聚甲醛光稳定性能的研究

2022-09-11

聚甲醛是一种具有优良综合性能的热塑性工程塑料。其规整的分子链构型使POM熔融加工时结晶速度快, 结晶度高 (约60-80%) , 易形成大球晶, 赋予了POM十分优异的机械性能。本实验通过光稳定剂和聚甲醛共混造粒, 制备了具有光稳定性的聚甲醛产品, 并通过对热性能、样品在氙光老化下的机械性能变化等测试, 研究了光稳定剂在聚甲醛稳定性中的效果作用。

一、实验部分

1. 实验原料

聚甲醛, 神华共聚甲醛MC90牌号;

受阻胺类光稳定剂1, 受阻胺类光稳定剂2。

2. 实验设备及仪器

德国科贝隆ZAK26MC型双螺杆挤出机;

美国INSTRON公司5966型万能材料试验机;

德国耐驰公司DSC200F3型差示量热仪;

德国耐驰公司TG209F3型热重分析仪;

美国Hunter Lab公司桌上型精密分光色差仪;

美国Tinius Olsen公司IT503型冲击试验机;

奥地利恩格尔公司ENGEL Victor型注塑机。

3. 样品的制备

(1) 混料

质量天平准确称量热稳定剂及聚甲醛, 使用高速混合器将两种热稳定剂与聚甲醛按照表1配方进行混合, 掺混时间为每个样品40min。

(2) 挤出造粒

使用德国科倍隆公司ZAK26MC型双螺杆挤出机挤出造粒, 挤出机各段温度为185℃、190℃、195℃、200℃、200℃、195℃、190℃、190℃, 螺杆转速为500-600N/min。在ENGEL注塑成型机上注塑成标准力学测试样条。注塑成型机各段 (从进料口到喷嘴) 温度分别为45℃、195℃、200℃、205℃、200℃, 注塑压力为80bar, 模具温度85℃。

4. 样品的测试与表征

(1) 热性能

按照国家标准GB/T 19466.3 2004德国耐驰公司DSC200F3型差示量热仪测试样品的熔融温度与结晶温度;使用德国耐驰公司TG209F3型热重分析仪分析样品的热分解温度, 升温速率为20℃/min, 升温至500℃。

(2) 外观色度

使用美国Hunter Lab公司桌上型精密分光色差仪测定聚甲醛的色度, 以b值计量。

(3) 力学性能

按照国家标准GB/T 1040.2-2006测试样品的拉伸强度;按照国家标准GB/T 9341-2008测试样品的弯曲强度;按照国家标准GB/T 1043.1-2008测试样品的简支梁缺口冲击强度。对其中两组样品按照GB T16422-1997进行氙灯老化测试, 分别测试老化500小时和1000小时候后的力学性能。

二、结果与讨论

1. 光稳定剂对聚甲醛热性能的影响

添加光稳定剂后, 聚甲醛的熔融温度基本不变, 结晶温度相应增高, 与空白样对比, 最高增加20℃。添加光稳定剂对热分解温度有一定的影响, 与空白样对比, 7组样品中有4组样品对热分解温度有提高, 最高可提高32℃。从结果来看, 光稳定剂对聚甲醛的结晶性有促进作用, 缩短了聚甲醛的熔程, 提高了聚甲醛的热分解温度, 提高了聚甲醛的热性能, 光稳定剂同时也是一种优良的热稳定剂。热性能测试数据见表2。

2. 光稳定剂对聚甲醛力学性能的影响

添加光稳定剂后, 聚甲醛的拉伸强度、弯曲强度、简支梁缺口冲击强度基本与空白样一致。挑选空白样和添加总量0.3%光稳定剂和0.6%光稳定剂的样品进行氙灯老化测试。从老化500小时来看, 聚甲醛的刚性指标拉伸强度和弯曲强度都有所上升, 韧性指标简支梁缺口冲击强度有所下降;老化1000小时候, 聚甲醛的刚性还能保持一个相当的强度, 但韧性下降明显, 而不添加光稳定剂的空白样韧性下降尤为明显。从实验数据来看, 聚甲醛制品在户外使用过程中, 光照对聚甲醛的韧性影响较大, 对刚性影响不明显, 而添加光稳定剂对聚甲醛在光照下韧性的降低有明显的缓解作用。力学性能测试数据见表3。