Duracon M450S

浅谈聚甲醛在成本和工艺上的改进方向

     日本宝理 POM Duracon M450S POM塑料是没有分支的高密度、高结晶性的线性聚合物。聚甲醛分子链由碳氧键组成，其碳氧键比碳碳键短，内聚能密度高，聚集紧密，结晶度较高，具有优异的刚性和机械强度。一根直径3,mm 的细丝可承受约104,N 的拉力，其抗张强度和模量已接近钢材。

       日本宝理 POM Duracon M450S POM表观上是半透明或不透明粒料，与象牙相似，它是五大通用工程塑料之一，由于聚甲醛具有良好的机械性能、耐磨性、耐有机溶剂性等突出优点，被部分替代铜、锌、铝、钢等金属且广泛用于汽车、机械制造、精密仪器、办公家用电器、**等行业。

      聚甲醛应用已几乎涉及各行业领域。随着煤化工的发展，促使国内企业纷纷上马聚甲醛项目，产量的增长带来了产能的严重过剩，聚甲醛市场受到了****的危机。作为五大工程塑料之一的聚甲醛，其市场价格已跌进谷底，甚至低于一般的通用塑料。

      因此，生产厂家只有从工艺技术和成本上进行改进，才能从激烈的市场竞争中存活下来。

聚甲醛工艺和成本改进的必要性

     目前，全球聚甲醛每年需求量81 万t，全球改性日本宝理 POM Duracon M450S POM每年需求量25 万t，国内聚甲醛产量已达55 万t/a，而国内市场每年需求量仅有30 万t。由于国内聚甲醛生产技术远不如国外先进，因此，**市场(汽车、电子等行业)长期被国外企业垄断，每年国内进口聚甲醛需求在20 万t 左右(见表1)，其中，进口日本宝理 POM Duracon M450S POM90%以上都是改性产品，国内日本宝理 POM Duracon M450S POM每年需求量仅剩不到10 万t。因此，国内聚甲醛企业只有通过优化产品结构，降低原材料成本，提高国产化设备性能，优化工艺，降低能耗，才能在供大于求的市场竞争中存活下来。

      由主润滑剂、助润滑剂、消音剂、减磨剂及其它相关助剂所组成的复合润滑体系开发的耐磨消音POM 复合材料之所以具有优异的摩擦磨损性能，与该体系组成物质之间的协同作用有关。

      具有良好的耐磨损性和自**作用，能较好地限制磨粒嵌入深度以抑制犁切裂纹的发生；消音剂对摩擦过程中产生的噪音具有“稀释”和“吸附”作用，有很好的降低甚至消除噪音的作用；主润滑剂能发挥良好的润滑作用，在对磨面之间形成连续的转移膜，能对抑制疲劳裂纹或粘着破坏的发生有较大的贡献；而助润滑剂可以与前几类物质产生协同作用，有助于提高材料的耐磨损性和自润滑性。并且，笔者通过大量配方优化设计，确定复合润滑体系的*佳配比，保证了复合材料具有优异摩擦磨损特性的同时保持了良好的外观、力学性能及良好的成型加工性能。

       目前，国内日本宝理 POM Duracon M450S POM 企业生产的POM 产品多为通用料，仅用于低端产品市场且供过于求，而**市场被国外改性牌号所垄断，面对低迷的市场状况，加快开发POM 改性新产品具有重要意义。据资料报到，POM 增韧改性主要是通过添加弹性体共混来提高其冲击强度。神宁集团采用香港富艺国际工程有限公司提供的POM 生产技术，以煤炭为原料，加工合成共聚POM。自投料试车以来，神宁煤基共聚POM 产品MC90 与市场所售日本宝理 POM Duracon M450S POM 产品的性能、质量基本一致，但在加工制品过程中易脆断、开裂。其原因是MC90 产品韧性不足，冲击强度不能满足大尺寸制件的加工。

烘干温度的确定

     煤矸石研磨粉碎后，比表面积增加，吸湿性增强，而且它与硅烷偶联剂高速搅拌下混合后，由于偶联剂中含有部分水， 也引起煤矸石湿度增大，而水的存在会引起聚甲醛分解，并且偶联剂中的醇需要除去，因此，混合硅烷偶联剂后需要对煤矸石进行干燥处理。

     不对煤矸石进行干燥处理，聚甲醛树脂的力学性能有一定程度损失， 在60℃~120℃区间范围内，随着温度升高，煤矸石干燥时间不断减少，并且对聚甲醛树脂缺口冲击强度影响不大，而继续升高干燥温度，由于干燥过程是一个降速过程，煤矸石粉末内部水、醇等移出速度受到粒径大小、孔径大小等因素限制，干燥时间缩短不明显，从缩短生产时间，提高生产效率角度考虑，确定适宜的烘干温度为120℃。

煤矸石填料加入量的确定

     煤矸石加入量对聚甲醛树脂影响很大，煤矸石微粒的比表面积大，与聚甲醛树脂大分子有较大的接触面积，产生物理吸附，形成成核点，提高其结晶速度和结晶度。且在材料受冲击时，因填料与基体接触面积增大，会产生更多的微裂纹，吸收更多的冲击能。但若此类填料用量过大，粒子过于接近，微裂纹易发展成宏观开裂，体系性能变差。

加入煤矸石，可以显著改善聚甲醛树脂的力学性能， 当加入量达到20%时，聚甲醛树脂的力学性能*好， 继续增加添加量，煤矸石开始团聚，在聚甲醛基体中易产生缺陷，使聚甲醛树脂的力学性能下降。因此确定适宜的煤矸石加入量为m(煤矸石)/m(POM)=20%。

结论

（1）利用煅烧后的煤矸石对聚甲醛树脂进行增韧改性，可提高聚甲醛树脂的缺口冲击强度；（2）适宜的煤矸石改性聚甲醛工艺条件为：煤矸石研磨粒度为38μm，煅烧温度为800℃，硅烷偶联剂加入量为m(KH-550 溶液)/m(煤矸石)=0.5%，烘干温度为120℃， 煤矸石加入量为m (煤矸石)/m(POM)=20%。在此条件下，改性后的聚甲醛树脂拉伸强度为46MPa，缺口冲击强度为86J·m-1。

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