由于高结晶度、高结晶速率和晶粒粗大等结晶特性的影响,使聚甲醛(POM)在成型厚壁或大制件制品时易出现表面凹陷、翘曲、甚至导致内部空洞等缺陷,使POM至今只能成型薄壁、小尺寸制件。厚壁及大尺寸制件的成型以及板材/棒材的连续成型迄今仍为业界难题。这严重制约了POM制品尺寸与应用领域。若在成型时使POM结晶速率下降满足快速成型,却保持高结晶度并形成细化晶粒,以确保制品的高强高刚特性并赋予制品韧性,则有望实现POM厚壁、大尺寸制品的成型,本文采用球晶生长抑制剂和成核剂对POM的结晶过程进行协同调控,以实现以上的目的。也既,一方面采用成核剂来降低成核能,提高晶核密度,以获得高结晶度并细化晶粒;另一方面,采用球晶生长抑制剂干扰POM分子链向晶粒表面的迁移和在片晶侧面的有序排列过程,迫使结晶速率下降以满足快速成型的需求。这需要协调球晶生长抑制剂降低结晶速率和成核剂提高结晶速率之间的矛盾;平衡抑制剂既降低结晶速率又降低结晶度之间的取舍以使POM温和结晶速率并保持高结晶度。选用了几种与POM有不同作用程度的聚合物作为球晶生长抑制剂,分别是TPU、NBR和PF。在加工过程中这些聚合物与POM形成抑制球晶生长的聚集态结构,干扰链段的有序排列。由于聚甲醛本身具有很好的成核能力,市场上一些在售的成核剂如山梨醇类、磷酸类和大多数无机成核剂对POM都不显示成核作用。经过本课题大量的研究,选取了某种粒径的MWCNT、MMT和硅藻土作为成核剂使用。研究在成核剂和抑制剂协同调控下,POM的非等温结晶行为、结晶动力学、成核时间、成核密度和球晶生长速率的变化。结果表明:PF为抑制剂与成核剂共同调控下,发现POM的峰值结晶温度向低温移动,PWHH拓宽,结晶速率减小。在PF/MWCNT的调控下,结晶度反而有进一步的提升。通过TEM发现在PF/POM与三种成核剂共混下,硅藻土和MMT大都分散在PF相中,不但无法发挥本身的成核诱导以及调控结晶度的能力,反而使PF的抑制效果更佳。但MWCNT大都分散在POM相中,极大降低了POM的结晶成核能垒,使其结晶度高于纯POM的结晶度。在PF与成核剂的调控下,达到同一结晶度的结晶时间有明显的降低。另外在偏光图片中,视野中球晶尺寸有明显减小,球晶个数也有所增多,根据成核参数和折叠链表面自由能发现,PF/MWCNT下,POM球晶生长速率较纯POM有明显提高,最后在双螺旋挤出机下把PF/MWCNT的调控结果放大,发现在其调控下,POM能实现温和结晶速率并保持高结晶度并细化晶粒。当NBR作为抑制剂,分别与三种成核剂共同调控发现。在其调控下,POM的峰值结晶温度移向低温,PWHH拓宽,结晶速率降低。但POM的结晶焓却有下降的趋势,为了使成核剂更多的分散在POM相中,采用两步法混炼,结果发现混炼方式改变,成核剂调控结晶度的能力也有所提高。根据POM相对结晶度随结晶时间/结晶温度的变化关系图可得,在NBR与成核剂的协同调控下,POM达到同一相对结晶度所需的结晶温度和结晶时间有了明显的减小,证明在协同调控下,POM的结晶速率降低,同时抑制了POM的高温成核能力。观察POM在NBR与成核剂协同调控下的热台偏光图片,结晶温度为158℃,视野中球晶尺寸明显变小,球晶个数也明显增多。在1wt%MWCNT/5wt%NBR调控下,成核参数和折叠链表面自由能增大,表现为球晶生长速率降低。NBR与成核剂能使POM结晶速率达到有效的调控,但POM结晶度有了降低的趋势。当TPU作为抑制剂与三种成核剂使用时,通过前期的实验数据,发现T_m越高的TPU对POM的抑制效果最佳,因此选取TPU-4作为本章的球晶生长抑制剂。在TPU-4与成核剂的协同调控下,峰值结晶温度移向低温,半峰宽拓宽,结晶速率降低。另外在1.5wt%MMT/10wt%TPU-4的调控下,达到同一结晶度所需要的时间延长0.2min,结晶度仅降低1.85%,对POM达到有效的调控。通过热台偏光显微镜的观察,发现在TPU-4与成核剂的调控下,POM的成核时间明显增大,同一视野中的球晶个数也有所增加。同时在TPU-4与成核剂调控下,成核参数和折叠链表面自由能比纯POM的要高,表现在同一结晶温度下,球晶生长速率比纯POM有明显的降低。综上所述,发现1.5wt%MMT/10wt%TPU-4调控下,POM的球晶生长速率有明显降低,结晶度也仅降低1.85%,达到有效的调控。