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甲醛作為工程塑料五虎將之一,英文名稱:polyformaldehyde,英文縮寫為POM。熱塑性結晶聚合物。被譽為“超鋼”或者“賽鋼”。結構式如下:


一份關于聚甲醛的介紹


一、背景


1920年,德國化學家赫爾曼·施陶丁格首先發現了POM的結構和聚合過程,POM在當時并未商業化。

1940年,杜邦公司發表了關于無水甲醛聚合方法的專利,為POM工業化奠定了基礎。

1960年,杜邦實現了均聚POM的工業化生產,命名為Delrin。

1962年,美國塞拉尼斯公司實現了共聚POM的工業化生產,商品名為Celcon。


一份關于聚甲醛的介紹


二、基本性能


POM分為兩大類,一類為均聚甲醛,以杜邦和旭化成為代表,另一類為共聚甲醛,除了上述兩家,其他供應商的產品基本都為共聚,旭化成是個NB的公司,均聚和共聚都生產。這里簡單介紹一下均聚和共聚的特點,以便更準確的選擇材料。


01

耐熱性能


耐熱性能≠熔點,而是POM長期在高溫環境下工作的能力。由于均聚甲醛分子鏈中基本都是-C-O-鍵,鍵能大約為20~40 kcal/mol,而共聚甲醛中增加了一些-C-C-O-鍵,鍵能大約是60~80 kcal/mol,因此需要共聚甲醛分解所需的能量更高,so,共聚甲醛的長期熱穩定性更好。

熱穩定性能影響的不僅是產品的工作環境,同時對于現在汽車產業的VOC及氣味管控也有著很大的影響,均聚甲醛注塑的時候氣味大,而對于POM而言,氣味一般就代表甲醛釋放量大,這酸爽,聞過的都知道。


02

耐化學性


除了酸性物質耐受性差以外,POM對大部分的化學試劑耐受性都非常好,因此廣泛應用于汽車油泵之類需要耐化學性的部件。

從分子結構來看,共聚甲醛的耐化學性應該是優于均聚甲醛,但是沒有數據支持…


03

耐摩擦磨損性


由于均聚甲醛的結晶度比共聚甲醛高,因此材料的硬度更高更耐磨,100P的洛氏硬度為M88,高粘度共聚POM為M78~80,同樣的,低粘度的POM分子鏈排列比高粘度更規整,結晶度略高,因此低粘度的耐磨性比高粘度略好。

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04

耐蠕變性


從官方數據來看,共聚甲醛和均聚甲醛的蠕變強度對比如下:


一份關于聚甲醛的介紹


均聚甲醛比普通高粘度的共聚甲醛的蠕變性能更好。因此還有很多的玻璃升降器滑塊、滑輪選用均聚甲醛,當然現在越來越多的設計換成了共聚甲醛,因為均聚甲醛不但貴,還對于VOC和氣味問題沒有什么有效控制方法。

總結一下,均聚甲醛具有非常出色的短期機械性能和耐磨性能,但是高成本極大的限制了均聚甲醛的應用,并且慢慢被共聚甲醛取而代之,在相當大的一部分應用中,共聚都有替代均聚的可能性。

表 均聚、共聚甲醛物性表

基本物性

均聚甲醛

共聚甲醛

相對密度

1.43

1.41

結晶度(%

75~85

70~75

熔點(℃)

175

165

機械強度

較高

較低

熱穩定性

較差,易分解

較好,不易分解

成型加工溫度范圍

較窄,約10

較寬,約50

屈服拉伸強度(MPa

70

62

拉伸彈性模量(GPa

2.9

2.8

屈服伸長率(%

15

12

斷裂伸長率(%

15

60

壓縮強度(MPa

127

113

壓縮彈性模量(GPa

4.7

3.2

撓曲強度(MPa

98

91

無缺口沖擊強度(KJ/m2

108

90~100

有缺口沖擊強度(KJ/m2

7.6

6.5


三、 產能



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由于國外對我國聚甲醛技術的封鎖,在20世紀之前中國沒有自己的聚甲醛成熟量產裝置,到現在為止,我國還沒有能夠引進一套比較高端的聚甲醛生產工藝,滿足高端行業需求。

