聚甲醛生产技术比较与选择
聚甲醛甲醛生产技术分为两大类:一是均聚甲醛生产技术;二是共聚甲醛生产技术。
一、均聚甲醛生产技术
均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度,但不易于加工,加工温度范围窄,均聚甲醛在成形时热分解、热劣化特性和耐热水性、耐碱性、热稳定性、耐酸碱腐蚀性不如共聚甲醛。均聚甲醛的结晶度较高,在力学性能(强度、弹性率)和表征物理耐热性的负荷弯曲温度方面,其性能稍优于共聚甲醛。
均聚甲醛为R(-CH2O-)nR,式中R为CH3-CH=O等基团。均聚物的主链为-C-O-基团。特点是有优异的刚性,拉伸强度可达68.9MPa,单位质量的拉伸强度高于锌和铜,而且耐磨性好、摩擦系数小,但热稳定性差、不耐酸。均聚甲醛的熔点、力学性质、弯曲强度和热变形温度都比共聚甲醛高。
均聚工艺:以美国杜邦公司为代表的均聚工艺系以浓度为50%的甲醛溶液为原料,由于原料甲醛中常含有大量水和其它杂质,经与异辛醇生成乙基半水甲醛溶液,经过脱水精制,热裂解得到纯甲醛。将它通入含有阳离子型催化剂(如三氟化硼乙醚络合物)的惰性溶液中聚合成均聚甲醛,聚合半连续操作,聚合料经过滤分离,干燥后,用醋酐进行羟基酯化封端,得到热稳定的聚甲醛,然后加入抗氧剂等助剂,通过挤出造粒制得成品。
此种工艺路线由于甲醛提纯工艺复杂和后处理封端技术上的困难,使得均聚产品耐碱性、耐热性差,生产成本较高,由于技术和经济上的问题,近几年来国外一些以均聚法生产的公司,如意大利SIR公司、日本旭化成公司将均聚法聚甲醛装置改为共聚法。
二、共聚甲醛生产技术
共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻,加工过程热分解释放出来的甲醛气体少。经过改性后的共聚甲醛各项指标超过均聚甲醛。因此今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱,而共聚甲醛将成为今后的发展方向。
共聚甲醛为(-CH2O-)m[-CH2O-CH2-CH2-]n,式中m:n=95:1。从结构式中可以看出,共聚物的主链为-C-O-与-C-C-,聚合度n大致为40000~110000。
共聚工艺:甲醛溶液浓缩后,在硫酸存在下合成三聚甲醛溶液,经溶剂(苯或二氯乙烷)萃取和精制得到聚合级三聚甲醛。然后以三聚甲醛为聚合单体,以环氧乙烷(或二氧五环、二乙二醇、三氧七环)为共聚单体,用双螺杆反应器进行本体连续聚合。
共聚工艺主要有溶液聚合法和本体聚合法2种,本体聚合法是将纯三聚甲醛、二氧戊环和三氟化硼-乙醚络合物按一定比例混合后,置于一个具有强剪切和混合作用的连续捏合机或双螺杆反应器中,完成聚合反应后经后处理,即得粒状共聚甲醛。本体聚合法的优势是工艺简单,操作简便,而且聚合不使用溶剂,转化率高,产品分子量分布均匀。因此,目前国内外厂商一般均采用本体聚合法。所得共聚物经粉碎、连续稳定化,除去热不稳定成分,干燥后混合,再加添加剂造粒。
共聚甲醛生产工艺以塞拉尼斯公司的技术为典型代表。这种工艺制得的共聚产品有很好的热稳定性、热老化性、耐热水性、耐碱性、耐油性、化学稳定性并且易于加工。填充玻璃纤维后机械性能有所增强。使得世界上共聚产品在稳定增长。