淺談聚甲醛在成本和工藝上的改進(jìn)方向
日本寶理 POM Duracon M90S POM塑料是沒有分支的高密度、高結(jié)晶性的線性聚合物。聚甲醛分子鏈由碳氧鍵組成，其碳氧鍵比碳碳鍵短，內(nèi)聚能密度高，聚集緊密，結(jié)晶度較高，具有優(yōu)異的剛性和機(jī)械強(qiáng)度。一根直徑3,mm 的細(xì)絲可承受約104,N 的拉力，其抗張強(qiáng)度和模量已接近鋼材。
日本寶理 POM Duracon M90S POM表觀上是半透明或不透明粒料，與象牙相似，它是五大通用工程塑料之一，由于聚甲醛具有良好的機(jī)械性能、耐磨性、耐有機(jī)溶劑性等突出優(yōu)點(diǎn)，被部分替代銅、鋅、鋁、鋼等金屬且廣泛用于汽車、機(jī)械制造、精密儀器、辦公家用電器、**等行業(yè)。
聚甲醛應(yīng)用已幾乎涉及各行業(yè)領(lǐng)域。隨著煤化工的發(fā)展，促使國內(nèi)企業(yè)紛紛上馬聚甲醛項(xiàng)目，產(chǎn)量的增長帶來了產(chǎn)能的嚴(yán)重過剩，聚甲醛市場受到了****的危機(jī)。作為五大工程塑料之一的聚甲醛，其市場價(jià)格已跌進(jìn)谷底，甚至低于一般的通用塑料。
因此，生產(chǎn)廠家只有從工藝技術(shù)和成本上進(jìn)行改進(jìn)，才能從激烈的市場競爭中存活下來。
聚甲醛工藝和成本改進(jìn)的必要性
目前，全球聚甲醛每年需求量81 萬t，全球改性日本寶理 POM Duracon M90S POM每年需求量25 萬t，國內(nèi)聚甲醛產(chǎn)量已達(dá)55 萬t/a，而國內(nèi)市場每年需求量僅有30 萬t。由于國內(nèi)聚甲醛生產(chǎn)技術(shù)遠(yuǎn)不如國外先進(jìn)，因此，**市場(汽車、電子等行業(yè))長期被國外企業(yè)壟斷，每年國內(nèi)進(jìn)口聚甲醛需求在20 萬t 左右(見表1)，其中，進(jìn)口日本寶理 POM Duracon M90S POM90%以上都是改性產(chǎn)品，國內(nèi)日本寶理 POM Duracon M90S POM每年需求量僅剩不到10 萬t。因此，國內(nèi)聚甲醛企業(yè)只有通過優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低原材料成本，提高國產(chǎn)化設(shè)備性能，優(yōu)化工藝，降低能耗，才能在供大于求的市場競爭中存活下來。
由主潤滑劑、助潤滑劑、消音劑、減磨劑及其它相關(guān)助劑所組成的復(fù)合潤滑體系開發(fā)的耐磨消音POM 復(fù)合材料之所以具有優(yōu)異的摩擦磨損性能，與該體系組成物質(zhì)之間的協(xié)同作用有關(guān)。
具有良好的耐磨損性和自**作用，能較好地限制磨粒嵌入深度以抑制犁切裂紋的發(fā)生；消音劑對摩擦過程中產(chǎn)生的噪音具有“稀釋”和“吸附”作用，有很好的降低甚至消除噪音的作用；主潤滑劑能發(fā)揮良好的潤滑作用，在對磨面之間形成連續(xù)的轉(zhuǎn)移膜，能對抑制疲勞裂紋或粘著破壞的發(fā)生有較大的貢獻(xiàn)；而助潤滑劑可以與前幾類物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同作用，有助于提高材料的耐磨損性和自潤滑性。并且，筆者通過大量配方優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定復(fù)合潤滑體系的*佳配比，保證了復(fù)合材料具有優(yōu)異摩擦磨損特性的同時保持了良好的外觀、力學(xué)性能及良好的成型加工性能。
