改性聚甲醛，抗静电POM的加工及其特点

1.新型聚甲醛

国外POM生产商自20世纪90年代末研发了第二代、第三代新型POM。例如，美国杜邦公司Delrin P型POM，现已商品化。按树脂粘度可分为高粘度100P型，MI=2.20g/10min；中粘度500P型，MI=15g/10min；低粘度900P型，MI=25g/10min；最低粘度1700P型，MI=37g/10min等品种。它们具有高结晶、高流动性、刚韧兼备、抗疲劳、耐燃油及润滑剂、耐溶剂、尺寸稳定性及电绝缘性优良、低摩擦、耐低温等优良性能，但不耐酸、碱。

2.增强聚甲醛

按不同增强材料可分为下列几种增强聚甲醛。

（1）长玻璃纤维增强聚甲醛（GFPOM） GF-POM是指在均聚或共聚POM中添加一定长径比的玻璃纤维配制而成的增强POM。其玻璃纤维含量一般在20%～30%（质量分数），可显著提高POM的拉伸强度、刚性、抗疲劳性、抗蠕变性及热变形温度。例如，玻璃纤维含量为25%（质量分数）的共聚或均聚POM，拉伸强度提高1倍以上，可达127～147MPa，均聚POM热变形温度从136℃提高到170℃，共聚POM的热变形温度从110℃提高到163℃，并且在较高温度下仍能保持优良的强度及模量性能，但韧性、伸长率、耐磨性及冲击强度有所下降。另外，增强后可有效地降低成型收缩率，但取向性增大，各向性能及收缩有差异，流动方向的收缩率为垂直方向的1/2左右，故制品容易翘曲及变形。长纤维增强POM的品种很多，也有改性品种，如美国Hoechst Celanese公司（赛拉尼斯公司）GC25A等高强度、抗冲击级品种的拉伸强度可达138MPa，悬臂缺口冲击强度可达96J/m。其他的还有高流动性品级等，常用于高温、高负载场合作结构零件及食品加工机械零件。

（2）短玻璃纤维、玻璃微珠、滑石粉等增强POM 该类增强塑料是在POM中添加短玻璃纤维、玻璃微珠、滑石粉等无机刚性粒子填料配制而成的增强POM，改性的目的是在某种程度上提高POM的刚性、耐热性、抗蠕变性，克服长纤维的取向性。改性后虽可见到成效，但增强效果不及长纤维（如拉伸强度等）。其中，滑石粉填料硬度大，且能保持增强POM良好的拉伸强度，也能提高耐热性和刚度，效果比短纤维和玻璃微珠的好，但伸长率及缺口冲击强度下降得更多，故这类增强POM品种较少。

（3）碳纤维增强POM 对于高性能制品可选用碳纤维增强POM（CFPOM）。碳纤维可改善POM的刚性、抗疲劳性、抗蠕变性及拉伸强度，增强效果优良，而且还可显著地提高耐磨性、自润滑性，降低摩擦因数，可起到润滑剂的效果。CFPOM相当于通用自润滑级POM的水平。此外，碳纤维还可以降低电阻率，CFPOM可作为抗静电、导电塑料用，且可按不同碳纤维品种及表面处理工艺，配制成各种性能指标的品种。CFPOM也可有效地降低成型收缩率。常用于耐磨、耐摩、耐高温、高负载场合作特殊工程制品及电子电气制品。

（4）其他增强POM 增强POM中还有一些特殊品种，如钛酸钾（K₂O·6TiO₂）晶须增强POM，它既可提高拉伸强度、刚性、耐热性，又可提高耐磨和耐摩性、表面平滑性、自润滑性，既可改善自润滑POM品级的强度和刚性，又能保持较高的耐磨性，常作齿轮、磁带录音机零件。

此外，POM也可添加炭黑、不锈钢丝等组成导电增强塑料。

3.功能性POM

该类聚甲醛是指为改善POM抗静电性、润滑性、耐候性、导电性、耐磨性、流动性、电镀性等特殊目的而改性的品种。

（1）含油POM和高润滑POM 含油POM是利用一种载油体（如活性炭等）把机油、压缩机油、气缸油、润滑油、航空润滑油等液体润滑油带入POM中，作为内润滑剂而配制成的含油POM。

