聚甲醛，读完这篇就够了

聚甲醛（英语：polyformaldehyde）也称为缩醛树脂;聚甲醛。全称缩醛树脂，简称聚甲醛，热塑性结晶聚合物。被称为“超级钢”或“帆钢”。结构式如下，英文缩写为POM。通过甲醛聚合获得的聚合物具有低聚合度并且易于热解聚。


介绍

1955年之前和之后，美国杜邦公司从甲醛聚合中获得甲醛均聚物。聚甲醛容易结晶，结晶度为70％或更高。均聚甲醛的熔融温度约为180℃。
它是一种工程塑料，在聚酰胺后具有优异的综合性能。它具有高机械性能，如强度，模量，耐磨性，韧性，抗疲劳性和抗蠕变性，并且还具有优异的电绝缘性。耐溶剂性和可加工性是五种通用工程塑料之一。
缩醛聚合物聚甲醛通过甲醛的聚合形成，甲醛通常也称为聚甲醛（POM）。早在20世纪20年代就研究了由甲醛制备聚合物，但直到1950年，杜邦才开发出Delrin来生产热稳定材料。均聚物通过使用非常纯的甲醛的阴离子聚合获得。形成的聚合物是不溶的。随着聚合的进行，它逐渐沉淀。当甲醛选择的缩醛树脂被拉开时，发生热降解。通过末端羟基与乙酸酐的酯化可以提高聚合物的热稳定性。另一种改善热稳定性的方法是与通过阳离子聚合方法制备的第二单体如环氧乙烷等共聚合。
缩醛树脂的热降解有四种机制。第一种是热或碱催化的链解聚;结果是释放出甲醛，这降低了聚合物封端的倾向第二是氧气攻击聚合物的随机位置也解聚，并且使用抗氧化剂可以减少这种降解机理的发生，共聚合也有助于减少这种趋势;第三种机制是缩醛树脂链被酸破坏。当温度超过270℃时，第四种降解是热解聚。重要的是警告操作者处理温度应保持在270℃以下以避免聚合物降解。
缩醛树脂是高度结晶的，具有75％的典型结晶度和180℃的熔点。与聚乙烯（PE）相比。由于C-O键较短，分子链更紧密地堆积，结果，聚合物的熔点更高。高结晶度赋予缩醛聚合物优异的耐溶剂性。聚合物xin是直链型。其分子量（Mn）在20,000和110,000之间。
乙缩醛树脂是一种坚固且坚硬的热塑性树脂，具有良好的疲劳和热稳定性。它具有低摩擦系数和良好的耐热性。认为缩醛树脂类似于尼龙，但其耐受性。抗疲劳，抗蠕变，硬度和防水性能优于尼龙。然而，缩醛树脂的缩醛耐受性不如聚碳酸酯的耐缩醛性。如上所述，缩醛树脂具有优异的耐溶剂性，并且未发现能够将缩醛树脂溶解在70℃以下的有机溶剂。但是，它可以在某些溶剂中溶胀。乙缩醛树脂对酸，碱和氧化剂敏感。虽然C-O键是极性的。但它已经平衡了。极性远小于尼龙中的羰基的极性，因此，缩醛树脂具有相对低的吸湿性。吸附的少量水分可能引起溶胀和尺寸变化，但不会因水解而导致聚合物降解。水分的影响远小于尼龙聚合物。紫外线可以降解聚合物，城镇将通过添加炭黑来减少这种降解。共聚物通常具有与均聚物相似的性质，但均聚物的机械性能是聚合物略高。其熔点也较高，但其热稳定性和耐碱性比共聚物差。均聚物和共聚物均为填充填料（玻璃纤维，含氟聚合物，芳族聚酰胺纤维和其他填料）以形成增韧的紫外（UV）稳定等级材料。乙缩醛树脂与聚氨酯弹性体共混以增加其韧性，这些材料可商购获得。
用于注塑，注塑和挤出的缩醛树脂是可商购的。在此过程中重要的是避免由于甲醛导致的过热或严重的超压。在关闭之前应该清洁聚合物以避免在启动期间过热。缩醛树脂应储存在干燥的地方。与聚烯烃相比，缩醛树脂的表观粘度与剪切应力和温度的关系较小，但熔体具有低弹性和低强度。当应用吹塑成型时，低熔体强度是一个问题。对于吹塑，具有支化结构的共聚物更合适。结晶速度快，成型后的收缩率可在模塑后48小时内完成。由于快速结晶，难以获得透明膜。
1977年美国和加拿大对缩醛树脂的市场需求为3.68亿磅。缩醛树脂的应用包括齿轮，辊子，管件，泵部件，风扇叶片，吹膜气溶胶容器，模制链轮和链条，这些通常是用于直接替代金属。乙缩醛树脂主要用于注塑成型，然后挤出片材和棒材。缩醛树脂的低摩擦系数使其可用于制造良好的轴承。
物理和化学特性
聚甲醛是一种线性聚合物，没有侧链，高密度和高结晶度，并具有优异的综合性能。
POM是一种坚硬，致密的材料，表面光滑，有光泽。它是淡黄色或白色，可在-40-100°C的温度范围内长时间使用。它的耐磨性和自润滑性也大于大多数工程塑料优越，具有良好的耐油和耐过氧性。非常耐酸，不耐强碱和紫外线辐射。
POM的拉伸强度为70MPa，吸水率低，尺寸和光泽稳定。这些性能优于尼龙。 POM是一种高度结晶的树脂，是最耐热的树脂。它具有高耐热性，弯曲强度和疲劳强度，并且具有优异的耐磨性和电性能。

