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德国巴斯夫POM工程塑料的性能介绍

添加时间:2011-12-30 23:48

从其特性概况来看,ulraform POM属于工程塑料.它可进行热塑性加工,且具有高结晶度的局部晶体结构.ulraform POM由三氧杂环已烷和另一种单体共同聚合而成.它由直链组成,共聚单体以可统计分布的方式牢牢并入其中.这些共聚单体元便是ulraform POM在加工及长期暴露于高温和化学品中时具有高度稳定性的原因所在.到目前为止,它的抗性超过聚甲醛均聚物.

机械特性
本产品的结构.因为其结晶度高,ulraform POM比其他工程塑料更为坚硬和结实,而在50度至120度的温度范围内时其性能表现尤为突出.ulraform POM在大约-65度低玻璃化转变温度和大约170度的熔融温度之间时不会有任何转变.这就是它在相当宽的温度范围内具有相对恒定的机械特性的原因所在,而这一点从技术角度来看,非常有利(图1).在室温时,ulraform POM在大约8-12%的应变下具有一个显著的屈服点.在该限度以下时,ulraform POM即使在循环负载下仍然展示出良好的回弹性,因此,其尤其适合用作弹性元件.另外,它具有高蠕变强度及低蠕变趋势(图1).这些特性与良好的摩擦特性结合在一起,使其非常适合于工程应用.在正常情况下(DIN 50014-23/50-2)ulraform POM仅吸收很少量的水分,其大约为0.2%.在23度下完全浸润于水中时,其吸水率也仅约为0.8%.它的物理性质受到的影响如此之小,以致从实际用途来看实在是微不足道.当加入合适的弹性材料添加剂、矿物填料和玻璃纤维时,其机械特性会发生明显变化.经弹性体改性后的ulraform POM仍然在很大程度上保留了原有的POM的特性还具备了更好的抗冲击性和能量吸收的特性,只是由于添加剂的加入,刚性和硬度也会不同程度地降低.与上述情况恰好相反,矿物填充(尤其是玻璃纤维增强等级)的ulraform POM强度、刚度和硬度都有所提高.图7显示了该类产品和其他所选等级产品的冲击强度与刚度的对比情况.

图1,图2,图3,图4,POM性能
 
长期静负载下的表现
根据ISO 899-1所做的拉伸蠕变试验以及根据DIN 53441所做的应力松驰试验提供了产品在长期负荷下有关伸长、机械强度和应力松驰特性的信息.通过蠕变模量曲线(图2)和蠕变曲线(图3)对其结果进行图示说明.图4和图5显示了标准ulraform POM和玻璃纤维增强ulraform POM的同步应力-应变曲线.本文件所转载之图表仅为我们从大量试验结果中挑选出的一小部分.从单轴拉力负载试验获得的设计数据也可用于评估一种材料在多轴负载情况下的特性.由巴斯夫开发的个人电脑程序“按扣”、“螺钉”和“横梁”可用于分析结构元件,如按扣和螺钉代表连接,而横梁接受弯曲应力.经测量的ulraform POM管道蠕变强度数值反映了多轴应力条件和水的多方面作用(参见图6).
 
图5,图6,pom塑料
pom图7
 
冲击强度
由ulraform POM制成的零件在很宽的温度范围内保持了抗冲击性能.由于其极低的玻璃化转变温度(约-65度),ulraform POM在-30度的低温下仍然展示出突出的抗冲击性和充分的缺口抗冲击性.对于有较高韧性要求的应用场合,可供分级改性抗冲击等级产品.图7显示了该类产品和其他等级产品的冲击强度与刚度的对比情况.可大幅度提高冲击强度,但会适当降低刚性性能.
图8 非强化和强化
 
周期性负载条件下的性能,挠曲疲劳强度
工程零件通常会受到动力压力,尤其是交替或周期性负载,它会周期性地以相同方式作用于结构零件.在疲劳试验的折变试验或旋转弯曲试验(DIN 50100)中,这类负载下的塑料性能可通过极高的负载周期率进行测量.其结果以众所周知的Wǒhler图表(该图表通过所有情况下外加应力与负载周期率的关系以标绘的方式获得)表示(参见图8).挠曲疲劳强度被定义为应力级.对于该应力级,一个样品至少可受10个7的周期.从图表中可获悉,对于ulraform POM N2320 003,在经历了大约10个7个负载周期后,它的应力几乎保持不变.当试验结果用于实践时,必须考虑到,在高负载交替频率下,由于内部摩擦,工件可能会被加热到相当高的温度.在这种情况下,正如在更高的工作温度一样,必须预计更低的挠曲疲劳强度.

