Delrin® 100ST 是美国杜邦公司生产的超韧级均聚甲醛(POM)材料,属于 Delrin® 系列中的高性能型号。其核心优势在于通过分子结构优化和特殊改性技术,在保持均聚 POM 高强度、高刚性的基础上,显著提升了抗冲击性能和耐疲劳性,尤其适用于对韧性要求严苛的高负载场景。以下从物性参数、应用领域及加工特性三个维度展开说明:
一、核心物性参数基础物理性能
熔点:175℃(均聚 POM 典型值),热变形温度(1.8MPa)65℃,长期使用温度范围 - 40℃至 100℃。
线性膨胀系数:9.9×10⁻⁵ m/m・℃(-40~29℃),适合对温度敏感的精密部件。
密度:1.34 g/cm³,略低于金属(如铝),但具有接近金属的硬度和刚性。
结晶度:高结晶性结构(约 75%-85%),赋予其优异的尺寸稳定性(成型收缩率 1.2%-1.4%)和抗蠕变性。
热性能:
机械性能
缺口 Izod 冲击强度:23℃时 901 J/m,-40℃时 249 J/m,远超普通 POM(如 100P 的 500 J/m)。
拉伸冲击强度:1590 kJ/m²(ASTM D1822),可承受高频次动态载荷。
拉伸强度:64 MPa(断裂强度,ASTM D638),显著高于共聚 POM(通常 40-50 MPa)。
冲击强度:
硬度:洛氏硬度 R 105,M 58,兼具刚性与表面耐磨性。
化学与电性能
耐化学性:耐汽油、润滑油、中性溶剂及多数化学品,但需避免接触强酸强碱。
电绝缘性:体积电阻率 2.3×10¹⁴ Ω・cm,介电常数 4.1(10²~10⁶ Hz),适合电气部件。
加工特性
流动性:高粘度树脂,适合较易充填的模具,熔体温度建议控制在 190-220℃,避免超过 230℃导致分解。
干燥要求:建议在 80℃下干燥 2-4 小时,含水率需低于 0.2% 以防止成型缺陷。
脱模特性:需设计足够的脱模斜度(0.5°-1.5°),并使用脱模剂辅助以减少粘模风险。
二、典型应用领域(一)汽车工业传动系统:
车窗升降齿轮、座椅调节齿轮:利用其高韧性和耐疲劳性,替代金属齿轮以降低噪音并延长寿命。
油门踏板连接杆、门锁锁紧机构:在承受频繁机械应力的保持抗冲击性能。
内饰与功能件:
安全带扣、天窗滑块:通过高刚性和低摩擦系数确保操作顺滑,且耐紫外线老化。
(二)工业机械高负载传动部件:
齿轮、轴承座、同步带轮:在无润滑或少油环境下,其自润滑性(摩擦系数 0.1-0.3)和耐磨性能(比尼龙高 3-5 倍)显著优于传统材料。
泵体叶轮、阀门阀芯:耐水和耐化学腐蚀特性使其适用于流体控制系统。
精密仪器:
流量计叶轮、光学设备导轨:尺寸稳定性(公差 ±0.02mm)满足高精度需求。
(三)消费电子与智能家居智能锁具:
微型行星齿轮箱:在智能锁电机传动中,100ST 的抗冲击性可避免低温环境下的齿轮断裂,通过超声波焊接实现一体化封装。
家电部件:
洗衣机排水阀阀芯、微波炉门扣:耐潮湿和耐疲劳性确保长期使用可靠性。
(四)医疗器械手术器械:
牙科工具手柄、轮椅轴承:医用级 100ST(符合 ISO 10993 生物相容性标准)可耐受高温蒸汽消毒(121℃),且超低挥发性(VOC 排放 < 8 mg/kg)满足洁净室要求。
(五)其他高韧性场景运动器材:滑雪板固定器部件、自行车变速齿轮,在 - 40℃低温下仍保持抗冲击性能。
包装机械:食品级 100ST 用于输送带齿轮,符合 FDA 认证,耐油脂且无异味释放。
三、加工与设计建议注塑工艺
温度控制:料筒温度 190-210℃(后段 170-180℃),模温 80-100℃以减少内应力。
压力与速度:注射压力 70-120 MPa,保压力为注射压力的 70%-90%,射速中等(50-100 mm/s)以避免喷射纹。
模具设计:采用热流道系统(温度 190-200℃),浇口尺寸为制品厚度的 60%-70%,并设置排气槽(深度 0.01-0.02 mm)。
改性与替代方案
增强版本:若需更高耐热性,可选择 Delrin® 500AF(添加 20% PTFE),长期使用温度提升至 120℃。
金属替代:在负载要求不极端的场景下,100ST 可替代黄铜、铝等金属,减重 30%-50% 并降低成本。
注意事项
降解风险:避免熔体温度超过 230℃或滞留时间过长(>20 分钟),否则可能释放甲醛气体并导致性能劣化。
环境适应性:户外应用需添加紫外线吸收剂(如 Delrin® 127UV)以防止老化脆化。
四、市场定位与竞争优势相较于其他工程塑料,100ST 的核心竞争力在于高强度、高韧性与加工经济性的平衡:
对比尼龙(PA):吸水率(0.85%)低 5-10 倍,尺寸稳定性更优,且无需水煮调湿处理。
对比共聚 POM:拉伸强度高 30%-50%,耐疲劳性提升 2-3 倍,适用于动态载荷场景。
对比金属:成本降低 40%-60%,且可通过注塑实现复杂结构一体化成型,减少组装工序。
杜邦官方数据显示,100ST 在汽车齿轮应用中的疲劳寿命(10⁶周期)是普通 POM 的 2 倍,与金属齿轮相当,而成本仅为金属的 1/3。
五、行业应用案例福特汽车座椅头枕驱动螺母:采用 100ST 制造的驱动螺母,在满足后向冲击载荷刚度要求的减重 15%,并通过 UL 94 HB 阻燃认证。
智能锁电机齿轮箱:某品牌智能锁采用 100ST 微型齿轮箱,在 - 30℃低温测试中,齿轮抗冲击性能较尼龙提升 40%,且噪音降低 10 dB。
通过以上特性,Delrin® 100ST 已成为替代金属、优化产品性能的材料,尤其在汽车轻量化、智能家居精密传动等领域具有性。其超低挥发性(VOC 排放 < 8 mg/kg)和环保合规性(如 RoHS、REACH)巩固了在高端制造市场的地位。