高润滑POM是指POM中填充F4、石墨、MoS₂、润滑油、低分子PE等而组成的耐磨性POM。

这类POM具有优良的自润滑性和耐磨性，可大幅度提高pv值，同时又可保持POM的刚性、抗蠕变性，且成本较低。例如，含油POM在0.5m/s滑动速度下的pv值可达3.9MPa·m/s，在2m/s下的pv值可达0.84MPa·m/s，而未改性POM的相应值只能达到0.231MPa·m/s及0.1MPa·m/s，两者差达10几倍以上。因此，这类POM广泛用于纺织、汽车等领域制作各种耐磨、自润滑零部件，如轴套、齿轮、滑块、球座、离合器踏板衬套、刮水器轴承及无润滑条件下的耐磨零件等。

含油POM的加工性良好，可用注射、挤出等一般加工工艺制作制品。其注射工艺条件：料筒温度为175～185℃（后段）、190～210℃（前段）；模具温度为80～105℃；注射压力为60～100MPa；成型周期为15～30s。

（2）抗静电POM POM电绝缘性好，而且常用作摩擦零件，因此工作时会产生静电引起噪声、吸附灰尘等不良现象，甚至会导致误动作或失火等危害。防静电POM就是为克服此弱点而开发的改性品种。

由于POM自身热稳定性差，极性小，结晶度高，它与一般抗静电剂相容性差，所以目前常用的改性方法是在POM中添加弱极性低分子抗静电剂、亲水性高分子物、导电性炭黑、碳纤维、金属纤维等介质来降低POM的绝缘电阻率。不同的配方改性效果不同，同时力学性能、流动性、热稳定性也不同。因此，在选择抗静电POM时，要同时兼顾综合性能。(www.xing528.com)

目前，抗静电POM的表面电阻率已可降至1×10¹¹～1×10¹²Ω（POM为1×10¹⁶Ω），日本宝理塑料公司、三菱瓦斯公司、旭化成公司及美国杜邦公司供应的抗静电POM，表面电阻率为1×10¹¹～1×10¹²，体积电阻率为1×10¹²Ω·cm，MI值30g/10min，且具有较高的强度、抗蠕变性、抗疲劳性和耐磨性。

抗静电POM的加工性与POM的相似，但对用抗静电剂改性的品种，应酌情降低料筒温度，防止分解。

（3）导电POM 导电POM是用导电炭黑、碳纤维或金属纤维等导电性填料与POM组成复合型导电塑料。在POM中加入5%～20%（质量分数）的导电材料后，其表面电阻率应小于10⁵Ω，体积电阻率<10⁴Ω·cm，能在0.05s内全部分散5000V的静电电荷。目前，日本的三菱瓦斯、宝理塑料、旭化成等公司及美国塞拉尼斯塑料公司的导电POM，表面电阻率及体积电阻率设计值可达1×10²数量级。但碳纤维导电塑料的拉伸强度、弯曲强度、耐热温度、耐磨性较高；炭黑型导电POM的强度、刚性及热变形温度都比POM的低，色泽受限制（黑色），但成本低。另外，用黄铜、不锈钢、铁纤维（线径<10μm）或微粒组成的导电POM也具有良好的导电性，其力学性能及耐热性好，体积电阻率可达10^-2Ω·cm，目前大部分都作为电磁屏蔽材料用。

（4）电镀POM 电镀POM是在均聚或共聚POM中填充或共混可侵蚀性的高分子聚合物及无机填料而组成的可电镀塑料。电镀POM制品在电镀前表面需经退火、脱脂、粗化、中和、活化等表面处理，然后才可用化学镀或电镀工艺在制品表面镀覆金属。经电镀后可提高制品的弯曲强度和模量等力学性能，可改善耐蚀性、耐水性、表面金属化装饰效果，还可增加表面导电性，有复合型导电塑料的功能；电镀POM常用作电磁屏蔽壳体类制品，或进行表面金属化装饰，或用于改善制品的表面性能。

