【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种高强度、高硬度的聚甲醛棒材材料及制备方法和应用，属于材料加工领域。
技术介绍
1、“五大工程塑料”是指在工业生产中产量最大、应用最广泛的五种工程塑料材料。主要包括聚酰胺(尼龙，polyamide，pa)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚甲醛(polyacetal，polyoxy methylene，pom)、热塑性聚酯(polybutylene terephthalate，pbt)和聚苯醚(polyphenylene oxide，ppo)。
2、聚甲醛(pom)作为“五大工程塑料”之一，又称聚氧化亚甲基、聚缩醛、赛钢，是热塑性结晶性高分子聚合物。聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，其优点为：耐磨性高、摩擦系数低、耐热性高、良好的电气和介电性能、吸水率低等。聚甲醛因而具有优异的综合性能。
3、总体来说，pom适用于高刚性，低摩擦和有尺寸稳定性需求的场合。pom具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性。pom以低于其他许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，pom已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用，如医疗技术、运动器械等方面，pom也表现出较好的增长态势。
4、传统塑料加工成型工艺，也包括塑料的二次成型过程，如挤出成型，注射成型，吹塑成型，模压成型等，普遍存在的问题是能耗
5、聚合物固态成型技术是类比金属加工发展起来的一种面向塑料制品生产的特种制造技术。常见的固态成型技术手段包括：冷锻，冷轧，冲压，墩粗等。这类技术相较传统塑料加工成型工艺，可以做到节约生产成本，提高生产效率，但是仍有两个不容忽视的致命缺陷：一是产品报废率高，加工后的高分子锻造件容易出现开裂，变形，表面微裂纹等问题；二是产品尺寸控制精度低，加工完成的试样往往不能保持加工完成瞬间的尺寸，回弹现象明显。
技术实现思路
1、基于以上事实与分析，本专利技术首次对高分子材料应用动态高速变形技术，对棒材聚甲醛进行单方向多次原位处理来制备高强度、高硬度聚甲醛棒材。该专利技术具有简单、节能、高效，还可保证产品产率等优点。
2、本专利技术的目的是提供一种具有高强度、高硬度聚甲醛材料及其制备方法。制备方法采用动态变形原位加工技术。
3、根据本申请的一个方面，提供一种高强度、高硬度的聚甲醛棒材，所述高强度、高硬度的聚甲醛棒材的直径为4～20mm，长度为30～200mm；
4、所述高强度、高硬度聚甲醛棒材的直径上限为20mm、19mm、18mm、17mm、16mm、15mm、14mm、13mm、12mm、11mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm；下限为4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm；
5、所述高强度、高硬度的聚甲醛棒材的长度上限为200mm、190mm、180mm、170mm、160mm、150mm、140mm、130mm、120mm、110mm、100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm；下限为30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm；
6、所述高强度、高硬度的聚甲醛棒材具有表面化的片状壳层结构；
7、所述壳层的厚度为20～200μm；所述壳层的厚度上限为200μm、190μm、180μm、170μm、160μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm；下限为20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm；
8、所述高强度、高硬度的聚甲醛棒材的拉伸强度为81～111.3mpa；
9、所述高强度、高硬度的聚甲醛棒材在15～35℃下显微硬度为14～18.2hv。
10、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的高强度、高硬度的聚甲醛棒材的制备方法，包括以下步骤：
11、采用动态变形原位加工技术，对聚甲醛棒材进行单方向多次处理，得到所述高强度、高硬度的聚甲醛棒材。
12、所述动态变形原位加工技术包括：
13、采用半球形刀具在一定自转角速度旋转的棒状聚甲醛材料表面进行滚动，同时半球形刀具沿被处理工件轴向运动，使材料表层产生形变。
14、所述动态变形原位加工技术的参数如下：
15、温度：25～70℃；
16、应变速率：101～104s-1；
17、变形应变量：0.0618～0.105；
18、单次的变形应变量：0.0075～0.013；
19、自转角速度：50～900rad/min。
20、计算方法：
21、
22、ε为变形量，r0为材料变形前厚度，r为材料变形后的厚度。
23、进一步地，温度的上限为70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃；下限为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃；
24、进一步地，应变速率的上限为104s-1、103s-1、102s-1；下限为101s-1、102s-1、103s-1；
25、进一步地，变形应变量上限为0.105、0.095、0.085、0.075、0.065；下限为0.0618、0.0718、0.0818、0.0918、0.105；
26、进一步地，单次的变形应变量上限为0.013、0.0125、0.012、0.0115、0.011、0.0105、0.01、0.0095、0.009、0.0085、0.008、0.0075；下限为0.0075、0.008、0.0085、0.009、0.0095、0.01、0.0105、0.011、0.0115、0.012、0.0125、0.013；
27、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的高强度、高硬度的聚甲醛棒材或上述的制备方法制备的高强度、高硬度的聚甲醛棒材的应用，其特征在于，用于机械、化工、仪表、汽车工业中。
28、本专利技术具有如下优点：
29、1、制备方法简单，可以大幅度降低能耗。本专利技术利用高速变形技术，制备方法简单，易于控制好变形工艺参数和变形温度。对目前传统的变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度、高硬度的聚甲醛棒材，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的聚甲醛棒材，其特征在于，
3.一种权利要求1或2任一项所述的高强度、高硬度的聚甲醛棒材的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
6.一种权利要求1或2任一项所述的高强度、高硬度的聚甲醛棒材或权利要求3～5任一项所述的制备方法制备的高强度、高硬度的聚甲醛棒材的应用，其特征在于，用于机械、化工、仪表、汽车工业中。
【技术特征摘要】
1.一种高强度、高硬度的聚甲醛棒材，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的聚甲醛棒材，其特征在于，
3.一种权利要求1或2任一项所述的高强度、高硬度的聚甲醛棒材的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，杨隽宇，王楠，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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