聚甲醛(POM)的基本性能
聚甲醛是没有侧链的高熔点、高密度、结晶性、分子主链中含有—CH2 —O— 链节的线型聚合物,外观乳白色或淡黄色。它可分为两大类:一类是三聚甲醛与少量二氧戊环的共聚体,称为共聚甲醛;另一类是甲醛或三聚甲醛的均聚体,称为均聚甲醛。两种聚甲醛结构上虽有差异,但是共聚甲醛分子链中C—C键所 比例很小(3%~5%),因此,两种聚甲醛的性能基本上还是相近的,它们具有相似的特性。
1. 聚甲醛的性能数据
聚甲醛具有良好的综合性能,如有很高的刚性和硬度,优良的抗疲劳性和耐磨性,较小的抗蠕变性和吸水性,化学稳定性和电气绝缘性也较好。缺点是密度较大,耐强酸性、耐候性和阻燃性较差。
2. 力学性能
聚甲醛是一种高结晶性的聚合物,具有较高的弹性模量,很高的硬度与刚度,具有较好的韧性,能耐多次重复冲击,在反复的冲击载荷下能保持较高的冲击强度,且强度值受温度变化的影响较小,可以在-40~100℃长期使用。
聚甲醛结晶度达70%以上,因而具有优异的抗疲劳性。聚甲醛是热塑性材料中抗疲劳性最为优越的品种,特别适用于受外力反复作用的齿轮类制品和持续 振动下的部件。
聚甲醛的抗蠕变性与聚酰胺等工程塑料相似,且其蠕变值随温度的变化较小,即使在较高的温度下抗蠕变性仍较好。在23℃、21MPa载荷下,经过3000h 蠕变值仅为2.3%。
聚甲醛键能大,分子的内聚能高,所以耐磨性好。聚甲醛的摩擦因数和磨损量均很小,而极限PV值又较大,所以适用于长期经受滑动摩擦的部位。而且其自润滑特性更为无油环境或容易发生早期断油的工作环境下摩擦副材料的选择,提供了独特的价值,聚甲醛作为摩擦副材料的一种较新的选择进入了各个领域。
3. 热学性能
聚甲醛具有较高的热变形温度,均聚甲醛为124℃,共聚甲醛为110℃。均聚甲醛的热变形温度高于共聚甲醛,但均聚甲醛的热稳定性比共聚甲醛低。一般聚甲醛的长期使用温度为100℃左右。聚甲醛的主要热性能数据如表1-1所示。聚甲醛在热水中会产生一定程度的湿热老化,它在热水中的使用寿命比在热空气中要低。
4. 电学性能
聚甲醛具有良好的电性能,介质损耗小,击穿电压高,绝缘电阻也不低,而 且介电常数受吸水率的影响不大,在频率为102~105Hz以及20~100℃温度范围内,聚甲醛的介电常数保持在3.1~3.9的水平。介质损耗角正切也有同样的情况:当吸水率从0.2%增至0.8%时,其介质损耗角正切值仅增加0.003左右。聚甲醛的电性能见表1-1。聚甲醛的高频电性能不是很好。随着温度的增高,介 质常数及介质损耗角正切急剧增大。因此,在高频电子工业,特别是超高频电子工业方面使用时应予以注意。
聚甲醛的击穿电压是比较高的,其对于电弧的耐漏电性能非常优越。对干燥 电弧及尘雾试验,不产生漏电痕迹及炭化。
5. 耐化学药品性能
聚甲醛树脂的耐化学药品性见表1-2。聚甲醛的基本结构决定了它没有常温溶剂。在树脂熔点以下或附近,也几乎找不到任何溶剂,仅有个别物质如全氟丙酮,能够形成极稀的溶液。因此,在所有工程塑料中聚甲醛耐有机溶剂和耐油性十分突出。特别是在高温条件下有相当好的耐侵蚀性,且尺寸和力学强度变化不大。
聚甲醛树脂对于稀酸有较好的抵抗性,但对于强酸,特别是硫酸、盐酸、硝 酸、亚硫酸、亚硝酸等,则会发生应力开裂。
由于经酯化封端的均聚甲醛遇碱会水解脱下酸端基,接着发生甲醛链的顺序脱落,所以共聚甲醛的耐碱性要明显优于均聚甲醛。一般均聚甲醛仅在pH值10 以下的碱溶液中使用是安全的。
工程塑料对水的吸收能力常能导致制品的尺寸变动,而聚甲醛由于水的吸收产生的尺寸变动是极小的,不会给实际应用带来问题。
6. 聚甲醛的应用
聚甲醛在机械行业大量用于制造齿轮、滚轮、凸轮、轴承、弹簧、螺栓、螺母,以及各种泵体、壳体、叶轮等,聚甲醛制造的齿轮、联轴器作为通用的动力传递功能结构件得到普遍应用。改性聚甲醛用于制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件,对金属的磨耗小,减少了润滑油用量,增强了部件的使用寿命,因此可以广泛替代 铜、锌等金属生产轴承、齿轮、拉杆等。改性聚甲醛的摩擦因数很小,刚性很强,非常适合制造汽车用的汽车泵、化油器部件、输油管、动力阀、万向联轴器轴承、 曲柄、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。聚甲醛在电子电 器中用于制造各种电动工具的零部件,如电扳手外壳、开关手柄等,以及家用电器 中的零部件;在建筑领域用于制造窗框、盥洗盆、水箱、门窗滑轮等。