POM材料介紹及注塑要點

2021-01-08 科學大注塑

聚甲醛(英文:polyformaldehyde)熱塑性結晶聚合物。被譽為「超鋼」或者「賽鋼」,又稱聚氧亞甲基。英文縮寫為POM。通常甲醛聚合所得之聚合物,聚合度不高,且易受熱解聚。

聚甲醛的分子是一種沒有側鏈的高密度、高結晶性的線型聚合物。由於C-O鍵的鍵長小於C-C鍵,因此聚甲醛鏈軸方向的填充密度大。與聚乙烯相比,聚甲醛的碳氧鍵短,內聚能密度高,密度大。按其分子鏈中化學結構的不同,可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種。兩者的重要區別是:均聚甲醛密度、結晶度、熔點都高,但熱穩定性差,加工溫度範圍窄(約10℃),對酸鹼穩定性略低;而共聚甲醛密度、結晶度、熔點、強度都較低,但熱穩定性好,不易分解,加工溫度範圍寬(約50℃),對酸鹼穩定性較好。是具有優異的綜合性能的工程塑料。有良好的物理、機械和化學性能,尤其是有優異的耐摩擦性能。俗稱賽鋼或奪鋼,為第三大通用塑料。 適於製作減磨耐磨零件,傳動零件,以及化工,儀表等零件。

聚甲醛分子鏈的柔順性大,鏈的結構規整性高,因而結晶度高,結晶能力強。均聚甲醛的結晶度為75%~85 %,共聚甲醛為70%~75 %,即使快速淬火,結晶度也能達到65%以上。完全非晶態的聚甲醛只有在-100℃時才能得到。

發展歷史

1. 1955年前後,美國杜邦公司由甲醛聚合得到甲醛均聚物,即均聚甲醛,商品名為Delrin。

2. 1960年美國塞拉尼斯公司由三聚甲醛出發,製得與少量二氧五環或環氧乙烷的共聚物,即共聚甲醛,商品名為Celcon。

分子式

POM的分子式如下所示

學名為聚氧亞甲基,是一種熱塑性結晶聚合物,既有均聚合物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展強度、抗疲勞強度,但不易加工;共聚物材料具有很好的熱穩定、化學穩定性且易於加工。無論均聚材料還是共聚物材料,都是結晶性材料。

1. 一般性能:是一種半透明白色物料,,一般密度為1.41—1.43g/cm3,為緊固,剛硬而有彈性的物料,常稱為「賽鋼」,摩擦阻力低。

2. 熱性能:聚甲醛具有較高的熱變形溫度,均聚為136℃,共聚為110℃。但由於分子結構方面的差異,共聚甲醛反而有較高的連續使用溫度。一般而言均聚甲醛的長期使用溫度是100℃左右。而共聚甲醛可在114℃連續使用2000h,或在138℃時連續使用1000h。短時間可使用的溫度可達160℃。按美國UL規範,聚甲醛的長期耐熱溫度為85~105℃。

3. 電性能:是電絕緣性能優良的材料,其體積電阻率為1×1014Ω.cm,表面電阻率為1×1016Ω.cm,電氣強度>30MV/m,容易改性成導電及防靜電材料,改性後的體積電阻率為1x10Ω.cm,具有良好的導電性能。

4. 防火性能:其氧指數(LOI)為15%,較易燃燒,因此難於達到UL94V-0的阻燃等級。

5. 耐候性:共聚甲醛的耐候性能優於均聚甲醛,如添加UV穩定劑的共聚甲醛具有更好的耐候性能,適合在戶外使用。抗熱老化性能優良。

6. 可抵抗的化學物質:共聚甲醛的抗化學性能佳,可以很好地抵抗有機類油脂及合成洗滌劑等各種化學藥品。

7. 不可抵抗的化學物質:強酸及強氧化劑,濃硝酸可以迅速侵蝕POM。全氟丙酮能夠形成極稀的溶液。

8. 耐水解性:優良的耐水解性能,可在80℃熱水中長期使用。

9. 耐輻射性:若要對POM進行消毒,毋使用高強度伽瑪射線。

注塑成型注意事項

注塑成型的工藝條件:

