全球POM产能
全球POM产能分布 |
||
生产厂商 |
地区 |
年产能/万吨 |
Celanese |
德国 |
14 |
美国 |
11 |
|
小计 |
25 |
|
Polyplastics |
日本 |
12 |
马来西亚 |
9 |
|
台湾 |
4 |
|
小计 |
25 |
|
Dupont |
荷兰/美国 |
20 |
KEP |
韩国 |
15 |
三菱瓦斯 |
泰国 |
10.5 |
韩国可隆 |
7.5 |
|
Basf |
德国 |
5.5 |
旭化成 |
日本 |
6.4 |
云天化 |
昆明 |
9 |
神华宁煤 |
宁夏 |
6 |
宝泰菱 |
南通 |
6 |
唐山中浩 |
唐山 |
4 |
兖矿鲁工 |
滕州 |
4 |
开封龙宇 |
开封 |
4 |
台丽钢 |
台湾 |
2 |
兰蒂奇 |
0.8 |
注:以上产能如有遗漏,欢迎联系小编(ixuzhu)进行补充!!!
四、改性
众所周知,POM是综合性能较好的工程塑料,常被应用于工业机械、汽车配件、电子电器、日常用品、建材等领域,但却也存在着冲击韧性低、耐热性差、摩擦系数大等致命的缺陷,极大地限制了聚甲醛的应用范围。而改性聚甲醛,在提高其耐热性、刚性、耐疲劳性、耐蠕变性和力学性能上的出色表现,被越来越多的业者关注。而常见的POM改性大致有三种,增强、增韧、以及耐磨。
01
填充增强改性
将无机材料如Al2O3、氧化镁、玻璃纤维、碳纤维、玻璃微珠、云母、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、钛酸钾等通过熔融共混加入到聚甲醛中,从而提高聚甲醛的强度、刚度、硬度、热变形温度以及尺寸稳定性。
填充增强类聚甲醛主要应用于制备汽车功能件、机械结构复杂、薄形精密零件及工程制品。
02
增韧共混改性
以热塑性聚氨酯(TPU)、丁腈橡胶(NBR)、改性聚烯烃、聚酰胺、木质纤维素等作为弹性增韧体,采用机械共混和接枝共聚的方法制成超韧性POM合金。
增韧共混改性主要应用于制备汽车卡扣类工程制品。
03
增加耐磨性改性
在聚甲醛树脂中加入有机油或硅油、聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化钼,可以达到降低制品表面摩擦系数及磨损率的作用。
润滑聚甲醛最适用于机械、电子电器用零件的传动部位材料,如齿轮、滚轮、凸轮、连杆类制品。
五、应用
01
汽车
图 POM材料用于安全带纽扣
图 POM材料应用于汽车发动机气门室罩盖
图 POM材料应用于汽车外后视镜
图 POM材料应用于汽车玻璃升降器
图 POM材料用于汽车内门把手
图 POM材料用于汽车扬声器罩盖
图 POM材料用于汽车扬声器罩盖
图 POM材料用于汽车油泵部件
图 POM材料用于汽车组合开关
图 免喷涂POM材料
02
其他
图 POM扫地机器人
图 导电POM材料
图 POM应用于激光打印机驱动齿轮
图 POM应用于激光打印机驱动齿轮
图 POM齿轮
图 POM材料用于齿轮
友情提示:最近POM反倾销终裁结果出台,市场心态略显积极,报盘涨势显现,预期近期市场或温和向上。
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