甲醛吸收劑是聚甲醛(POM)很重要的輔助熱穩定劑,目前工業上普遍采用三聚氰胺(MA)、雙氰胺等低分子化合物作為甲醛吸收劑。然而在韓國 LG POM Lucet GB-325 POM高溫熔融加工過程中,該類低分子甲醛吸收劑易揮發喪失而降低熱穩定效率,并易形成模垢,嚴重影響產品表觀質量和生產效率,過多用量的MA還會降低POM的力學性能。本文采用下述方法篩選出性能較為優異的甲醛吸收劑,并嘗試將一些穩定劑進行復合使用,發現添加復合穩定劑后對聚甲醛體系的穩定效果更好。參考已發表的文獻資料,結合我們已經有的實驗基礎,得到了一種新型復合穩定體系:氧化聚乙烯蠟/低分子量聚酰胺6/磷酸三苯酯。通過研究發現,這種新型復合穩定劑的加入不但可以顯著提高聚甲醛的熱穩定性和長期熱穩定性,而且對聚甲醛顯示出有一定的成核作用,并且這種新型復合穩定體系對聚甲醛的缺口沖擊強度有一定提高。聚甲醛在加工過程中的分解是動態和靜態的雙重作用,因此在設計聚甲醛熱穩定評價體系時從動態和靜態兩方面來進行考慮,動態主要通過轉矩流變儀在高溫狀態下轉矩的變化情況來表征,靜態主要通過熱失重(TGA)來實現。利用220oC等溫熱降解,升溫熱失重分析(TGA)(靜態),和平衡扭矩分析(動態)分別評價了添加劑苯甲酰胺(Benzamide)、二乙醇胺(Diethanolamine)、磷酸三苯酯(TPP)、氧化聚乙烯蠟(OPE)、β-二酮(β-diketone)、低分子量聚酰胺6(LMWPA6)以及復合穩定劑添加到聚甲醛后對聚甲醛熱性能的影響。結果表明,單一穩定劑對聚甲醛有一定的穩定效果,特別是POM中加入LMWPA6和TPP后體系的起始熱分解溫度分別比純POM提高了10oC左右。通過一系列的實驗,表明采用復合穩定劑較單一穩定劑具有更好的穩定效果,尤以OPE/LMWPA6/TPP體系的熱穩定性*佳(都以0.5%質量分數添加)。在熱、氧、剪切力的作用下,聚甲醛內加入了復合穩定劑OPE/LMWPA6/TPP后,具有更好的顏色保持性和更高的熔體粘度。采用Coats-Redfern方程研究了POM的熱降解動力學,加入復合穩定劑使POM體系的熱降解反應活化能(E)和頻率因子(A)顯著提高。OPE/LMWPA6/TPP能有效提高POM的長期熱穩定性能,將POM試樣在140oC的電熱烘箱中老化,隨著時間的增長,樣品的顏色變深,各種力學性能下降,但是加有OPE/LMWPA6/TPP復合穩定劑的樣品其沖擊強度沒有明顯的下降,說明這種復合穩定劑對POM的長期穩定性有顯著提高。偏光顯微鏡觀察結晶形態表明:加入少量的復合穩定劑OPE/LMWPA6/TPP就能明顯的改變POM的球晶大小。DSC對POM的結晶性能研究結果表明:穩定劑的加入使韓國 LG POM Lucet GB-325 POM的結晶溫度向高溫方向偏移,起到異相成核的作用,結晶在較高的溫度下進行,在較高的溫度下就形成大量的晶核,結晶速率增大。力學性能研究表明:復合穩定劑的加入使得韓國 LG POM Lucet GB-325 POM的沖擊強度有所提高,且當添加OPE/LMWPA6/TPP(各組分的質量分數均為0.5%)時達*大值,此后隨著其用量的繼續增加,韓國 LG POM Lucet GB-325 POM的沖擊強度略有降低,同時,OPE/LMWPA6/TPP的加入使其拉伸模量以及拉伸強度也略有增大.
長久抗靜電聚甲醛的研究
韓國 LG POM Lucet GB-325 POM塑膠材料是一種熱塑性工程塑料,其具有極高的強度和剛度、良好的耐腐蝕、耐化學性、耐磨自潤滑性、抗蠕變性和低吸水性、突出的耐疲勞性能,在汽車、電子電器、化工和五金建材等行業被廣泛應用。然而POM的表面電阻率和體積電阻率比較高,在使用的過程中表面容易聚集電荷而產生靜電危害。研究表明,可以通過添加弱極性低分子抗靜電劑或親水性高分子,如脂肪酸單甘油酯 、改性硅油 、聚乙二醇(PEG)/尼龍共聚物 、改性PEG 等來提高POM 的抗靜電性。但韓國 LG POM Lucet GB-325 POM是較難進行導電化的聚合物之一,這是由于POM 自身差的熱穩定性以及與其他導電高分子極差的相容性造成的。一般來說,通過添加抗靜電劑來提高聚合物的抗靜電性。抗靜電劑一般都是表面活性劑,由于表面活性劑具有雙親結構,具有不斷遷移到樹脂表面的性質。遷移到樹脂表面的抗靜電劑分子,其親油基與高聚物相結合,而親水基則面向空氣排列在高聚物的表面,形成了肉眼看不到的“水膜層”,提供了電荷向空氣中傳導的一層通路。同時,因水分的吸收,為離子型表面活性劑提供了電離的條件,從而達到防止和消除靜電的目的。但隨著抗靜電劑向表面遷移及使用時間的延長,其抗靜電效果就會大大降低,因此其抗靜電能力具有時效性。
在很多應用領域中,傳統的短期抗靜電方案已無法滿足使用要求,這些領域需要持久性的抗靜電材料。長久性抗靜電材料的性能相對較好且穩定持久,長久抗靜電劑與基體樹脂之間以合金形式共混,均勻而細微地分散成線狀活網狀“導電通道”。長久抗靜電劑可以分為聚醚型和離子型兩類。聚醚酰胺嵌段共聚物(PEBA)是以聚醚為軟段,聚酰胺為硬段的熱塑性彈性體長久抗靜電劑,通常用在聚丙烯和聚乙烯中以降低表面電阻率和體積電阻率 。它與韓國 LG POM Lucet GB-325 POM有一定的相容性,且不會向表面遷移,抗靜電效果持久,
聚醚酰胺嵌段共聚物的加入使POM的彎曲和拉伸性能有一定程度降低,但影響并不大,然而其沖擊性能卻有較大的提高,起到增韌的作用。
結論
1)聚醚酰胺嵌段共聚物能夠用來制備長久抗靜電聚甲醛。
2)聚醚酰胺嵌段共聚物的加入使POM的拉伸和彎曲強度有一定程度的下降,缺口沖擊強度有較大的提高。
3)聚醚酰胺嵌段共聚物的加入使POM的熱穩定性有一定程度的下降。