目前，國內(nèi)日本寶理 POM Duracon M90S POM 企業(yè)生產(chǎn)的POM 產(chǎn)品多為通用料，僅用于低端產(chǎn)品市場且供過于求，而**市場被國外改性牌號所壟斷，面對低迷的市場狀況，加快開發(fā)POM 改性新產(chǎn)品具有重要意義。據(jù)資料報(bào)到，POM 增韌改性主要是通過添加彈性體共混來提高其沖擊強(qiáng)度。神寧集團(tuán)采用香港富藝國際工程有限公司提供的POM 生產(chǎn)技術(shù)，以煤炭為原料，加工合成共聚POM。自投料試車以來，神寧煤基共聚POM 產(chǎn)品MC90 與市場所售日本寶理 POM Duracon M90S POM 產(chǎn)品的性能、質(zhì)量基本一致，但在加工制品過程中易脆斷、開裂。其原因是MC90 產(chǎn)品韌性不足，沖擊強(qiáng)度不能滿足大尺寸制件的加工。
烘干溫度的確定
煤矸石研磨粉碎后，比表面積增加，吸濕性增強(qiáng)，而且它與硅烷偶聯(lián)劑高速攪拌下混合后，由于偶聯(lián)劑中含有部分水， 也引起煤矸石濕度增大，而水的存在會引起聚甲醛分解，并且偶聯(lián)劑中的醇需要除去，因此，混合硅烷偶聯(lián)劑后需要對煤矸石進(jìn)行干燥處理。
不對煤矸石進(jìn)行干燥處理，聚甲醛樹脂的力學(xué)性能有一定程度損失， 在60℃~120℃區(qū)間范圍內(nèi)，隨著溫度升高，煤矸石干燥時間不斷減少，并且對聚甲醛樹脂缺口沖擊強(qiáng)度影響不大，而繼續(xù)升高干燥溫度，由于干燥過程是一個降速過程，煤矸石粉末內(nèi)部水、醇等移出速度受到粒徑大小、孔徑大小等因素限制，干燥時間縮短不明顯，從縮短生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率角度考慮，確定適宜的烘干溫度為120℃。
煤矸石填料加入量的確定
煤矸石加入量對聚甲醛樹脂影響很大，煤矸石微粒的比表面積大，與聚甲醛樹脂大分子有較大的接觸面積，產(chǎn)生物理吸附，形成成核點(diǎn)，提高其結(jié)晶速度和結(jié)晶度。且在材料受沖擊時，因填料與基體接觸面積增大，會產(chǎn)生更多的微裂紋，吸收更多的沖擊能。但若此類填料用量過大，粒子過于接近，微裂紋易發(fā)展成宏觀開裂，體系性能變差。
加入煤矸石，可以顯著改善聚甲醛樹脂的力學(xué)性能， 當(dāng)加入量達(dá)到20%時，聚甲醛樹脂的力學(xué)性能*好， 繼續(xù)增加添加量，煤矸石開始團(tuán)聚，在聚甲醛基體中易產(chǎn)生缺陷，使聚甲醛樹脂的力學(xué)性能下降。因此確定適宜的煤矸石加入量為m(煤矸石)/m(POM)=20%。
結(jié)論
（1）利用煅燒后的煤矸石對聚甲醛樹脂進(jìn)行增韌改性，可提高聚甲醛樹脂的缺口沖擊強(qiáng)度；（2）適宜的煤矸石改性聚甲醛工藝條件為：煤矸石研磨粒度為38μm，煅燒溫度為800℃，硅烷偶聯(lián)劑加入量為m(KH-550 溶液)/m(煤矸石)=0.5%，烘干溫度為120℃， 煤矸石加入量為m (煤矸石)/m(POM)=20%。在此條件下，改性后的聚甲醛樹脂拉伸強(qiáng)度為46MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為86J·m-1。