改性共聚甲醛结构与性能的研究

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聚甲醛(POM)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料,尤其具有良好的力学性能和理想的自润滑性,所以被广泛应用于传动部件和机械制造等领域。但POM同时也存在着一些问题,如缺口冲击强度低、韧性差、易受热分解、耐酸碱性差等,极大限制了POM的应用。因此对POM进行改性,提高其抗冲击性能具有重大的实际意义和应用价值。目前对POM的改性大多采用热塑性聚氨酯弹性体增韧,经过试验论证该方法增韧的POM虽然冲击性能有了较大程度的提高,但是增韧后POM的拉伸强度以及弯曲模量等其他力学性能下降较多,因而必须找到一种方法,不仅能够使POM的韧性提高,并且使POM的拉伸强度能够得到保持,这才能够使改性后的POM具有实际的应用价值。  针对上述问题,本文分别采用TPU与碳酸钙粉末复合增韧剂、TPU与碳纤维复合增韧剂、硅橡胶增韧剂、粉末丁苯橡胶增韧剂增韧改性POM。采用熔融指数仪,热重分析仪(TG)、差示扫描量热分析仪(DSC)、偏光显微镜(PLM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FI-IR)、扫描电镜(SEM)和万能强力仪等测试方法,分析和研究了改性POM的熔体流动情况、结晶行为以及力学性能,并与市售增韧剂A-623的增韧效果进行了对比。结果表明:增韧剂可以使POM的球晶得到细化,从而使POM的抗冲击性能得到一定的提高。加入质量分数为15%的TPU时,其缺口冲击强度提高了29.2%,拉伸强度下降了38.7%。市售增韧剂A-623加入量为1.25%时,改性POM缺口冲击强度提高了25%,拉伸强度下降了11.9%;与TPU单独增韧的POM相比,市售增韧剂A-623和复合增韧能够使POM的整体性能得到一定程度的提高。增韧效果最好的是粉末丁苯橡胶改性POM,当POM中加入质量分数为1%的粉末丁苯橡胶后,其缺口冲击强度提高了37.5%,拉伸强度仅下降了0.89%,改性效果明显优于市售增韧剂A-623,达到了较好的增韧效果。  由于POM的应用越来越广泛,有时POM制作的机械部件需要在酸碱溶液环境中工作,因此研究POM的耐酸碱性能对于POM在特殊工作环境下的应用具有一定的指导意义。本实验将POM浸泡在不同温度、不同PH值的溶液中,对处理不同时间后的POM耐酸碱性能进行了研究。结果表明:POM材料在酸碱环境下浸泡一段时间后,会受到轻度腐蚀,其拉伸性能也会有一定程度的下降。
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