摩擦性能
本材料光滑、坚硬的表面和高度的晶体结构使其适合用作受到滑动摩擦的功能零件.即使在固体摩擦时,预计只会产生轻微磨损(根据当时可能有效的滑动摩擦系数).随着成对材料表面光洁度的改善,ulraform POM的滑动摩擦系数会变得更小,而因滑动摩擦导致的磨损将会增大.ulraform POM N2310P、N2770K和N2720 M210的特殊等级产品在滑动和磨损性能上有显著改进.即使在表面压力增大或滑动配对材料粗糙度增加的情况下,N2720 M210均能表现出最佳性能.总体而言,N2310P和N2770K最适合用于精密机械.图9显示了滑动摩擦系数和磨损率之间的关系,其中,ulraform POM N2320 003和N2310P的滑动摩擦力为平均粗糙度值的函数.经证实,ulraform POM N2310P尤其在低粗糙度值的滑动配对材料上具有良好表现(图10).磨损和摩擦为系统特性,取决于多个参数,如配对材料的性质、温度、速度、负载等.虽然可根据试验所获得的结果对摩擦性能进行一些评估,然而,无法在实际应用条件下对实际计划中的配对材料性能进行试验.

图9滑动摩擦图10改性材料

热特性
标准ulraform POM 等级产品的熔融范围较窄,其大约为164度至168度.当温度刚刚超过该熔融范围时,ulraform POM 模制品在材料未受到损坏的情况下,主要受到热应力的作用.图11和图12显示了在温度作用下,该材料的强度相关特性.例如,在80度时,ulraform POM N2320 003仍具有室温时高密度聚乙烯的强度值.ulraform POM N2200 G53等玻璃纤维强化产品的优势是,即使在高温时,其刚度和强度仍保持不变.如100度和120度时12个月储存试验结果显示,ulraform POM 在空气中的长期热稳定性也很高(参见图13).从这些数据可推导出,材料最高的长期工作温度约为100度.由玻璃纤维强化ulraform POM 制成的零件可承受长时间高达120度高温的作用,且材料不会因加热老化而加热老化而特性衰退(参见图14)可预见的是,受110度以上高温持续作用后的材料最终会褪色.在水、中性油、油脂、燃油和其他溶剂作用下,ulraform POM 也会表现出良好的长期热稳定性.

图11,图12,图13,图14,ISO 527测量
 
暴露于阳光和外界环境时的性能
当将POM用于露天环境中时,必须注意它对紫外线辐射的一般敏感性.受到阳光的长期照射后,零件会失去表面光泽,并变脆.当使用红外线稳定剂处理后(例如:ulraform POM N2320 U035为例),其使用寿命可延长约两倍.某些颜料(如碳黑)也可提供额外的保护.

水、燃油和化学品耐受性
在特定的环境条件下,如果环境介质不会引起任何降解,也就是说,不会引起分子量的下降或聚合物分子链的缩短,则热塑性塑料聚合物材料可耐化学品腐蚀.耐化学性取决于介质的浓度、接触时间及介质温度.必须将膨胀(可逆吸收并释放一种物质,如溶剂)和应力裂缝的形成(不发生化学降解而解开旋绕聚合物分子)与耐化学性区别开来.即使在高温条件下,ulraform POM 对下列介质表现出良好至极佳的长期耐化学性:水、洗涤液、盐的水溶液和大多数常用有机溶剂(如酒精、酯类、酮类、脂肪烃和芳香烃)、燃油(还有那些含有乙醇和甲醇的燃油,如M15、CM15、CM15AP、E85、FAM-B、生物柴油)以及脂肪和油、制动液和冷却液.某些溶剂和燃油成分(尤其是乙醇和甲醇之类的短链醇类)会导致轻微的(可逆的)膨胀.只有少数已知的溶剂可溶解ulraform POM ,而这也通常发生在高温条件下.应力裂缝的形成是由于未知的溶剂或其他化学品与ulraform POM 发生作用的结果.图15到图18表明,当接触热水和燃油时,与相似的均聚或共聚竞争产品相比较,ulraform POM 通常具有出众的抵抗能力.这种优势使ulraform POM 适用于多种用途,例如,管道、浓缩咖啡和煮咖啡器、洗碗机及车用燃油系统.ulraform POM 会受氧化剂以及有机酸类和无机酸类(PH<4)的腐蚀.无论如何应该避免接触强酸(例如:盐酸、硫酸).另一方面,即使在高温时,碱也不会对<造成影响.