结构体

聚甲醛分子是一种高密度，高结晶的线性聚合物，没有侧链。由于C-O键的键长小于C-C键，因此聚甲醛链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比，聚甲醛具有短的碳 - 氧键，高内聚能密度和高密度。
根据分子链中的化学结构，它可以分为两类：均聚甲醛和缩醛共聚物。两者的重要区别在于均聚甲醛具有高密度，结晶度和熔点，但热稳定性差，加工温度范围窄（约10℃），酸碱稳定性略低，且共聚甲醛密度，结晶度，熔点和强度低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽（约50℃），酸碱稳定性好。它是一种具有优异综合性能的工程塑料。具有良好的物理，机械和化学性能，特别是具有优异的耐摩擦性。俗称西钢或钢铁，是第三大普通塑料。适用于制造耐磨零件，传动零件以及化学品和仪器等零件。
聚甲醛分子链具有高柔韧性和高结构规整性，结晶度高，结晶能力强。均聚甲醛的结晶度为75％~85％，共聚甲醛的结晶度为70％~75％。即使它迅速淬火，结晶度也可达到65％以上。完全无定形的聚甲醛只能在-100℃下获得。
高密度和高结晶度是POM具有优异性能的主要原因，如它具有高硬度和高模量，良好的尺寸稳定性，优异的抗疲劳性，并且不易被化学介质腐蚀。虽然聚甲醛分子链中的C-O键具有一定的极性，但高密度和高结晶度阻碍了偶极矩的运动，因此它仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。
聚甲醛端基含有半缩醛结构。当加热至约100℃时，它可以从其端基的半缩醛逐渐解聚，因此其耐热性低。当加热至约170℃时，可以从分子链的任何部分进行自氧化反应以释放甲醛。甲醛在高温需氧时会被氧化成甲酸，甲酸与聚甲醛的降解反应具有自动加速催化作用。通常在均聚甲醛树脂中加入热稳定剂，抗氧化剂，甲醛吸收剂等，以满足成型加工的需要。由于共聚的甲醛分子链含有一定量的C-C键，它可以防止聚甲醛分子链的氧化降解，因此共聚甲醛的热稳定性比均聚甲醛的热稳定性好得多。然而，无论是均聚甲醛还是缩醛共聚物，都应充分注意其在加工和应用过程中热稳定性和热氧稳定性差的缺点。


均聚醛的合成通常通过甲醛水溶液在酸存在下的缩聚反应来进行。获得聚合度为100或更高的α-聚甲醛，然后将其热分解成甲醛气体。纯化和脱水后，通常通过部分预聚合纯化单体，然后通过含有少量引发剂的干燥溶剂。聚合。由于存在水，分子量显着降低。引发剂可以是路易斯酸或碱等。但是，大多数负离子加成聚合是用叔胺进行的。反应如下：聚甲醛的末端基团是半缩醛（-CH2OH）。当温度高于100℃时，端基易于破裂，并且通常需要通过端基处理来稳定。化工。稳定后可耐230°C。多聚甲醛可在170获得在高达200°C的温度下加工，如注塑，挤出，吹塑等。主要用作汽车和机械零件的工程塑料。

