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聚甲醛
聚甲醛(POM),亦称聚缩醛,是通过甲醛聚合反应经中间步骤制备而成的均聚物或共聚物。
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缩写
POM
分子式
(CH2O)n
CAS编号. (POM-C)
24969-26-4
General description
聚甲醛(POM)属于工程塑料范畴。凭借其优异的尺寸稳定性、高硬度、高刚度与强度,以及良好的韧性、耐化学性和优异的滑动耐磨特性,可广泛应用于各类工业制品领域。
通过添加改性剂和增强材料,可显著提升聚甲醛的抗冲击性能和力学强度,同时优化其摩擦学特性(如降低摩擦系数、提升耐磨性)。
Definition
聚甲醛在宽泛的温度范围内都能保持高强度、耐磨性和刚性。此外,该材料吸水率极低。聚甲醛属于半结晶性塑料,结晶度通常在70%至80%之间。共聚物的熔点为166°C,而均聚物的熔点可达178°C。
生产工艺
在生产过程中,聚甲醛(POM)存在两种基本类型,二者会生成不同的产品:均聚物或共聚物。
均聚物的生产基于甲醛或三聚甲醛原料。当使用甲醛时,通过阴离子链式聚合反应制得;当使用三聚甲醛时,则通过阳离子开环链式聚合反应实现。
共聚物的生产需将三聚甲醛与环氧乙烷、二氧五环或甲缩醛丁二醇进行反应。该工艺被称为阳离子开环共聚反应。
材料特性
聚甲醛(POM)因其高度结晶性而呈现不透明白色。不过,这种塑料可被染成任意不透明色调。聚甲醛的其他特性包括:因吸水率低而具有极佳的尺寸稳定性,以及优异的耐磨性能。
当周围空气的氧气含量达到15%时,该材料即可被引燃。由于空气中氧气含量通常约为21%,因此由POM制成的制品一旦被点燃,便会持续自主燃烧。
聚甲醛(POM)具有优异的耐热性能,因此该塑料可在短时间内承受远高于100°C的温度。关于其热性能特性,需对聚甲醛的均聚物(简称:POM-H)和共聚物(简称:POM-C)进行区分:
POM-H(均聚物):
熔融温度:+178°C
玻璃化转变温度:-85°C
纵向线膨胀系数:100 µK⁻¹ - 110 µK⁻¹
横向线膨胀系数:100 µK⁻¹ - 110 µK⁻¹
POM-C(共聚物):
熔融温度:+166°C
玻璃化转变温度:-60°C
纵向线膨胀系数:100 µK⁻¹ - 110 µK⁻¹
横向线膨胀系数:(原文未提供具体数值范围)
(注:线膨胀系数单位μK⁻¹表示每摄氏度温度变化引起的微观应变值,用于描述材料尺寸随温度变化的稳定性。)
聚甲醛(POM)通常不导电,但通过添加特定添加剂可提升其导电性能。
电性能参数:
介电常数(50 Hz):3.8
介电常数(1 MHz):3.7
介电损耗因数(50 Hz):0.0015
介电损耗因数(1 MHz):0.005
介电强度:32 千伏/毫米(kV/mm)
体积电阻率:10¹³ 欧姆·米(Ω·m)
表面电阻率:10¹⁶ 欧姆/平方厘米(Ω/cm²)
耐漏电起痕指数:600 伏特(V)
(注:耐漏电起痕指数(CTI)表示材料在电场和污染物共同作用下抵抗表面漏电起痕的能力,数值越高代表绝缘性能越优异。)
聚甲醛(POM)具有高强度、高刚性、优异的尺寸稳定性和耐磨性,即使不添加增强剂也能保持这些特性。在-40°C的低温下,这种热塑性塑料仍能保持高冲击强度。
关于机械性能,同样需对聚甲醛均聚物(POM-H)和共聚物(POM-C)进行区分:
POM-H(均聚物)机械性能参数:
断裂伸长率:20% - 45%
屈服伸长率:10% - 25%
屈服应力:70 - 75 兆帕(MPa)
拉伸模量:2,900 - 3,400 兆帕(MPa)
POM-C(共聚物)机械性能参数:
断裂伸长率:15% - 35%
屈服伸长率:7% - 12%
屈服应力:60 - 70 兆帕(MPa)
拉伸弹性模量:2,500 - 3,200 兆帕(MPa)
(注:屈服应力表示材料开始产生塑性变形时的应力值;拉伸模量反映材料抵抗弹性变形的能力,数值越高代表刚性越强。)
耐化学性能
聚甲醛(POM)具有优异的耐化学性,可耐受碱性溶液、汽油、柴油、润滑油、醇类及芳香烃(如苯)等介质,对多种其他溶剂同样表现出良好的耐受性。但强卤化溶剂会导致塑料发生溶胀。当环境pH值高于4时,该材料对酸类物质也具有较高的耐受性。
具体耐受性表现:
润滑剂(如汽油):耐受
芳香烃类:耐受
酯类与酮类:耐受
碱性溶液、氨水、胺类:耐受
过氧化氢:耐受
热水:耐受
不耐受或耐受性有限的物质:
酚类化合物:耐受性较差
有机酸与矿物酸:耐受性较差(pH<4时易受侵蚀)
强卤化溶剂:耐受性较差(易溶胀)
紫外辐射:耐受性较差(长期暴露易老化)
(注:材料对酸的耐受性取决于pH值环境,pH>4时稳定性显著提升;对卤化溶剂的耐受性与其卤素取代程度负相关。)
加工成型工艺
聚甲醛(POM)最常用的加工方式为注射成型,尤其适用于微注射成型工艺。该工艺可制造重量小于2克的小型精密零件,其尺寸公差可严格控制在±0.3%至±0.6%范围内。其他常见加工技术还包括挤出成型、吹塑成型、机械加工、粘接以及焊接工艺。
(注:微注射成型特指制造毫克级超轻量零件的精密成型技术,其尺寸稳定性对微型齿轮、传感器外壳等精密组件至关重要;POM材料因低粘度、高结晶速率特性,在该领域具有显著工艺优势。)
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