用于产品设计的 POM 塑料材料系列

用于产品设计的 POM 塑料材料系列

聚甲醛（POM）是一种高性能热塑性塑料，以其优异的机械性能、尺寸稳定性和易加工性而著称。从汽车零部件到医疗设备，从电子产品到体育用品，POM塑料凭借其独特的性能特点，在多个行业都有着广泛的应用。本文将全面介绍POM塑料的特性、应用和加工技术，帮助读者深入了解这种重要的工程材料。

什么是 POM 塑料？

技术定义

POM 或聚甲醛是一种由甲醛聚合而成的结晶热塑性聚合物。ASTM D1600 标准将 POM 定义为具有高结晶度、成型和挤出性能、高机械强度、尺寸稳定性、耐磨性和抗疲劳性。

从根本上说，POM 塑料的生产过程是将甲醛分子聚合成长链聚合物，从而生产出具有优异性能的材料。

聚甲醛的类型

POM 主要有两种形式：

• 均聚物 POM：这种材料完全由甲醛单体聚合而成，具有出色的机械性能、高硬度和优异的尺寸稳定性。
• 共聚物 POM：由甲醛与少量共聚单体（通常是乙醛衍生物）共聚而成。与均聚聚甲醛相比，这种形式的聚甲醛具有更好的耐热降解性、耐化学性和耐水解性。

聚甲醛的主要特点和性能

聚甲醛（POM）的物理特性

聚甲醛（POM）的化学特性

聚甲醛（POM）的热性能

聚甲醛（POM）的电气性能

聚甲醛（POM）的机械特性

聚甲醛（POM）的优点和局限性

聚甲醛（POM）的优点

聚甲醛（POM）具有一系列优点，是众多行业的首选材料。以下是其主要优点：

• POM 具有高强度、刚性和韧性，是承重应用的理想材料。
• POM 具有低摩擦系数和高耐磨性，非常适合用于滑动或旋转运动部件。
• 它能在不同温度和湿度下保持形状和尺寸，确保性能的一致性。
• 聚甲醛可耐受多种溶剂、燃料和化学品而不降解。
• 它能在很宽的温度范围内保持机械性能。
• POM 易于成型和钻孔、磨坊或转弯，从而实现精确而复杂的零件制造。
• 它的吸湿性极低，即使在潮湿的环境中也能保持其特性。
• 它具有较高的介电强度和较低的耗散因子，是一种出色的电绝缘体。
• POM 固有的自润滑功能可减少摩擦和维护需求。
• 某些等级符合美国食品及药物管理局（FDA）关于食品接触应用的标准。

聚甲醛（POM）的局限性

尽管聚甲醛（POM）具有众多优点，但也有一些局限性需要考虑：

• 随着时间的推移，聚甲醛会吸收少量水分，这可能会影响其稳定性和性能。
• 长期暴露在高温下会使聚甲醛降解，影响其机械性能。
• 在接触某些化学品或溶剂时，它很容易开裂，因此必须谨慎选择材料。
• 聚甲醛虽然结实，但可能并不适合极端高负荷或重冲击的情况。
• 聚甲醛会在高温或火焰下燃烧，燃烧时会释放有毒气体，因此需要采取防火安全措施。
• 长期暴露在阳光下会使聚甲醛降解和褪色，因此在没有紫外线保护的情况下，聚甲醛不太适合在室外使用。
• 长时间接触强酸或强碱会使聚甲醛降解，从而限制其在某些化学环境中的使用。
• 与其他工程塑料相比，聚甲醛的价格可能更高，尤其是特殊牌号的聚甲醛。

POM 塑料应用

汽车行业

汽车行业广泛使用 POM 制作齿轮、轴承、燃油系统部件、门把手、安全带部件和内饰件等部件。这种材料既能承受高温和高压，又能保持尺寸精度。与金属部件相比，POM 齿轮和其他运动部件还能最大限度地减少噪音和振动。

电气与电子

由于 POM 具有出色的电气绝缘性能，电气和电子行业都在使用它。常见的用途包括连接器、开关、继电器、断路器、绝缘套管和线圈。这些部件得益于 POM 的机械强度和稳定性。

电力设备仪表板扣 - POM 产品

消费品

POM 可用于各种消费品，包括拉链、搭扣、手柄、旋钮和钮扣。其耐用性、尺寸稳定性和低摩擦特性使其适用于纺织品、箱包和家具应用。

工业机械

在工业机械中，POM 可用于输送系统部件、滚筒、链轮、滑轮和齿轮等组件。其耐磨性、低摩擦性和承受重负荷的能力使其成为这些应用的理想材料。POM 组件可确保在苛刻的环境中保持可靠和持久的性能。

