聚甲醛生產(chǎn)、性能改良及應(yīng)用探析

徐崢 梁靖茹 開(kāi)封龍宇化工有限公司

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，塑料在我們生活中的應(yīng)用也極為廣泛，成為不可或缺的一種物質(zhì)，小到經(jīng)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(shè)備上的應(yīng)用等，這些方面都會(huì)用到。聚甲醛作為塑料家族中的一員，其性能比較優(yōu)良，屬于是高分子材料，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種，其具有顯著的優(yōu)勢(shì)，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(rùn)滑工藝上都有著很多的應(yīng)用，是比較好的工程塑料，而且當(dāng)前社會(huì)對(duì)其需要量也在不斷增大，筆者從實(shí)踐出發(fā)，主要分析了其生產(chǎn)工藝和性能改良，探討了其具體應(yīng)用。

一、聚甲醛的生產(chǎn)工藝

從當(dāng)前來(lái)看，國(guó)外生產(chǎn)聚甲醛的企業(yè)主要有日本聚合塑料公司、三菱瓦斯化學(xué)以及杜邦、巴斯夫、韓國(guó)樂(lè)喜化等公司，國(guó)內(nèi)的本土企業(yè)主要有開(kāi)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(tái)灣工程塑料有限公司等。生產(chǎn)聚甲醛以單體作為原料，借助聚合機(jī)器進(jìn)行聚合生產(chǎn)。

（一）均聚甲醛生產(chǎn)工藝分析

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

（二）共聚甲醛生產(chǎn)工藝分析

聚甲醛里的主要物質(zhì)就是共聚甲醛，其占比可達(dá)75%，主要有兩種生產(chǎn)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(guò)環(huán)己烷、汽油、石油醚作為有機(jī)溶劑用到反應(yīng)中，接著把精制的高純度的二氧戊烷和三聚甲醛在有機(jī)溶劑作用下放到反應(yīng)釜中不斷攪拌，溫度保持在50-60℃，確保攪拌不間斷，在此過(guò)程中把催化劑加進(jìn)去，然后加入涼水，反應(yīng)溫度在65℃的基礎(chǔ)上保持一到兩個(gè)小時(shí)，最后會(huì)得到白色粉末狀的聚合物。該方法的單體轉(zhuǎn)化率相比均聚甲醛的單體利用率要高出很多，其單體轉(zhuǎn)化率可達(dá)80%。第二種方法就是把上述原料按照比例進(jìn)行混合，然后放到雙螺旋反應(yīng)器里面，該方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只要保持50-80℃的溫度不斷攪拌即可以獲得所需產(chǎn)物。

二、聚甲醛的性能改良

聚甲醛的物化性能雖然不錯(cuò)，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在很多缺點(diǎn)，這些不足也使得聚甲醛的作用得不到充分發(fā)揮，最大的劣勢(shì)就是缺口敏感性性大、耐熱性較差。為了彌補(bǔ)和加強(qiáng)聚甲醛的使用性能，主要是對(duì)基礎(chǔ)樹脂進(jìn)行性能改良，以此擴(kuò)大聚甲醛的應(yīng)用范圍。所以說(shuō)，在各方面因素影響下，很有必要對(duì)聚甲醛的性能進(jìn)行完善，主要從以下幾方面進(jìn)行分析。第一，以合金化金屬提高聚甲醛的抗沖擊下，優(yōu)化彈性體的共混性能，使聚甲醛的韌性和剛性現(xiàn)在提高。分析聚甲醛可知，通過(guò)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(dá)到最大值。第二，以混合性的方式均衡聚甲醛的性能，進(jìn)一步加強(qiáng)聚甲醛材料是使用。第三，在改進(jìn)成型時(shí)，要對(duì)均聚甲醛的熱穩(wěn)定性能進(jìn)行關(guān)注，降低模具積附。在改良聚甲醛性能中，均聚甲醛的穩(wěn)定性不好，會(huì)釋放一些氣體，為了減少模具積附，工作人員通常會(huì)加工成型的產(chǎn)品，保證均聚甲醛的熱穩(wěn)定性，達(dá)到改良產(chǎn)品性能的目的。

三、聚甲醛的具體應(yīng)用

聚甲醛由于具有穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性、密度大、硬度高的特性，所以在當(dāng)前可以替代鋼、鑄鋅、銅來(lái)使用，在實(shí)際生活生產(chǎn)中具有廣泛的用途，主要在以下領(lǐng)域常涉及。

第一，用于汽車工業(yè)上。通過(guò)聚甲醛制作出來(lái)的零件具有很好的潤(rùn)滑作用，能夠顯著減少磨損，便于汽車后期維修，同時(shí)也能夠節(jié)約汽車零件的使用材料，降低其制作成本。具體到汽車工業(yè)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以代替銅，在汽車半軸和行星齒輪制作時(shí)應(yīng)用居多，有效延長(zhǎng)了汽車零件的使用年限。

第二，用于電子電器領(lǐng)域。聚甲醛的絕緣電阻和介電強(qiáng)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(jī)、錄音機(jī)、電話等來(lái)使用。

第三，用于農(nóng)業(yè)機(jī)械方面。聚甲醛也是制作農(nóng)機(jī)工具的良好材料，比如播種機(jī)的連接和聯(lián)運(yùn)部件，手動(dòng)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(nóng)業(yè)機(jī)械的質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)工作助力。

四、結(jié)束語(yǔ)

伴隨國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對(duì)聚甲醛的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛，同時(shí)對(duì)其技術(shù)也提出了更高的要求，作為戰(zhàn)略性的工程塑料，其可以顯著提高領(lǐng)域進(jìn)步和發(fā)展。因此，相關(guān)工作人員有必要對(duì)此加大研究力度，加強(qiáng)聚甲醛的生產(chǎn)和性能改良，使其在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械等方面充分發(fā)揮其作用。此外，工作人員也要做到與時(shí)俱進(jìn)，多參考和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高聚甲醛性能改良的技術(shù)水平，切實(shí)使其造福人類。