聚甲醛的改性、加工及應(yīng)用研究.pdf

1、聚甲醛(POM)是五大通用工程塑料之一，盡管?chē)?guó)內(nèi)POM產(chǎn)能已經(jīng)過(guò)剩，但因其合成和改性等關(guān)鍵技術(shù)至今沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，存在裝置開(kāi)工率低、產(chǎn)品牌號(hào)單一、大多為通用牌號(hào)產(chǎn)品、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重等問(wèn)題，導(dǎo)致大多數(shù)POM生產(chǎn)企業(yè)處于虧損狀態(tài)，且有部分生產(chǎn)裝置已經(jīng)停產(chǎn)，限制了我國(guó)POM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文從POM合成出發(fā)，設(shè)計(jì)制造了國(guó)內(nèi)首套POM合成中試裝置，打通了整個(gè)工藝流程，國(guó)內(nèi)首次合成出了纖維級(jí)POM;開(kāi)展了POM的增強(qiáng)、阻燃、增韌、耐磨和耐候、低甲醛

2、釋放改性研究，提高了產(chǎn)品性能，豐富了產(chǎn)品牌號(hào);并突破了POM棒材、POM薄膜和POM纖維制備的關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展了POM纖維在建筑物增強(qiáng)方面的應(yīng)用研究，擴(kuò)展了POM的應(yīng)用領(lǐng)域。主要工作如下:
　　1、系統(tǒng)分析了多種市售POM樹(shù)脂的熔體流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、分子量及其分布、結(jié)晶性、分子鏈結(jié)構(gòu)特征等，建立了POM樹(shù)脂質(zhì)量微觀評(píng)價(jià)方法，獲得了不同POM樹(shù)脂在微觀結(jié)構(gòu)上的差別信息。在大量實(shí)驗(yàn)室釜式聚合研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制造了國(guó)內(nèi)首套二階連續(xù)擠出PO

3、M聚合中試裝置，打通了工藝全流程，并通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合成出了9個(gè)POM產(chǎn)品，其中5＃、6＃產(chǎn)品具有較好的紡絲性能。
　　2、以國(guó)產(chǎn)POM為原料，開(kāi)展了POM的增強(qiáng)、阻燃、耐候、耐磨及增韌、低甲醛釋放改性研究。
　　(1)在POM增強(qiáng)改性方而，通過(guò)螺桿組合和結(jié)晶干擾等手段，利用普通雙螺桿擠出機(jī)制備了纖維含量高達(dá)40wt％的POM復(fù)合材料;同時(shí)將特殊設(shè)計(jì)的熔體浸漬模頭和雙螺桿擠出機(jī)組合，開(kāi)發(fā)出了連續(xù)纖維增強(qiáng)POM的工藝技術(shù)，可

4、精確控制POM復(fù)合材料中的纖維含量及長(zhǎng)徑比，當(dāng)玄武巖纖維含量為40wt％時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到了純POM的3倍以上。
　　(2)在POM阻燃改性方面，通過(guò)對(duì)多種氮系、磷系及氮-磷阻燃體系進(jìn)行復(fù)配，開(kāi)發(fā)出了針對(duì)POM無(wú)鹵阻燃體系的多重復(fù)合高效成炭劑體系，以及母粒法阻燃材料制備技術(shù)，制備的阻燃POM復(fù)合材料的垂直燃燒阻燃級(jí)別為UL94-V0級(jí)，拉伸強(qiáng)度為50.2 MPa，彎曲強(qiáng)度為63.8 MPa，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為5.8 kJ

5、/m2。
　　(3)在POM耐候改性方面，在采用傳統(tǒng)紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑提高POM耐候性的同時(shí)，引入自由基猝滅劑、甲醛吸收劑及紫外線屏蔽劑，并將小分子助劑大分子化，制備的耐候POM復(fù)合材料經(jīng)1600h強(qiáng)紫外光老化后，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率保持率分別為110.2％、106.3％、87.2％和90.8％;經(jīng)1600 h熱氧、熱水老化后，力學(xué)性能幾乎沒(méi)有變化。
　　(4)在POM增韌改性方面，篩選

6、出了與POM相容、熔點(diǎn)及粘度匹配的聚氨酯彈性體類(lèi)型，結(jié)合結(jié)晶干擾和螺桿組合技術(shù)，制備出了超韌POM復(fù)合材料。
　　(5)在POM耐磨及增韌改性方面，通過(guò)將起結(jié)晶干擾作用的線型酚醛樹(shù)脂和聚氧乙烯與PTFE纖維、碳纖維和玄武巖纖維等有機(jī)/無(wú)機(jī)纖維復(fù)配，制備出了既耐磨又增韌的POM復(fù)合材料，并對(duì)增韌耐磨機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　(6)在POM低甲醛釋放改性方面，將脫揮劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、甲醛捕捉劑、甲酸吸收劑等與POM共混擠出，并強(qiáng)

7、化真空脫揮過(guò)程，制備出了低甲醛釋放量的POM。
　　3、開(kāi)展了POM棒材、POM薄膜、POM纖維的制備技術(shù)研究，重點(diǎn)開(kāi)展了POM纖維制備技術(shù)及增強(qiáng)混凝土和砂漿性能研究。
　　(1)研究了熔體溫度、熔體壓力和冷卻時(shí)間對(duì)POM棒材圓度和芯部結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)熔體溫度對(duì)POM棒材的圓度影響較小，隨著熔體壓力和冷卻時(shí)間的各自增加，POM棒材的白芯直徑逐漸減小，優(yōu)選的熔體溫度為180℃、熔體壓力為7 MPa、冷卻時(shí)間為30s。

8、>　　(2)針對(duì)POM高結(jié)晶性和結(jié)晶速度快的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)POM在不同溫度下的流動(dòng)性進(jìn)行研究，對(duì)傳統(tǒng)吹膜法工藝進(jìn)行改良，制備出了POM薄膜。
　　(3)通過(guò)分析POM的DSC和TG圖譜，結(jié)合紡絲的實(shí)際效果，確定了POM熔融靜電紡絲最佳溫度為190℃，制備出了微米級(jí)POM纖維，研究了接收距離、紡絲溫度及POM含量等對(duì)纖維直徑的影響。
　　(4)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出了POM熔體紡絲工藝及成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，研究了POM初生纖維的紡絲工藝及加工條件