聚甲醛生產、性能改良及應用探析

徐崢 梁靖茹 開封龍宇化工有限公司

隨著社會的不斷發展，塑料在我們生活中的應用也極為廣泛，成為不可或缺的一種物質，小到經常用的食品包裝袋、塑料袋、筷子、鍋碗瓢盆等，大到家具家電、工程設備上的應用等，這些方面都會用到。聚甲醛作為塑料家族中的一員，其性能比較優良，屬于是高分子材料，根據其化學結構可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種，其具有顯著的優勢，不僅密度大，硬度也很高，表面光滑有光澤，樣品的顏色呈淡黃色或者白色，鑒于這樣的屬性，聚甲醛在耐磨和潤滑工藝上都有著很多的應用，是比較好的工程塑料，而且當前社會對其需要量也在不斷增大，筆者從實踐出發，主要分析了其生產工藝和性能改良，探討了其具體應用。

一、聚甲醛的生產工藝

從當前來看，國外生產聚甲醛的企業主要有日本聚合塑料公司、三菱瓦斯化學以及杜邦、巴斯夫、韓國樂喜化等公司，國內的本土企業主要有開封龍宇化工有限公司、云天化股份重慶分公司、中海石油天野化工股份有限公司、臺灣工程塑料有限公司等。生產聚甲醛以單體作為原料，借助聚合機器進行聚合生產。

（一）均聚甲醛生產工藝分析

生產均聚甲醛的企業代表有杜邦公司，其生產的產品密度比水稍微大一些，約為1.4g/cm3，比金屬要小很多。熔點相對比較高，范圍在170-180℃，這就說明，均聚甲醛在高溫下化學性質也比較穩定。另外，均聚甲醛具有良好的剛性，拉伸強度可達68.9 MPa，在單位質量范圍內，其性能和鋼材可媲美，比黃銅和鋅要高，同時具有不錯的耐磨性，主要是其摩擦系數不大。但均聚甲醛也不是沒有缺點，不足在于耐酸堿腐蝕的化學性能表現略差。上述提及，生產聚甲醛以單體作為原料，借助聚合機器進行聚合生產，均聚甲醛的生產原料是通過半縮醛合成反應裝置生產二氧五環，再由乙二醇和60%的甲醛通過半縮醛反應裝置獲取。所得產物經過熱裂解以及脫水等過程制得高純度的甲醛，再加入催化劑放到反應器中聚合，聚合完的產物再經過過濾、分離、干燥，然后封端，在其中加入抗氧化劑，最后經過擠壓機壓榨出顆粒產品的聚甲醛。相比之前的均聚甲醛生產工藝，該工藝不但提高了產物的使用率，同時也提高了均聚甲醛的生產能力，但需要指出的是，反應器皿的材料比較昂貴。

（二）共聚甲醛生產工藝分析

聚甲醛里的主要物質就是共聚甲醛，其占比可達75%，主要有兩種生產方法，第一種是溶液聚合法，第二種是本體聚合法。第一種方法是通過環己烷、汽油、石油醚作為有機溶劑用到反應中，接著把精制的高純度的二氧戊烷和三聚甲醛在有機溶劑作用下放到反應釜中不斷攪拌，溫度保持在50-60℃，確保攪拌不間斷，在此過程中把催化劑加進去，然后加入涼水，反應溫度在65℃的基礎上保持一到兩個小時，最后會得到白色粉末狀的聚合物。該方法的單體轉化率相比均聚甲醛的單體利用率要高出很多，其單體轉化率可達80%。第二種方法就是把上述原料按照比例進行混合，然后放到雙螺旋反應器里面，該方法相對比較簡單，只要保持50-80℃的溫度不斷攪拌即可以獲得所需產物。

二、聚甲醛的性能改良

聚甲醛的物化性能雖然不錯，但在實際應用中也存在很多缺點，這些不足也使得聚甲醛的作用得不到充分發揮，最大的劣勢就是缺口敏感性性大、耐熱性較差。為了彌補和加強聚甲醛的使用性能，主要是對基礎樹脂進行性能改良，以此擴大聚甲醛的應用范圍。所以說，在各方面因素影響下，很有必要對聚甲醛的性能進行完善，主要從以下幾方面進行分析。第一，以合金化金屬提高聚甲醛的抗沖擊下，優化彈性體的共混性能，使聚甲醛的韌性和剛性現在提高。分析聚甲醛可知，通過增溶劑Z-3具有聚集劑的作用，能夠合理控制分散的顆粒，保證合金缺口達到最大值。第二，以混合性的方式均衡聚甲醛的性能，進一步加強聚甲醛材料是使用。第三，在改進成型時，要對均聚甲醛的熱穩定性能進行關注，降低模具積附。在改良聚甲醛性能中，均聚甲醛的穩定性不好，會釋放一些氣體，為了減少模具積附，工作人員通常會加工成型的產品，保證均聚甲醛的熱穩定性，達到改良產品性能的目的。

三、聚甲醛的具體應用

聚甲醛由于具有穩定性、潤滑性、密度大、硬度高的特性，所以在當前可以替代鋼、鑄鋅、銅來使用，在實際生活生產中具有廣泛的用途，主要在以下領域常涉及。

第一，用于汽車工業上。通過聚甲醛制作出來的零件具有很好的潤滑作用，能夠顯著減少磨損，便于汽車后期維修，同時也能夠節約汽車零件的使用材料，降低其制作成本。具體到汽車工業實際應用時，可以代替銅，在汽車半軸和行星齒輪制作時應用居多，有效延長了汽車零件的使用年限。

第二，用于電子電器領域。聚甲醛的絕緣電阻和介電強度比較高，而且電耗小，因此可以制作電扳手外殼，也可以作為制作電視機、錄音機、電話等來使用。

第三，用于農業機械方面。聚甲醛也是制作農機工具的良好材料，比如播種機的連接和聯運部件，手動噴霧器部件，也可以用作制造氣溶膠的包裝，浸在油中的部件和輸送管等，提高農業機械的質量，為農業工作助力。

四、結束語

伴隨國內各領域的迅猛發展，對聚甲醛的應用也愈發廣泛，同時對其技術也提出了更高的要求，作為戰略性的工程塑料，其可以顯著提高領域進步和發展。因此，相關工作人員有必要對此加大研究力度，加強聚甲醛的生產和性能改良，使其在農業機械、建筑、汽車工業、醫療器械等方面充分發揮其作用。此外，工作人員也要做到與時俱進，多參考和借鑒國外的先進技術，提高聚甲醛性能改良的技術水平，切實使其造福人類。