（5）耐紫外线POM 由于POM耐光老化性差，对户外用制品需采用抗紫外线级POM。目前，美国杜邦公司、德国巴斯夫公司、日本三菱化成公司等都开发了耐紫外线级POM。不同品种的耐紫外线POM能经受600～1240kJ/m²氙灯照射，且保持材料韧性和很小的色差，可供制作户外用制品和耐紫外线制品。

4.POM合金

POM与其他聚合物相容性差，所以合金品种远少于PC、PA的。POM共混物可分为均聚、共聚及合金改性（如增强等）等三类。共混常采用添加法，即将共混物直接添加在POM之中的方法。共混物主要是热塑性弹性体，如聚氨酯（TPU）、PE、PP、EPR、EPDM、E/VAC等聚烯烃或其改性物，此外还有PA、聚醚、聚酯、丙酸酯类橡胶、乙烯共聚物、PTFE、LCP等。

另一种共混方法是共聚合法，但目前除了用TPU进行嵌段共聚的POM合金具有较好的效果外，其他品种或因增韧不显著或因工艺复杂或因成本较高都尚未广泛应用。目前，POM合金生产厂商很多，其产品性能随配方、比例、共混工艺而变化，不同厂商产品的性能指标值各有所长，应甄别选用。

（1）POM/TPU合金 它是由POM与聚氨酯弹性体共混合成的，主要特点是抗冲击性高，吸湿性小，尺寸稳定，宜作精密制品，耐溶剂性及耐应力开裂性优于PC，但强度、刚度、熔接强度、耐磨性、热变形温度都会下降，逊于POM。该合金在汽车上可用作转向柱管、刮水器、反射镜支架、窗升降机构、座椅内齿轮、紧固件等。此外，还可作滑雪板扣子、足球加强筋、安全帽、重型拉链等。

POM/TPU可采用注射、挤出、吹塑等一般成型工艺加工制品，但成型工艺条件对材料冲击强度有较大影响。例如，美国杜邦公司的Delrin100ST系列POM/TPU合金经注射成型试验证明，在料筒温度：180℃（后段）、190℃（中段）、200℃（前段）；喷嘴温度为210℃；模具温度为50℃的条件下，注射制品的冲击强度最大，可达1319J/m（缺口）。偏离此条件冲击强度都会下降。

（2）耐磨POM合金 它是指POM与PTFE、UHMWPE、低相对分子质量PE等耐磨性聚合物组成的合金。此外，这类合金也可加入增强纤维、石墨、MoS₂、液体或固体润滑剂等组成复合耐磨材料。常用的耐磨POM合金简介如下：

1）POM/TPFE。POM/TPFE是用TPFE的粉末或纤维，按一定的比例（一般为2%～10%）与POM共混而成的，由于PTFE有优异的自润滑性、低摩擦因数、耐热性，故与POM共混后合金具有耐磨、自润滑、低摩擦因数等性能。与POM相比，POM/TPEE的摩擦因数降低60%；耐磨耗性提高1～2倍（用PTFE纤维的效果更好）；pv值可提高2倍左右。此外，如果用PTFE乳液型添加剂，由于PTFE的分散性优良，摩擦因数随负载及摩擦速度的增大反而下降，低速时也无爬行现象。

POM/PTFE适用于注射成型，也可用火焰喷涂、流化床、薄膜粘贴、真空浸涂等方法与金属制成复合材料。POM/TPEE合金适用于制作轴承、齿轮、万向接头等各种滑动摩擦零件。

2）POM/PE。合金中共混的PE有UHMWPE、LDPE等。这种合金可提高POM的缺口冲击强度，具有优异的润滑性及耐磨性，POM/LDPE还可提高流动性。但POM/PE合金的拉伸强度及刚性有所下降。

该合金可用注射、挤出成型加工，宜作高精度齿轮、凸轮、滚筒、滑块等零件。

（3）其他合金 POM还可与PEEK、PEI、LCP等耐高温聚合物组成增强耐高温合金，但限于篇幅，这里不再展开。