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陈小博(先生)
简介
1955年前后杜 邦由甲 醛 聚合得到甲 醛 的均聚物。聚甲 醛 很易结晶,结晶度70%以上。均聚甲 醛 的熔融温度为180℃左右。
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。
缩醛 聚合物即聚甲 醛 是南甲 醛 聚合形成的,它也常称做聚氧亚甲 基(pom)。由甲 醛 米制备聚合物早在20世纪20年代就被s九-di-iger研究过,但是直到l950年杜 邦开发_出delftn(戴林)以前尚来制得热稳定的材料“。均聚物是用非常纯的甲 醛 经阴离子聚台制得.胺 类和可溶_盹碱 仓属盐 ur催化这一反应_2。形成的聚台物是不溶_的.随着聚合反应的进行不断析出。随着甲 醛 选出缩醛 树脂被拉开,于是发_生了热降解。聚合物的热稳定性可通过端羟基与醋酸 酐的酯化来提高改善热稳定睦的另一个疗法是与第二单体.如环氧乙烷共聚,其聚物是按阳离子聚台^法制备的b。泼方法是山celm四r)r发_升以商品名celeon(赛康)出售。hoesch出售的hmtafoml(赫斯塔弗姆)是另一种共聚物。第二单体的参与可降低聚台物拉开式降解的倾向”。
缩醛 树脂的热降解有_四种机_理。第一种是热或碱 催化的链解聚;结果是释出甲 醛 ,聚合物的端基割闭可减少这种倾向;第二种是氧进攻聚合物的无规则位萱也导敛解聚,采用抗氧剂 _可减少这种降解机_理的发_乍,共聚也有_助于降低这种倾向;第三种机_理是缩醛 树脂链被酸 断裂,这一点很重要,除怍经过清洗不要用生产聚氯 乙烯的设备来加j。缩醛 树脂,闻为设备中可能会存在微址的hcl;萆叫种降解t,rln是当温崖超过270。c时发_生热解聚,这一点很重要,它告诫操作者加工温度要保持270℃以下,以避免聚合物降懈。
缩醛 树脂是高度结曲的,典型的结晶度是75%,熔点星180c。与聚乙烯(pe)相比.由于c—o键更短所以分产链堆积得更紧密,其结果是聚台物的熔点更高,e也比pe更硬。高的结晶度赋予缩醛 檗合物以很好的抗溶_剂 _性。聚合物辛要是线型.其分子鼍(mn)在20000到110000之间。
缩醛 树脂是强而硬井典有_良好疲劳性和尺十稳定性的热塑(性)塑料,它电具有_低的摩擦系数和良好的耐热性以认为缩醛 树脂类似于尼龙,但它的耐疲劳性、耐蠕变性、硬度和耐水性比尼龙更好。仉是缩醛 树脂的抗蠕变能力不如聚碳酸 酯。如前所述,缩醛 树脂具有_优异的耐溶_荆性,还没有_找到在70℃以下可以溶_解缩醛 树脂的有_机_溶_剂 _;但是它可以在某些溶_剂 _中溶_胀。缩醛 树脂埘酸 、碱 和氧化剂 _敏感。尽管c—o键是极性的.但它已被平衡.且极性比尼龙中的羰基小得多,其结果导致缩醛 树脂具有_相对低的吸湿性。吸附的少量湿气可能引起溶_胀和尺尺寸变化,但不会导致聚合物水解而降解。湿气的影响比尼龙聚合物小得多。紫外线光町能会{f起聚台物降解,町以通过加入炭黑来降低这种降解。共聚物通常具有_和均聚物类似的性质,但均聚物的力学性能比共聚物稍高一些.其熔点也更高,但其热稳定性和耐碱 性比共聚物差…。均聚物和共聚物都町填克填料(玻璃纤维、含氟聚合物、芳族聚酰胺 纤维和其他填料)制成增韧级、紫外线光(uv)稳定级材料。缩醛 树脂与聚氪酯弹性体共混提高其韧性,这些材料都可以在市场上买到。
用于注射成型、注塑成型和挤出成型的缩醛 树脂都可买到。在加工过程中重要的是不要超温或由于产生甲 醛 而引起的严重超压。聚合物在关机_前应清洗干净,以免在启动过程中过热。缩醛 树脂应在干燥的地方储存。缩醛 树脂的表观粘度对剪切应力和温度的依赖性比聚烯烃小,但是其熔体却具有_低弹性和低强度。低的熔体强度是应用吹塑成型时存在的一个问题。对吹塑成型来说,带有_支链结构的共聚物更适用。结晶速度很快,模塑后收缩可在成型后的48h内完成。由于快速结晶很难制得透明薄膜。
美国和加拿大l997年缩醛 树脂的市场需求量为3.68亿lb。缩醛 树脂的应用包括:齿轮、辊筒、管道部件、泵零件、风扇叶片、吹塑膜制的空气溶_胶容器、模制链轮和锁链,它经常用以直接取代金属。缩醛 树脂主要用于注射成型,其次用于挤出板材和棒材。缩醛 树脂的低摩擦系数使之可用以制造良好的轴承。
理化性质
聚甲 醛 是一种没有_侧链,高密度,高结晶性的线性聚合物,具有_优异的综合性能。
聚甲 醛 是一种表面光滑,有_光泽的硬而致密的材料,淡黄或白色,可在-40-100°c温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越,又有_良好的耐油,耐过氧化物性能。很不耐酸 ,不耐强碱 和不耐太阳光紫外线的辐射。
聚甲 醛 的拉伸强度达70mpa,吸水性小,尺寸稳定,有_光泽,这些性能都比尼龙好,聚甲 醛 为高度结晶的树脂,在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度,弯曲强度,耐疲劳性强度均高,耐磨性和电性能优良。
结构
聚甲 醛 的分子结构式为毛chz-0矢,是一种没有_侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。由于c-0键的键长小于c-c键,因此聚甲 醛 链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比,聚甲 醛 的碳氧键短,内聚能密度高,密度大。
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_在一100℃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 分子链中c-。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。
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