图15,图16,图17,图18,POM化学测试
 
消毒
由ulraform POM 材料适当且完美制成的零件可用121度的热蒸汽,甚至在某些限制条件下可用134度的热蒸汽,进行多次消毒,其中,高分子等级产品表现最佳.用等离子体进行消毒,其中,高分子等级产品表现最佳.用等离子体进行消毒也是一种极佳的选择.通过熟悉的方法,在室温下使用环氧乙烷反复消毒也不成问题,但材料吸收了环氧乙烷,随后又将有毒的环氧乙烷释放出来,因此,这样消毒几乎无法起到任何作用.如果使用电离辐射,则需极其小心.不建议使用化学消毒法

接触高能辐射时的特性
聚缩醛仅能够适度低抗电子射线和伽马射线.对于这两种类型的射线,ulraform POM 的表现方式基本相同.不同的总辐射剂量会产生或多或少的降解现象,同时,材料会变脆.25千戈瑞的总剂量(2.5毫拉德)已能够影响零件的机械性能和颜色.

防火性能
聚甲醛遇到火焰会点燃,点火源移除后,其会继续燃烧.未对其进行阻燃处理.ulraform POM 的UL94可燃性等级为“HB”.厚度大于或等于1.0mm的ulraform POM 试验样品符合FMVSS 302所要求的、小于100mm/分钟点的燃烧速率.

电气性质
ulraform POM 具有良好的电气绝缘特性玫高介电强度.该材料极低的水分吸收性不会减弱电气性质,由ulraform POM 制成的零件极适用于电子消费产品和电信产品.在电力工程领域,ulraform POM 可广泛用于功能性零件和驱动零件,这些零件不会直接用于支持导电部分.ulraform POM N2520L等导电特殊等级产品适用于需要低表面电阻的应用场合.

图19POM等级产品的选择
 
产品线
ulraform POM 产品线包括可进行挤出和注塑成型法加工的各类等级产品.我们拥有以下产品类别:
1.具有高熔融强度和高分子量的等级
适用于薄壁和厚壁管道和百板、空心型材和半制成品的挤出,其壁厚可达50mm.它们可通过非切割工序制成齿轮、轴承和其他机械零件.这些等级产品同样适用于通过吹塑和注塑成型法制造具有厚壁且很少空隙的模制品.
2.标准注塑成型等级
具有各种的粘度级别.一般而言,可对它们进行快速加工而不会发生沉淀现象,而且它们也很容易脱模.
3.冲击改性注塑成型等级
基特别适合于对韧性具有很高要求的应用场合中.我们拥有TPU改性的等级产品和含有橡胶的等级产品,每种产品均含有不同含量的抗冲击改性剂.含有橡胶成分的产品具有许多加工技术优势(例如:极高的焊接线强度).
4.矿物填充注塑成型等级产品
其含有不同的矿物含量,适合用于制造低翘曲和尺寸稳定的模制品,该类模制品具有不断改善的刚度、硬度和抗热变形性.
5.玻璃纤维增强注塑成型等级产品
具有不同的玻璃纤维含量,适用于在高温条件下对强度、刚度、硬度、蠕变强度和尺寸稳定性有很高要求的应用场合中.
6.经过特殊处理的等级产品,可用于
•提高耐光性、耐紫外线性和耐候性
•优化滑动和磨损性
•获得一定的表面电导率或单位体积电导率,从而可靠并持久地防止静电荷
•增强对高温柴油燃油的抗疲劳强度
•增强通过铷-雅格雷射印刷的对比度
•特别用于生产低气味零件,如用于车辆内部的零件
 
用于自动邮资盖戳机齿轮
 
PC/ABS C1110HF 高抗冲击性,高延性