第一节 概述
甲醛学名聚氧亚甲基,英文名称为Acetal resin,Polyoxymethylene,Polyacetal,简称为POM,俗称“超钢”或者“赛钢”。POM是由三聚甲醛经溶液聚合、本体聚合、辐射聚合或气相聚合后,再用酯化或醚化等方法,使端基封闭,造粒而得。POM是一种没有侧基、高密度、高结晶的线型聚合物,具有优异的综合性能。它是继尼龙之后优良树脂品种,分子结构规整和结晶性使其物理机械性能十分优异,有金属塑料之称。
按其分子链中化学结构的不同可以分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是:均聚甲醛密度结晶度、熔点都高,但是热稳定性差,加工温度范围窄(约10℃),对酸碱稳定性略低;共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低,但是热稳定性好,不容易分解,加工温度范围宽(50℃),对酸碱的稳定性较好。
第二节 特性
POM具有良好的综合性能,突出的优良的耐疲劳性和耐蠕变性,良好的电性能等。
1、力学性能
由于POM是一种高结晶性的聚合物,具有较高的弹性模量,很高的硬度和刚度。可以在-40100℃长期使用。而且耐多次重复冲击,强度变化很少。强度受温度和温度变化影响很少。
PM是热塑性材料中耐疲劳性最为优越的品种,蠕变小。
2、热学性能
POM具有较高的热变形温度,均聚为136℃,共聚为110℃。但由于分子结构方面的差异,共聚甲醛反而有较高的连续使用温度。一般而言聚甲醛的长期使用温度是100℃左右。而共聚甲醛可在114℃连续使用2000,或在138℃时连续使用1000。短时间可使用的温度可达160℃。按美国UL规范,聚甲醛的长期耐热温度为85105℃。
3、耐化学药品性
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,也几乎找不到溶剂,仅有个别物质如全氟丙酮,能够形成极稀的溶液。所以在所有的工程塑料中POM耐有机溶剂和耐油性十分突出。特别在高温条件下有相当好的耐腐蚀性。而且尺寸和机械强度变化不大。
POM与多中颜料有较好的相容性,易于着色,但由于有些颜料具有酸性,所以POM用的颜料需要慎重选择。其色母的制作,也远比一般树脂苛刻。POM因其结晶性,不能够用染料着色。
4、电气性能
POM良好的电性能之一在于介电常数不受温度和湿度的影响。不同制造工艺导致的微量杂质含量差异对于体积电阻可带来一个数量级的影响。
POM性能的不足之处:相对密度较大,不透明,不耐酸;成型收缩率大;熔点不很高;热降解在教高温度下相当迅速。在氧的存在下还有热氧降解发生。
均聚甲醛除有上述性能外,密度、结晶度、机械强度高。而共聚甲醛短期强度、模量、伸长率、热变形温度、抗蠕变性、耐热老化、耐热水性等都优于均聚甲醛,成型温度范围也教宽。
第三节 应用
1、汽车工业方面:制造汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万向节轴承、马达齿轮、曲轴、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。
2、机械制造业中:广泛用作齿轮、驱动轴、链条、阀门、阀杆螺母、轴承、凸轮、叶轮、滚轮、喷头导轨、衬套、管接头和机械结构件等传动部件。
3、电子电气、家用电器领域:制造插头、开关、按扭、继电器、洗衣机滑轮、盒式磁带的轴和轮壳、电子计算机外壳以及电视机、洗衣机、电冰箱、电话机、收录机、洗碟机的各种零件等。
4、精密仪器方面:制造架子的支撑架、罩体、摩擦垫板以及钟表、照相机其他精密仪器的零件。
5、工业与消费品:聚甲醛还可以用于耐腐蚀的消防水龙头,钢笔的笔杆和笔套、玩具、梳子、拉链、睫毛油棒等消费品等等。
6、均聚甲醛也被广泛用来代替有色金属和合金,制造多种类型的机械零件,并且在钟表、照相机、录音机芯等精密机械制造中也得到了应用。
第四节 注塑工艺参数
料筒温度 | 喂料区 | 40~50℃(50℃) |
区1 | 160~180℃(180℃) | |
区2 | 180~205℃(190℃) | |
区3 | 185~205℃(200℃) | |
区4 | 195~215℃(205℃) | |
区5 | 195~215℃(205℃) | |
备注:括号内的温度建议作为基本设定值,行程利用率为35%和65%,模件流长与壁厚之比为50:1到10:1 | ||
熔料温度 | 205~215℃ | |
料筒恒温 | 170℃ | |
模具温度 | 40~120℃ | |
注射压力 | 100-150MPa(1000~1500bar);对截面厚度为3~4mm的厚壁制品件,注射压力约为00MPa(1000bar),对薄壁制品件可升至150MPa(1500bar) | |
保压压力 | 取决于制品壁厚和模具温度;保压越长,零件收缩越小;保压应为80~100MPa(800-1000bar),模内压力可获得60~70(600~700bar):需要精密成型的地方,保持注射压力和保压为相同水平是很有利的(没有压力降)。相同的循环时间条件下,延长保压时间,成型重量不在增加,这意味着保压时间使之为最优;通常保压时间为总循环时间的30%;成型重量仅为标准重量的95%,因为收缩率为2.3%:成型重量达到100%时,收缩率为1.85%;均衡的和低的收缩率使制品尺寸保持稳定。 | |
背压 | 5~10MPa(50~100bar) | |
注射速度 | 等注射速度;如果注射速度太慢,模具或熔料温度太低,制品表面往往会出现细孔 | |
螺杆转速 | 螺杆转速折合线速度为0.7m/s:将螺杆转速设置为只要能在冷却时间结束前完成塑化过程即可;螺杆扭矩要求为中等 | |
计量行程 | (0.5~3.5)D | |
残料量 | 2~6m,取决于计量行程和螺杆直径 | |
预烘干 | 不需要:如果材料受潮,在100℃温度下烘干约4h | |
回收率 | —般成型可用100%的回料,精密成型最多可加20%的回料 | |
收缩率 | 约为2%(1.8%~3.0%);24h后收缩停止 | |
浇口系统 | 壁厚平均的小制品可用点式浇口;浇口的横截面应为制品最厚截面50%~60%;逆着模腔内一些障碍(中子、隔层)注射为好;用热流道模具成型也是一种工艺法 | |
机器停工时段 | 生产结束前5~10min关闭加热系统,设背压为零,像挤出机清空料筒;当更换其它树脂时,如PA或PC,用PE清法料筒 | |
料筒设备 | 标准螺杆,止逆环,直通喷嘴 |