医疗设备

聚甲醛可用于外科手术器械、整形外科植入物、给药系统和牙科设备等医疗应用。其生物相容性、耐化学性和尺寸稳定性使其适用于对精度和可靠性要求极高的医疗应用领域。

管道和流体处理

POM 的耐化学性和低吸湿性使其适用于管道和流体处理部件，如阀门、接头、联轴器和泵叶轮。POM 在不同环境条件下的耐用性和性能使这些部件受益匪浅。

体育和娱乐

聚甲醛具有抗冲击性、韧性和低摩擦特性，因此被广泛用于体育和娱乐设备。滑雪板固定器、自行车部件、射箭设备和钓鱼用卷轴等产品经常使用 POM，使其在实际使用中具有耐用性和可靠性。

食品加工

经认证可用于食品接触应用的聚甲醛牌号广泛应用于食品加工行业。传送带、食品处理设备和包装机械零件等部件得益于 POM 的强度、抗冲击性和不粘性，从而确保了卫生和高效的操作。

航空航天

在航空航天工业中，POM 塑料用于需要高强度、高刚度和耐磨损的部件，如齿轮、轴承和结构部件。这些部件得益于 POM 在高应力条件下保持性能的能力。

杂项应用

聚甲醛还可用于各种其他用途，包括纺织机械、农业设备、建筑五金和乐器。其多功能性和可靠性使其成为各种用途的首选。

改性聚甲醛

冲击改性聚甲醛

这种类型的 POM 加入了抗冲击改性剂，以提高其韧性和抗冲击性。抗冲击改性聚甲醛通常用于对抗冲击或抗震性要求较高的应用领域，如汽车内饰件或体育用品。

增强型 POM

增强型 POM 牌号在配制时加入了玻璃纤维、碳纤维或其他增强材料等添加剂，以提高其机械性能，如强度、刚度和尺寸稳定性。这些牌号适用于机械性能要求较高的应用，如汽车或工业应用中的结构部件。

低摩擦 POM

某些聚甲醛牌号经过特殊配制，具有较低的摩擦系数，可在滑动或旋转应用中减少磨损并实现平稳运动。低摩擦 POM 通常用于齿轮、轴承和输送系统。

食品级 POM

可以使用符合食品接触法规的材料和添加剂制造聚甲醛。食品级 POM 适用于食品和饮料行业，如食品加工设备、输送系统或包装部件。

紫外线稳定等级

POM 树脂中可添加紫外线稳定剂和吸收剂，以提高其在紫外线照射下的稳定性。这些牌号适用于预计会长期暴露在阳光下的户外应用。

纳米复合材料

可以用纳米材料（如碳纳米管（CNT）、多面体低聚硅倍半氧烷（POSS）和氧化锌（ZnO））增强聚甲醛，从而生产出性能更好的纳米复合材料。这些改进包括更好的机械强度、热稳定性和导电性。

聚甲醛的加工技术

注塑成型

注塑成型是生产聚甲醛部件的常用方法。将材料加热至熔融，然后注入模具，冷却凝固成所需形状。这种技术非常适合大批量生产和制造具有严格公差的复杂形状。

挤压

挤出法用于生产板材、棒材和型材等聚甲醛半成品。熔融聚合物通过模具形成连续的形状，然后按长度切割。这种方法适用于制造需要进一步加工的部件。

吹塑

吹塑成型用于生产瓶子和容器等中空部件。该工艺包括挤出熔融 POM 管，然后在模具内充气，形成所需的形状。

压缩成型

压缩成型是将聚甲醛颗粒放入加热的模具中，然后对其进行压缩，形成所需的部件。这种技术适用于生产大型、扁平或厚壁部件。

旋转铸造

旋转铸造或旋转成型是指在加热模具的同时旋转模具，在内部涂上聚甲醛。这种方法非常适合生产壁厚均匀的大型空心零件。

三维打印

可以使用熔融长丝制造（FFF）和选择性激光烧结（SLS）等技术对聚甲醛进行三维打印。与其他材料相比，POM 材料的三维打印技术并不常见，但它可以打印出具有高强度和耐用性的复杂形状和原型。

POM 塑料加工中的常见问题及解决方案

翘曲和收缩

POM 在冷却过程中容易翘曲和收缩，导致尺寸不准确。为尽量减少这种情况，在 3D 打印中应确保适当的床层粘附性并使用加热床层。对于注塑成型，应优化冷却速度并使用适当的模具温度。

印刷温度高

POM 需要相对较高的打印温度。请确保您的 3D 打印机能够达到并保持 POM 加工所需的温度。使用兼容的长丝并相应调整打印机设置。

后期处理

虽然 POM 在印刷时可以达到光滑的表面效果，但为了满足特定的表面质量要求，可能还需要额外的后处理步骤，如打磨或抛光。

结论

聚甲醛（POM）是一种多功能、高性能的热塑性塑料，具有独特的机械强度、尺寸稳定性和易加工性。其特性使其适用于汽车、消费电器、工业机械、医疗器械和食品加工设备等各行各业的广泛应用。

通过了解 POM 的特性、应用和加工技术，设计人员和制造商可以有效地利用这种材料制造出创新的高性能产品。