成核剂分子构建及其对聚甲醛成核和机械性能的影响(2)
参考文献 19
1 前言
1.1 聚甲醛POM的性能概述[1-3]
聚甲醛(POM)是一种具有优良综合性质的高结晶型工程塑料，聚甲醛是一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。由于C-O键的键长小于C-C键，因此聚甲醛链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比，聚甲醛的碳氧键短，内聚能密度高，密度大。
按其分子链中化学结构的不同，可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，但热稳定性差，加工温度范围窄（约10℃），对酸碱稳定性略低；而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽（约50℃），对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢，为第三大通用塑料。 适于制作减磨耐磨零件，传动零件，以及化工，仪表等零件。
聚甲醛分子链的柔顺性大，链的结构规整性高，因而结晶度高，结晶能力强。均聚甲醛的结晶度为75%一85 %，共聚甲醛为70%一75%，即使快速淬火，结晶度也能达到65%以上。完全非晶态的聚甲醛只有在约100℃时才能得到。
高密度和高结晶度是聚甲醛具有优良性能的主要原因，如硬度大和模量高，尺寸稳定性好，耐疲劳性突出，不易被化学介质腐蚀等。尽管聚甲醛分子键有一定的极性，但由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动，从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。
聚甲醛端基中含有半缩醛结构。当加热至100℃左右时，可从其端基的半缩醛处逐渐解聚，因此其耐热性较低。当加热到170℃左右时，可从分子链的任何一处发生自动氧化反应而放出甲醛，甲醛在高温有氧时会被氧化成为甲酸，甲酸对聚甲醛的降解反应有自动加速催化作用，因此常在均聚甲醛树脂中加人热稳定剂、抗氧化剂、甲醛吸收剂等，以满足成形加工的需要。由于共聚甲醛分子链中含有一定量的C-C键，它可以阻止聚甲醛分子链的氧化降解，因而共聚甲醛比均聚甲醛的热稳定性能要好得多。但是无论是均聚甲醛还是共聚甲醛，在加工和应用时应充分重视其热稳定性和热氧稳定差的缺点。
因聚甲醛强度和硬度高、刚性好，良好的耐磨性和耐疲劳，被用来代替有色金属和合金，广泛应用于汽车、电子电器、建筑、机械等部门。由于聚甲醛的结晶度高(一般结晶度达60 以上)，制品存在缺口冲击强度低、成型收缩率大的缺点，与其他各种优异性能不匹配，需要进一步地改进。
1.1.1 聚甲醛成核剂的作用机理
成核剂作为聚合物的加工应用的改性助剂，其作用机理主要是: 在聚合物的熔融状态下，成核剂的存在使其由原来的均相成核过程转变为异相成核过程( 其中成核剂提供所需的晶核) ，这样就加快了结晶速度，并使晶粒结构细化，这无疑有利于提高产品的刚性，缩短了成形周期，保证最终产品尺寸稳定性，抑制了光散射，改善透明性和表面光泽度。因此，成核剂的加入对聚甲醛POM有以下作用[4]：
1、成核剂的加入，使POM过冷度下降，结晶温度增大，结晶速度大大加快，结晶过程为异相成核三文生长过程。成核剂的加入不仅控制了聚合物球晶尺寸，而且是提高聚合物结晶速度最简便实用的方法。
2、成核剂的加入，使POM 球晶细化,结晶度略有下降，微晶尺寸增大，但并不改变POM的结晶晶型。
3、成核剂的加入，使POM 的拉伸强度略有下降，缺口冲击强度显著提高，缺口敏感性下降，材料的力学性能得到改善，从而可扩大POM的应用领域。