聚乙二醇接枝聚甲醛对聚甲醛机械和结晶性能的影响(5)
聚合物材料结晶度的高低，结晶形态和结晶结构的差异将影响聚合物材料的性能，从而影响其应用，因此在聚合物材料的加工过程中，常常要控制聚合物的结晶过程，以得到实用的高分子制品。由于纯POM结晶度高，大球晶往往成为应力集中点，所以POM制品缺口敏感性大。加入成核剂后，由于异相成核作用，POM 球晶细化，有利于提高冲击强度，减小成型收缩率。
表2 聚甲醛力学性能实验结果
样品 拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度
MPa % KJ/㎡
纯POM 62.34 29.21 14.34
C-1改性POM 63.63 32.92 14.52
C-2改性POM 63.35 27.04 12.26
C-3改性POM 64.05 23.26 12.18
C-4改性POM 64.75 23.34 16.90
1—纯POM；2—成核剂（C-1）改性POM；3—成核剂（C-2）改性POM；4—成核剂（C-3）改性POM；5—成核剂（C-4）改性POM
图2 聚甲醛拉伸强度测试
根据图2聚甲醛拉伸强度测试结果得出，加入成核剂后POM的拉伸强度均略有提高，其中加入成核剂C-4后POM的拉伸性能由原来的62.34MPa增加至64.75MPa。相应的根据图4.4聚甲醛断裂伸长率测试结果可以看出随着拉伸强度的增大，加入成核剂C-4后聚甲醛断裂伸长率减小。一般来讲结晶度的提高，拉伸强度增加，而伸长率及冲击强度趋于降低。对于加入成核剂C-4后聚甲醛拉伸强度的增加以及伸长率的减小，其原因推测为成核剂C-4的使用增加了聚甲醛的结晶度。
1—纯POM；2—成核剂（C-1）改性POM；3—成核剂（C-2）改性POM；4—成核剂（C-3）改性POM；5—成核剂（C-4）改性POM
图3 聚甲醛冲击强度
根据图3聚甲醛冲击强度可以看出，加入成核剂C-4后，聚甲醛冲击强度较其它四组聚甲醛冲击强度明显提高。这似乎与结晶度提高冲击强度下降相违背，但冲击强度不仅与结晶度有关，还与球晶的尺寸大小有关，球晶尺寸小，材料的冲击强度要高一些。若成核剂C-4对聚甲醛起到异相成核的效果，则加入成核剂后，聚甲醛球晶半径减小，球晶界面变得模糊，球晶之间的空隙越小，晶体堆积越紧密，晶体细化，当受到外来冲击时，应力分布均匀，冲击强度提高。
根据成核剂对POM的力学性能影响，可以发现成核剂C-4对于POM的冲击强度有提高作用，故以成核剂C-4为研究重点，着重对成核剂C-4的傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）测试分析以及成核剂C-4对POM结晶行为的影响。
3.2 成核剂C-4的FT-IR分析
成核剂C-4属于创新结构的枝化结构的化合物。从图4可以看出在814cm 出现吸收峰，此为三聚氰胺在指纹区的特征吸收峰。在3470cm 处出现馒头峰，这说明产物中除了三聚氰胺中原有的N-H伸缩振动峰，还新生成了O-H伸缩振动峰，使峰变宽，即三聚甲醛开环产生O-H基团。在1130cm 、1190cm 处出现双峰可知成核剂C-4含有烷基醚。这符合成核剂C-4的实验原理期望。
图4 成核剂C-4的FT-IR图谱
3.3 成核剂对POM结晶行为的影响
3.3.1 偏光分析
从球晶的偏光照片可看出，纯聚甲醛的球晶很大，加入成核剂C-4后，球晶明显减小，而且球晶界面变得模糊，说明成核剂C-4对聚甲醛有成核作用。在聚甲醛结晶过程中成为结晶中心，起到了晶核的作用，然后聚甲醛分子链通过热运动在成核剂表面重复折叠，最终形成球晶。由于核的数量增多，必然引起进入同一晶核的聚甲醛分子链减少，球晶生长受到限制，直径变小。而且球晶界面变得模糊，晶面间分子链穿插较多，有利于提高力学性能。偏光相片显示结果与力学性能测试结论推测相一致。