特性

POM是一种坚韧的弹性材料，即使在低温下也能保持出色的抗蠕变性，几何稳定性和抗冲击性。 POM具有均聚物材料和共聚物材料。均聚物材料具有良好的延展性和疲劳强度，但不易加工。共聚物材料具有良好的热稳定性，化学稳定性并且易于加工。无论是均聚物材料还是共聚物材料，它都是结晶材料并且不易吸收水分。 POM的高度结晶导致相对高的收缩率，高达2％至3.5％。各种不同的增强材料有不同的收缩率。

使用

聚甲醛（POM）是一种具有优异性能的工程塑料。它在国外赢得了钢铁。
超钢。 POM具有与金属相似的硬度，强度和刚性。在宽温度和湿度范围内具有良好的自润滑性，良好的抗疲劳性和柔韧性。此外，它还具有弹性。更好的耐化学性。 POM正在以低于许多其他工程塑料的成本取代市场上一些传统上占用的金属，例如更换锌，黄铜，铝和钢以制造许多零件，自成立以来，POM已广泛用于电气和电子，机械，仪器仪表，轻型，汽车，建材，农业等领域。在许多新的应用中，如医疗技术，运动器材等，POM也呈现出良好的增长趋势。 。
广泛用于制造各种滑动和旋转机械部件，制造各种齿轮，杠杆，皮带轮和链轮，特别适用于轴承，热水阀，精密计量阀，输送链节和滚子，流量计和汽车。外部手柄，曲柄和其他窗口旋转机械，油泵壳体和叶轮气体切换阀，电子开关配件，紧固体，端子镜盖，电风扇配件，加热板，仪表旋钮;音频和录像带;各种管道和农业喷水灭火系统以及阀门，喷嘴，水龙头，浴缸配件;切换键盘，按钮，音频和视频磁带卷;温度控制定时器;电动工具，园林整理工具零件;此外，还可用作冲浪板，帆船和各种雪貂配件，手表微型齿轮，运动器材的框架配件以及带各种带扣，紧固件，打火机，拉链，带扣的背包;医疗器械中的心脏起搏器;人造心脏瓣膜，顶椎，假肢等
它用于化学和制药工业的化学合成和无水甲醛的合成。

生产方法

减压蒸发37％的甲醛，通过催化缩合得到固体甲醛，过滤，用水洗涤，真空干燥得到成品，含量一般为93-95％。每吨多聚甲醛消耗31％的3180千克甲醛37％。

其综合性能是：
高抗疲劳性。
良好的耐磨性和优异的摩擦性能。
吸水率低。
表面硬度大，刚性好。
尺寸稳定性好，产品的尺寸精度高。
好滑。

POM环境表现

POM不耐强碱和氧化剂，对烯烃酸和弱酸具有一定的稳定性。 POM具有良好的耐溶剂性，耐烃，醇，醛，醚，汽油，润滑油和弱碱，并在高温下保持相当大的化学稳定性。吸水率低，尺寸稳定性好。

导电

添加导电炭黑是制备导电POM的常用方法，导电炭黑是指一种具有小粒径，大表面积和大锁定结构的炭黑。
炭黑通常通过各种有机烃的不完全燃烧或热分解来生产。它是一种不溶且不熔的微球状颗粒，其表面没有孤对电子和芳环。还存在极性官能团，例如蒽羰基和酚羟基。添加的导电炭黑的量通常为0.5％至20％。如果炭黑的导电性良好，则POM的表面电阻率或体积电阻率可降低至1 * 10＆sup2;然而，由于上部官能团在炭黑表面上的作用，POM的热稳定性经常降低，这又导致物理和机械性能的降低。为了克服该缺点，将组合使用导电炭黑和亲水性聚合物化合物（例如PEG）以减少所用炭黑的量的方法，或基于甲醛清除剂添加热稳定剂的方法可以雇用。提高系统热稳定性。
相比之下，碳纤维的使用不仅可以改善POM的各种性能（包括自润滑性），还可以达到良好的抗静电性能。例如，当添加20％具有更好导电性的碳纤维时，POM的表面电阻率和体积电阻率可以达到1 * 10＆sup2;