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如何對聚甲醛材料進行阻燃改性

嘉峪檢測網(wǎng)        2022-05-13 14:08

聚甲醛(POM)作為5大工程塑料之一,在5大工程塑料中用量僅次于尼龍和PC,是目前理想的可部分代替銅、鑄鋅、鋼和鋁等金屬材料的工程塑料,隨著塑料行業(yè)的發(fā)展,人們越來越關(guān)注安全問題,聚甲醛易燃的缺點亟待解決。

 

一、聚甲醛應(yīng)用在什么地方?

 

由于其分子鏈為長直鏈幾乎沒有支鏈,所以具有較高的結(jié)晶度(70-85%),結(jié)構(gòu)致密,表現(xiàn)出極佳的耐磨性、自潤滑性、抗蠕變性,比強度和比剛性接近金屬,廣泛用于醫(yī)療器械、汽車工業(yè)、電子電器、建筑行業(yè)和農(nóng)用行業(yè)等。

 

如何對聚甲醛材料進行阻燃改性

 

汽車工業(yè)方面:制造汽車泵、支架、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬向節(jié)軸承、馬達齒輪、曲軸、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關(guān)、安全帶扣等。

 

機械制造業(yè)中:廣泛應(yīng)用作齒輪、驅(qū)動軸、鏈條、閥門、閥桿螺母、軸承、凸輪、葉輪、滾輪、噴頭、導(dǎo)軌、襯套、管接頭和機械結(jié)構(gòu)件等傳動部件。

 

電子電氣、家用電器領(lǐng)域:制造插頭、開關(guān)、按鈕、繼電器、洗衣機滑輪、盒式磁帶的軸和輪殼、電子計算機外殼以及電視機、洗衣機、電冰箱、電話機、收錄機、洗碟機的各種零件等。

 

精密儀器方面:制造架子的支撐架、罩體、摩擦墊板以及鐘表、照相機其他精密儀器的零件。

 

二、聚甲醛阻燃的問題挑戰(zhàn)

 

POM 的阻燃改性目前是一個比較難的課題,目前行業(yè)內(nèi)也沒有出現(xiàn)規(guī)?;木奂兹┳枞紕?/span>

 

熱穩(wěn)定性差:

 

由于其自身的結(jié)構(gòu),在受熱時接觸氧化物質(zhì)時容易發(fā)生解拉鏈降解反應(yīng),分解脫出甲醛分子,甲醛氧化成甲酸又會加劇其降解反應(yīng)。

 

阻燃性差:

 

聚甲醛極限氧指數(shù)僅僅15左右,屬于易燃物質(zhì)。

 

POM 分子鏈對酸和堿性物質(zhì)比較敏感,許多阻燃劑都會加劇 POM 在加工過程中的分解,通常含鹵阻燃劑、硼系和鹵-磷系材料不能用于聚甲醛的阻燃。

 

相容性差:

 

POM 與大多數(shù)阻燃劑的相容性較差,導(dǎo)致其分散性差和界面分離,影響其機械性能的同時,還容易發(fā)生遷移、抽出等問題,材料的阻燃性能隨著時間的延長而不斷降低。

 

三、如何對聚甲醛進行阻燃?

 

前研究用于聚甲醛阻燃改性方向有兩個,提高聚甲醛熱穩(wěn)定性和添加阻燃劑。

 

改善熱穩(wěn)定性:

 

封端法:封端法是在聚合反應(yīng)結(jié)束后加入脂肪族或芳香族酸酐等進行封端,如乙酸酐使 POM 末端由—CH2OH變成— CH2OCOCH3可防止因端羥基的活化能較低所引起的端基分解。

 

共聚法:在 POM 聚合時引入少量第二單體 ( 多為1,3– 二氧戊環(huán) )與 TOX 進行陽離子開環(huán)共聚,或者在 POM 鏈中引入—CH2CH2O—結(jié)構(gòu)單元,其—CH2—O—單元解拉鏈式分解在C—C 鍵處被阻斷,從而提高 POM 的熱穩(wěn)定性能。

 

共混法:通過共混改性添加耐熱助劑或者耐熱材質(zhì)等物理改性。目前甲醛穩(wěn)定劑主要有抗氧劑、甲醛吸收劑、甲酸吸收劑三個組分組成:

 

如何對聚甲醛材料進行阻燃改性

 

聚甲醛阻燃改性:

 

常用的阻燃劑如圖:

 

如何對聚甲醛材料進行阻燃改性

 

最優(yōu)化阻燃配方體系:

 

POM阻燃配方由兩個部分組成:阻燃劑和熱穩(wěn)定劑。阻燃劑和熱穩(wěn)定劑類型如上所述。

 

吸醛劑則主要采用三聚氰胺及其他三嗪化合物,也有報道采用氫化偶氮物 (氫化偶氮二碳酰胺)等。

 

膨脹型阻燃劑還需添加成炭劑組分,一般采用高分子成炭劑,如酚醛樹脂、熱塑性聚氨酯、木漿等,以及小分子成炭劑,如季戊四醇和雙季戊四醇,膨脹石墨等。

 

上述聚甲醛阻燃體系中,某些組分同時具有阻燃性和吸醛性,如三聚氰胺,而添加氫氧化鎂同時具有阻燃性和吸酸性等。在阻燃配方設(shè)計時可綜合考慮,研究高效低成本、材料性能損失較小的配方。


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來源:UTPE彈性體門戶

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