目前國產聚甲醛基本都應用在低端行業,中高端行業進入門檻較高,造成國產聚甲醛扎堆供應低端行業

表 全球POM產能

全球POM產能分布

生產廠商

地區

年產能/萬噸

Celanese

德國

14

美國

11

小計


25

Polyplastics

日本

12

馬來西亞

9

臺灣

4

小計


25

Dupont

荷蘭/美國

20

KEP

韓國

15

三菱瓦斯

泰國

10.5

韓國可隆


7.5

Basf

德國

5.5

旭化成

日本

6.4

云天化

昆明

9

神華寧煤

寧夏

6

寶泰菱

南通

6

唐山中浩

唐山

4

兗礦魯工

滕州

4

開封龍宇

開封

4

臺麗鋼

臺灣

2

蘭蒂奇


0.8

注:以上產能如有遺漏,歡迎聯系小編(ixuzhu)進行補充!!!


四、改性


眾所周知,POM是綜合性能較好的工程塑料,常被應用于工業機械、汽車配件、電子電器、日常用品、建材等領域,但卻也存在著沖擊韌性低、耐熱性差、摩擦系數大等致命的缺陷,極大地限制了聚甲醛的應用范圍。而改性聚甲醛,在提高其耐熱性、剛性、耐疲勞性、耐蠕變性和力學性能上的出色表現,被越來越多的業者關注。而常見的POM改性大致有三種,增強、增韌、以及耐磨。


01

填充增強改性


將無機材料如Al2O3、氧化鎂、玻璃纖維、碳纖維、玻璃微珠、云母、滑石粉、碳酸鈣、白炭黑、鈦酸鉀等通過熔融共混加入到聚甲醛中,從而提高聚甲醛的強度、剛度、硬度、熱變形溫度以及尺寸穩定性。


一份關于聚甲醛的介紹


填充增強類聚甲醛主要應用于制備汽車功能件、機械結構復雜、薄形精密零件及工程制品。


02

增韌共混改性


以熱塑性聚氨酯(TPU)、丁腈橡膠(NBR)、改性聚烯烴、聚酰胺、木質纖維素等作為彈性增韌體,采用機械共混和接枝共聚的方法制成超韌性POM合金。


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增韌共混改性主要應用于制備汽車卡扣類工程制品。


03

增加耐磨性改性


在聚甲醛樹脂中加入有機油或硅油、聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化鉬,可以達到降低制品表面摩擦系數及磨損率的作用。


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潤滑聚甲醛最適用于機械、電子電器用零件的傳動部位材料,如齒輪、滾輪、凸輪、連桿類制品。


五、應用


01

汽車


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圖 POM材料用于安全帶紐扣


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圖 POM材料應用于汽車發動機氣門室罩蓋


一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM材料應用于汽車外后視鏡


一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM材料應用于汽車玻璃升降器


一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM材料用于汽車內門把手


一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM材料用于汽車揚聲器罩蓋


一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM材料用于汽車揚聲器罩蓋

一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM材料用于汽車油泵部件

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圖 POM材料用于汽車組合開關


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圖 免噴涂POM材料


02

其他


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圖 POM掃地機器人


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圖 導電POM材料


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圖 POM應用于激光打印機驅動齒輪


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圖 POM應用于激光打印機驅動齒輪

一份關于聚甲醛的介紹

圖 POM齒輪


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圖 POM材料用于齒輪

友情提示:最近POM反傾銷終裁結果出臺,市場心態略顯積極,報盤漲勢顯現,預期近期市場或溫和向上。

以上素材來自網絡,艾邦高分子虛竹整理編輯。


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作者 ab

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