無鹵協效膨脹阻燃聚甲醛體系的性能和阻燃機理
近年來日本三菱 POM Kepital F20-52G POM在國內的用量增加較快，因此對其綜合性能的要求也逐步提高。然而，POM的極限氧指數極低(15％)，極易燃燒，且燃燒時有焰滴落嚴重，使其應用受到限制，因此對POM阻燃問題的研究十分重要。
由于日本三菱 POM Kepital F20-52G POM對阻燃劑酸堿性質的敏感(易造成POM“拉鏈式”降解)限制了其對阻燃劑種類的選擇，因此改善POM 的阻燃性能是公認的世界性難題_4。根據文獻_5，目前較多采用的是氮一磷及無機阻燃體系，但均存在高添加量、低阻燃效率的問題，且對阻燃POM的力學性能損害較大。采用協效體系阻燃POM，降低阻燃劑用量是目前無鹵阻燃POM材料研究的主要發展趨勢。
熱塑性酚醛樹脂耐熱性優良，在300℃ 以上分解且殘炭率通常不低于60％，因其優異的成炭性已作為協效劑成功用于多種阻燃體系 。本課題組的前期研究工作表明，酚醛樹脂的引人對改善膨脹阻燃POM材料的阻燃性能具有顯著的促進作用。
酚醛樹脂含量對POM／APP／ME體系阻燃性能的影響
相對未加酚醛樹脂的體系，酚醛樹脂的加入顯著改善了體系的阻燃性能。此外，隨著酚醛樹脂含量的增加，相應阻燃POM體系的阻燃性能出現了先提高后降低的趨勢，即當酚醛樹脂質量分數為0．5％ ～2．0％時，體系的阻燃性能達到*佳，即1．6 mmUL94 VO級，此時所加酚醛樹脂的含量可低至0．5％，酚醛樹脂對POM／APP／ME體系具有顯著的協效作用。分析認為，阻燃體系中的APP作為酸源，在燃燒過程中釋放的強酸性物質促使含氧聚合物脫水成炭，同時釋放的氨氣可稀釋燃燒過程中分解產生的甲醛等可燃氣體，從而起到阻燃作用。
ME的作用有三：其一，作為吸醛劑可及時吸收POM熱解產生的少量甲醛單體以防止拉鏈式降解反應，從而提高POM的熱穩定性；其二，高溫下可與APP發生成鹽反應以屏蔽其分解形成的酸性基團 ，從而降低POM分解發生的可能性；其三，作為氣源有利于形成多孔膨脹炭層實現隔熱隔氧。而體系中引入的酚醛樹脂，一方面可通過與APP在高溫發生的成炭交聯反應形成含有酚醛苯環的交聯炭層結構，因而對改善阻燃POM體系在燃燒過程中形成的膨脹炭層質量具有極其重要的作用；另一方面，酚醛樹脂熔點較低，在加工過程中可作為阻燃劑APP／ME與POM基體之間的加工潤滑劑，從而可通過包覆于阻燃劑表面實現阻燃劑在基體樹脂中的良好分散。
隨著酚醛樹脂含量的進一步提高(3．0％ ～10．0％)，相應阻燃POM體系的阻燃性能呈明顯下降趨勢，如當酚醛樹脂質量分數增至10％時，阻燃POM 已無法通過垂直燃燒中的任**別測試。其主要原因可能是參與和APP成炭交聯反應的酚醛樹脂含量有一極限值，當加入的酚醛樹脂含量超過這一極限值后，多余的酚醛樹脂不僅起不到應有的協效阻燃作用，反而會因稀釋主阻燃劑APP／ME的含量而較大降低體系的阻燃性能，也進一步證實了酚醛樹脂與APP之間可能存在的成炭交聯反應。
酚醛樹脂含量對POM／APP／ME體系力學性能的影響
酚醛樹脂的加入在一定程度上改善了體系的力學性能，尤其是缺口沖擊強度隨酚醛樹脂含量的增加而改善的幅度較大。其原因分析如下：(1)低熔點的酚醛樹脂所起的加工潤滑劑的作用有助于改善阻燃劑與日本三菱 POM Kepital F20-52G POM的相容性，增加阻燃劑粒子與基體樹脂的界面結合力，改善阻燃劑在基體樹脂中的分散性；(2)酚醛樹脂中的羥基可與POM分子鏈中的醚氧基形成氫鍵，從而可使POM與酚醛樹脂能夠達到熱力學上的相容；(3)酚醛樹脂在加工過程中會在雙螺桿的強剪切力場作用下在界面處形成纖狀物質，有利于體系力學性能尤其是沖擊性能的改善。
酚醛樹脂含量對POM／APP／ME體系熱穩定性的影響
阻燃POM體系的阻燃性能與相應膨脹炭層的形成速率、膨脹炭層的體積以及膨脹炭層的高溫熱穩定性及殘炭率緊密相關，即具有越高的膨脹碳層形成速率，膨脹體積以及高溫熱穩定性，其阻燃性能也越好。
耐磨消音聚甲醛復合材料的開發
日本三菱 POM Kepital F20-52G POM是一種綜合性能優良的熱塑性工程塑料。在所有工程塑料中，POM 的年產量僅次于尼龍和聚碳酸酯，居第三位。POM 被廣泛用于機械、汽車、電子電氣等行業中承擔動力傳動傳導的零部件，也是*早用作齒輪的工程塑料之一。
然而，普通的日本三菱 POM Kepital F20-52G POM 只能在低速、低負荷條件下作為要求有自潤滑性能的零部件使用。為了使之能適應更高的要求，比如耐磨性能更優、磨損磨耗量更低及使用過程中噪音很低甚至沒有等，一般用以下方法改善POM 的摩擦磨損性能：添加超高分子量聚乙烯，聚四氟乙烯，高密度聚乙烯，潤滑油脂，MoS ，石墨等；或利用接枝、嵌段等技術，在日本三菱 POM Kepital F20-52G POM分子鏈上引入具有潤滑性的高分子鏈段等。這些方法對改進摩擦磨損性能都有一定的效果，但帶來的突出問題不是添加成本高、成型困難就是制品表觀性能差(出現表面剝離現象等)等一系列問題。
外觀狀況
開發的耐磨消音POM復合材料樣品表面光滑潔凈，沒有麻點、飛邊等瑕疵。方片樣品的掰裂處沒有以往改性產品易出現的表面剝離現象，從外觀看，耐磨消音POM復合材料樣品甚至略優于純POM樣品。用開發的耐磨消音POM復合材料制成的制件，這些制件手感光滑，外觀良好，加工成型性能優異。
消音情況：不管是在l h的測試還是在7 h的穩定性測試中，純POM全程均有強烈刺耳的噪音，而耐磨消音日本三菱 POM Kepital F20-52G POM復合材料則全程無噪音產生，并且在改變載荷及速度的情況下耐磨消音POM復合材料也無噪音，表明本研究采用的由減磨劑及消音劑等組成的復合潤滑體系對摩擦過程的噪音消除是富有成效的。
結語
采用由主潤滑劑、助潤滑劑、消音劑、減磨劑性能研究．相關助劑所組成的復合潤滑體系，開發的耐磨消音P0M復合材料具有優異的摩擦磨損特性。與純 POM的對比研究結果表明，耐磨消音POM復合材 料具有優異的摩擦學特性：耐磨性好、消音性能優 良且摩擦性能保持率高，同時耐磨消音POM復合 材料保持了良好的外觀及力學性能，成型加工性能 優良，是一種綜合性能優良的耐磨消音復合材料。