甲醛吸收剂是聚甲醛(POM)很重要的辅助热稳定剂,目前工业上普遍采用三聚氰胺(MA)、双氰胺等低分子化合物作为甲醛吸收剂。然而在普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM高温熔融加工过程中,该类低分子甲醛吸收剂易挥发丧失而降低热稳定效率,并易形成模垢,严重影响产品表观质量和生产效率,过多用量的MA还会降低POM的力学性能。本文采用下述方法筛选出性能较为优异的甲醛吸收剂,并尝试将一些稳定剂进行复合使用,发现添加复合稳定剂后对聚甲醛体系的稳定效果更好。参考已发表的文献资料,结合我们已经有的实验基础,得到了一种新型复合稳定体系:氧化聚乙烯蜡/低分子量聚酰胺6/磷酸三苯酯。通过研究发现,这种新型复合稳定剂的加入不但可以显著提高聚甲醛的热稳定性和长期热稳定性,而且对聚甲醛显示出有一定的成核作用,并且这种新型复合稳定体系对聚甲醛的缺口冲击强度有一定提高。聚甲醛在加工过程中的分解是动态和静态的双重作用,因此在设计聚甲醛热稳定评价体系时从动态和静态两方面来进行考虑,动态主要通过转矩流变仪在高温状态下转矩的变化情况来表征,静态主要通过热失重(TGA)来实现。利用220oC等温热降解,升温热失重分析(TGA)(静态),和平衡扭矩分析(动态)分别评价了添加剂苯甲酰胺(Benzamide)、二乙醇胺(Diethanolamine)、磷酸三苯酯(TPP)、氧化聚乙烯蜡(OPE)、β-二酮(β-diketone)、低分子量聚酰胺6(LMWPA6)以及复合稳定剂添加到聚甲醛后对聚甲醛热性能的影响。结果表明,单一稳定剂对聚甲醛有一定的稳定效果,特别是POM中加入LMWPA6和TPP后体系的起始热分解温度分别比纯POM提高了10oC左右。通过一系列的实验,表明采用复合稳定剂较单一稳定剂具有更好的稳定效果,尤以OPE/LMWPA6/TPP体系的热稳定性*佳(都以0.5%质量分数添加)。在热、氧、剪切力的作用下,聚甲醛内加入了复合稳定剂OPE/LMWPA6/TPP后,具有更好的颜色保持性和更高的熔体粘度。采用Coats-Redfern方程研究了POM的热降解动力学,加入复合稳定剂使POM体系的热降解反应活化能(E)和频率因子(A)显著提高。OPE/LMWPA6/TPP能有效提高POM的长期热稳定性能,将POM试样在140oC的电热烘箱中老化,随着时间的增长,样品的颜色变深,各种力学性能下降,但是加有OPE/LMWPA6/TPP复合稳定剂的样品其冲击强度没有明显的下降,说明这种复合稳定剂对POM的长期稳定性有显著提高。偏光显微镜观察结晶形态表明:加入少量的复合稳定剂OPE/LMWPA6/TPP就能明显的改变POM的球晶大小。DSC对POM的结晶性能研究结果表明:稳定剂的加入使普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM的结晶温度向高温方向偏移,起到异相成核的作用,结晶在较高的温度下进行,在较高的温度下就形成大量的晶核,结晶速率增大。力学性能研究表明:复合稳定剂的加入使得普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM的冲击强度有所提高,且当添加OPE/LMWPA6/TPP(各组分的质量分数均为0.5%)时达*大值,此后随着其用量的继续增加,普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM的冲击强度略有降低,同时,OPE/LMWPA6/TPP的加入使其拉伸模量以及拉伸强度也略有增大.
长久抗静电聚甲醛的研究
普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM塑胶材料是一种热塑性工程塑料,其具有极高的强度和刚度、良好的耐腐蚀、耐化学性、耐磨自润滑性、抗蠕变性和低吸水性、突出的耐疲劳性能,在汽车、电子电器、化工和五金建材等行业被广泛应用。然而POM的表面电阻率和体积电阻率比较高,在使用的过程中表面容易聚集电荷而产生静电危害。研究表明,可以通过添加弱极性低分子抗静电剂或亲水性高分子,如脂肪酸单甘油酯 、改性硅油 、聚乙二醇(PEG)/尼龙共聚物 、改性PEG 等来提高POM 的抗静电性。但普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM是较难进行导电化的聚合物之一,这是由于POM 自身差的热稳定性以及与其他导电高分子极差的相容性造成的。一般来说,通过添加抗静电剂来提高聚合物的抗静电性。抗静电剂一般都是表面活性剂,由于表面活性剂具有双亲结构,具有不断迁移到树脂表面的性质。迁移到树脂表面的抗静电剂分子,其亲油基与高聚物相结合,而亲水基则面向空气排列在高聚物的表面,形成了肉眼看不到的“水膜层”,提供了电荷向空气中传导的一层通路。同时,因水分的吸收,为离子型表面活性剂提供了电离的条件,从而达到防止和消除静电的目的。但随着抗静电剂向表面迁移及使用时间的延长,其抗静电效果就会大大降低,因此其抗静电能力具有时效性。
在很多应用领域中,传统的短期抗静电方案已无法满足使用要求,这些领域需要持久性的抗静电材料。长久性抗静电材料的性能相对较好且稳定持久,长久抗静电剂与基体树脂之间以合金形式共混,均匀而细微地分散成线状活网状“导电通道”。长久抗静电剂可以分为聚醚型和离子型两类。聚醚酰胺嵌段共聚物(PEBA)是以聚醚为软段,聚酰胺为硬段的热塑性弹性体长久抗静电剂,通常用在聚丙烯和聚乙烯中以降低表面电阻率和体积电阻率 。它与普立万 POM LubriOne AT-000/05T POM-700S POM有一定的相容性,且不会向表面迁移,抗静电效果持久,
聚醚酰胺嵌段共聚物的加入使POM的弯曲和拉伸性能有一定程度降低,但影响并不大,然而其冲击性能却有较大的提高,起到增韧的作用。
结论
1)聚醚酰胺嵌段共聚物能够用来制备长久抗静电聚甲醛。
2)聚醚酰胺嵌段共聚物的加入使POM的拉伸和弯曲强度有一定程度的下降,缺口冲击强度有较大的提高。
3)聚醚酰胺嵌段共聚物的加入使POM的热稳定性有一定程度的下降。
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