1. 乾燥:樹脂本身的吸溼性很小,因此並不一定需要乾燥,但成型時如含水量大於0.1%,則需進行乾燥,也有利於避免出現模垢現象,但對於一些填充品級,如碳纖維填充,導電品級,則必須進行乾燥,乾燥條件為80-90℃,3~4小時。

2. 回收利用:可以使用再生材料。回收料即使100%使用10次,其物性都基本上不會發生變化,但顏色會有所變化,原則上是25-30%的回收料與75-70%的新料混合使用。

3. 熱穩定性:在210℃的溫度下停留60分鐘後再進行成型,成型出來的製品的拉伸強度幾乎沒有什麼變化。具有良好的熱穩定性。

4. 注射機臺:用普通注射成型,合模力>成型品的投影面積x40-60MPa。

5. 料筒容量:產品重量一般為料筒容量的40-80%。

6. 噴嘴與閉鎖系統:可用開放式噴嘴,但為了防止流涎,最好選用閉鎖式噴嘴。

7. 螺杆:用標準型螺杆即可,壓縮比2.8-3.0:1,長徑比:18-22:1。

8. 料筒溫度:樹脂的熔點約165℃,實際成型時的最佳溫度是190-210℃,最好是200-210℃。

9. 模具溫度:標準模具溫度是60-80℃,根據成型品的特性,表面狀態、使用中尺寸的變化、成型周期等要求不同,需要調節模具溫度。有時為降低成型周期,將模具溫度設定在30-40℃,但容易留下殘留應變及得不到好的外觀。

10. 注射壓力:應考慮樹脂的流動性,收縮性,成型品的物性等進行設定。一般為98MPa以上。保壓壓力為49-98MPa。

11. 注射速度:一般在5-50mm/s,但應考慮成型品的形狀、壁厚、質量要求、流道粗細、澆口尺寸等因素進行設定。

12. 背壓:為了計量穩定化及防止發生注嘴的滴料現象,建議背壓設定為0.5-1.0MPa。

13. 螺杆轉速:一般以100-150rpm 為宜。

14. 成型收縮率:成型收縮率較大,可高達2-3.5%。

15. 二次加工:可進行雕刻,攻絲,壓入,金屬嵌件,切削等二次加工。

模具設計

1. 鋼材:由於聚甲醛在成型時會分解出腐蝕性的氣體,或者玻璃纖維引起的磨損,所以模具材料的選擇需要考慮耐磨損性和耐腐蝕性兼備的模具材料。進行氮化和淬火處理有利於增強耐磨性。

2. 流道:建議使用圓形流道,如不能形成圓形流道,則建議用梯形流道,避免使用半圓形流道。流道的尺寸是儘可能大,流道分布需對稱。

3. 澆口:厚度為成型品厚度的60-70%。寬度為澆口厚度的1-1.5倍。

4. 拔模斜度:常用的拔模斜度為1°,最小為1/4-1/2°。

5. 排氣口:可在成型品的外周設計1/100左右的粗糙表面,再設計1mm左右的排氣槽。

典型應用

1. 汽車工業:車門鎖簧、刮水器馬達系統齒輪、組合式開關、化油器汽油浮標、燃料罐蓋、門鎖側蓋、散熱器排放閥、自動汽車門鎖機構、汽車天線系統、遙控車門反射鏡等。

2. 電子電氣:開關鍵盤、按鈕、音像帶捲軸動力工具,庭園整理工具零件、電風扇零件、手錶微型齒輪、插頭、開關、按扭、繼電器、盒式磁帶的軸和輪殼、照相機其它精密儀器的零件。

3. 家用電器:電視機、洗衣機、電冰箱、電話機、收錄機、洗碟機的各種零件等。

4. 機械工業:齒輪、驅動軸、鏈條、閥門、閥杆螺母、軸承、凸輪、葉輪、滾輪、噴頭、導軌、襯套、管接頭和機械結構件等傳動部件。

5. 醫療工業:心臟起博器;人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。

主要廠商及品牌

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