聚甲醛摩擦磨損與其熱氧降解關系的研究
美國赫斯特 POM Hostaform C36021 POM線型高分子化合物材料的主鏈上含有氧化亞甲基鏈節，是無支鏈的高密度、高結晶性熱塑性工程塑料，具有優異的機械性能、突出的自潤滑性、耐磨性和耐化學藥品性，耐蠕變性和疲勞性好，是工程塑料中*接近金屬的品種之一，可用于代替銅、鋁、鋅等有色金屬及合金制品。當現代塑料工業的高速發展的同時，全世界POM 產品的消費和需求量迅速增長，已成為當今世界的一種極為重要的工程塑料。
目前耐磨聚甲醛主要改性方式為填充共混改性，主要分為兩類: **類，向聚甲醛基體中摻入二硫化鉬、聚四氟乙烯( PTFE) 、硅油等潤滑劑、減摩劑，降低制品表面摩擦因數從而達到減摩目的; **類，向聚甲醛基體中摻入玻璃纖維、玻璃微珠、銅粉等剛性粒子，增強制品的力學性能從而減小制品的磨損。
目前聚甲醛耐磨性能的研究手段主要集中于短期實驗，并視聚甲醛基體性能為不變。實際上，聚甲醛作為一種耐磨材料，在實際應用中具有較長的使用壽命。同時，大多數對磨條件為空氣氛圍、干磨自潤滑。眾所周知，聚甲醛的耐熱氧穩定性能并不優良，在長期摩擦熱以及空氣中氧氣的作用下，聚甲醛基體的物理性能會發生一定的改變，從而對基體的摩擦磨損情況產生影響
美國赫斯特 POM Hostaform C36021 POM樣條在對磨過程中熱氧降解和磨損是同時發生，且相互促進的。對磨開始，產生的摩擦熱在空氣氛圍、干磨條件下不能夠快速地逸散出去，導致對磨面溫度升高; 加上摩擦環境中氧氣的存在，聚甲醛發生熱氧降解，分子鏈斷裂，對磨面物理性能下降。下降到一定程度時，對磨面的聚甲醛不能再耐受摩擦的剪切力，從而剝落、撕裂，磨損加劇
在較嚴苛的對磨條件下，聚甲醛的耐磨損性能與其制品的熱氧穩定性能具有一定的關系，在進行相關配方設計時需要考慮在內
彈性體增韌美國赫斯特 POM Hostaform C36021 POM的研究進展
聚甲醛的簡稱為POM ,是五大工程塑料之一,具有優良的綜合性能,應用廣泛。由于POM結晶性高,在成型加工過程中易生成尺寸較大的球晶,這些尺寸較大的球晶在材料受到沖擊時容易形成應力集中點,造成材料的破壞,所以POM缺口敏感性大,缺口沖擊強度低,這極大地限制了POM的使用范圍。因此提高POM缺口沖擊強度,改善其缺口敏感性成為POM改性的重要領域。
在美國赫斯特 POM Hostaform C36021 POM分子鏈中沒有可以與其它聚合物反應的官能團或側基,其分子具有弱極性的現象,與大多數改性劑相容性差,因此難以增韌,至今為止POM增韌仍是一大難題。POM增韌的常見方法有彈性體增韌、塑料增韌和無機剛性粒子增韌3類。塑料和無機剛性粒子的增韌效果有限,單獨用無機剛性粒子增韌時效果更不理想;另外, 美國赫斯特 POM Hostaform C36021 POM熱穩定性差,易分解,這又一定程度上限制了可選塑料的種類。彈性體,特別是熱塑性聚氨酯彈性體( TPU) ,能顯著改善POM的韌性和對缺口的敏感性 ,而且工藝上簡單易行。利用彈性體增韌POM是目前為止*為常用且易行的方法,縱使這種增韌方**在一定程度上降低POM的剛性。
TPU增韌美國赫斯特 POM Hostaform C36021 POM
迄今為止, TPU熱性塑膠與POM共混時可以形成氫鍵,具有一定的相容性,也是目前增韌POM**實現工業化的共混體系。因此其被公認為改善POM性能*有效的抗沖擊改性劑。
POM /TPU二元體系
POM /TPU體系的研究開始比較早, 且已經知道TPU 對POM有較好的增韌效果并能改善POM的熱穩定性。POM本身改性(如在合成POM時在端基上引入羥基或羧基)是一種比較有效而且徹底的方法. 不同類型的TPU (合成時單體不同)對POM的改性效果也不一樣,分別用聚己內酯型TPU、聚己二酸丁二醇酯型TPU和聚四氫呋喃醚型TPU對POM進行增韌,發現聚己內酯共聚酯型TPU 增韌的綜合力學性能*好。這種TPU 與POM熔融共混時, 黏度匹配, 分散均勻, 增韌效果優于其他TPU。
NBR增韌POM
當NBR中丙烯腈(AN)的質量分數增大到一定程度(25 %～39 % )時,NBR的溶解度參數與POM的溶解度參數相接近,這時NBR與POM的相容性變好,從而有利于改善NBR在POM基體中的分散性, 增加分散相與基體間的粘結強度, 達到較好的增韌效果
EPDM增韌POM
用TPU材料增韌POM的效果十分明顯,但是這種方法的成本較高。為了降低成本,有學者開始嘗試用較為低廉的彈性體代替TPU 來增韌POM,如EPDM。Uthaman等分別用EPDM和EVA對POM進行增韌。但由于EPDM或EVA和POM之間的作用力薄弱,增韌效果并不理想。而用EVA 增容POM /EPDM 體系后, 由于EVA 與EPDM的協同增韌作用,體系的韌性有輕微的提高。將彈性體增韌體系進行動態硫化后,可以提高體系剛性和改善組分之間的相容性。這是因為動態硫化可以通過形成一種“互穿聚合物網絡”結構來對體系進行“強迫”增容。
POE增韌POM
POE具有優異的彈性、耐老化性和流動性。與EPDM 相比,熔融共混時POE具有更好的加工性和分散性。但POM與POE的相容性差, POM /POE共混物的韌性較差。為了提高共混物力學性能,Uthaman等[ 30 ]把動態硫化引入到POM /POE體系。在未動態硫化的體系中,由于兩組分間的相容性差, POM /POE(80 /20)體系的缺口沖擊強度僅為60172 J /m,與純POM相比下降了10 J /m左右;但POM /POE (80 /20)體系經過動態硫化之后缺口沖擊強度顯著提高,達到127107 J /m,這是因為動態硫化減小了界面張力,提高了兩相間的界面粘接作用,使得體系的相疇分散更加均勻。同時POM /POE ( 80 /20)動態硫化體系的拉伸強度從動態硫化前的31136MPa提高到35172MPa 。
展望
如今，彈性體增韌POM的研究隨著整個塑膠行業的發展取得了較大的進展,但依然存在許多問題。就增韌效果而言,目前效果*好的仍然是POM /TPU體系,其他彈性體的增韌效果都不太理想。但TPU增韌POM后體系剛性降低,利用TPU難以得到剛韌較為平衡的聚甲醛,同時TPU價格較為昂貴, POM /TPU合金的生產成本較高。
彈性體增韌POM的發展空間依然很大,主要有以下幾方面: 1)降低POM /TPU體系成本,提高POM /TPU體系的剛性。如向體系中加入改性無機納米粒子,一方面能夠保持聚甲醛增韌效果、提高體系的剛性,另一方面可以降低昂貴彈性體的用量,進而降低生產成本。
POM本身的改性研究,使彈性體或者彈性體增韌劑可以高效便捷地增韌POM。彈性體增韌劑的研究,通過接枝、共聚等手段把特殊官能團引入到彈性體中,使得其與POM之間可以形成特殊作用。如與POM作用產生靜電吸引、形成氫鍵等。引入互穿網絡技術,讓POM與不相容的彈性體通過互穿網絡強迫增容,如將動態硫化引入到POM /POE體系。