注塑必备，轻松认识POK，它凭什么替代POM和尼龙？

第一问：POK作为对人体健康无害的工程塑料，它具备怎样的特性？

POK聚酮，也被称为脂肪族聚酮，是唯一主链由纯碳构成的工程塑料，它由韩国晓星化学通过一氧化碳、烯烃（乙烯、丙烯）为原料交替共聚合成并成功商业化。POK在生产过程中只排放极少的二氧化碳，是一种不含有害物质，能通过FDA认证和饮用水相关认证的环保材料。它的碳骨架由一氧化碳和α-烯烃交替组成的线性紧密规整结晶结构，因此具备高结晶度，卓越的的耐冲击性，极佳的成型周期，良好的耐磨耗性能，低翘曲变形，优秀的弹性和韧性，优秀的耐化学性和气体阻隔性，非常好的水解稳定性、耐燃性和气体阻隔性。 

第二问：POK作为环保新型工程塑料，可以用在哪些领域？

由于POK的安全性，常用于替代POM用于食品传送带和净水器部件，另外高冲击韧性即使掉落也不会摔碎使其用于儿童玩具公仔和关节部件，头盔和运动配件；POK优异的耐冲击性能和出色的耐磨性能，被用于替代POM和PA用于降噪耐磨齿轮、脚轮、滑轮、阀门、连接器、传送带和弹簧元件等；POK优秀的耐化学腐蚀性、抗溶胀性和水解稳定性，使其用于水表、电子烟配件、化妆品配件、石油化工和污水处理等领域的管道和零件；POK对燃料和防冻液良好的耐受性能及优秀的绝缘性能，使其用于电池组件、燃油车配件及新能源汽车充电连接器等；POK良好的气体阻隔性和安全性，也被用于挤出生产各种食品薄膜；POK的低可萃取性和耐化学品性，可作为化妆品接触部件；POK还可用于高温蒸汽、辐射灭菌等医疗制品应用。这些注塑挤出规格的POK主要是三元共聚物，而使用湿式纺纱得到的高强度纤维则采用一氧化碳和乙烯交替共聚得到。 

第三问：为什么我们称POK是环保新型工程塑料，它在聚合时会释放多少二氧化碳？

POK的聚合工艺比其他聚合物的聚合工艺具备更低的二氧化碳释放量。POK为2.9Kg CO2 eq。而PA6 PA66 PBT PC POM依次为6.7,6.4,4.88,3.4,3.2 Kg CO2 eq。数据根据ISO14004指南进行分析，可以看出，POK基础树脂生产产生的二氧化碳（CO2）比PA66少61%，比PA6少46%，比POM少30%。而且POK不含甲醛，相比POM解决了制造过程中的VOC问题。另外因为POK主链上的羰基（C=O）结构这使其具备极佳的光降解性能，而且POK的合成的主要原料是大气中的污染物一氧化碳，因此可以说POK是一种环保新型高分子工程塑料。 

第四问：POK材料的短期耐热性能怎么样？能否用于高低温场景？

通过分析POK材料的DSC热流曲线图，可以得出POK的玻璃转化温度Tg为12℃，熔点Tm为222℃，结晶温度Tc为180℃左右。在0.45MPa和1.8MPa下，POK纯树脂的热变形温度分别为200℃和105℃左右，增强规格分别为215℃和210℃左右。维卡软化点反应的是材料的短期热机械性能，POK纯树脂和增强规格维卡软化点分别为195℃和210℃。另外POK在低温下也能较好的保持材料的机械性能，因此相比PA和POM在高低温切换的环境中更具优势。但是POK在持续高温环境下的热老化速度加快，可能会出现结晶度和力学性能下降的问题。

 第五问：POK和POM是同一种耐磨塑料吗？POK相比POM在齿轮应用中有什么独特的优势呢？

在塑料和塑料制品之间的无油润滑情况下，POK的磨耗相比POM和PA要低得多；POK相比POM具备更低的噪音和更好的耐磨性，具备更长的使用寿命；非增强规格的POK收缩各向同性，基本不发生翘曲，因此制成的齿轮和轴承等能很好的复制出模具尺寸，能很好的把控产品尺寸；相比POM注塑成型后可能需要二次调节尺寸或者回火，POK的延展性和成型稳定性使其成型后即可组装；另外POK良好的耐水解性，可以确保制成的零件在潮湿环境下也可以保持良好的机械性能。

但是材料的磨损影响因素很多，如：压力、表面粗糙度、速度、材料的硬度、有无润滑介质、磨损的对象等，POK耐磨的优势主要是在塑料和塑料制品之间的无油润滑。

 第六问：相比PA和PPO材质，POK的耐水解性具备什么优势？

POK树脂的吸湿性比PA低得多，它的平衡吸水率为0.5%，在水中的饱和吸水率为2.1%左右，因此相比PA，在不同湿度环境下更能保持稳定的尺寸和性能；POK在水环境中不会发生简单的水解断链，这是因为POK主链是碳-碳结构相比PA的酰胺键（-CONH-）更不易受到水分子的攻击；所以在水环境中，POK相比PA更稳定，不会因为吸湿而发生尺寸膨胀和强度下降等问题。

而PPO也有良好的耐水解性能，并具备比POK更低的吸收率和低收缩率，被更多的用于新能源光伏发电领域。

 第七问：POK的耐化学性较好，是否可以替代PTFE用于化工燃油领域呢？

得益于POK的双极性和半结晶形态，它也可以抵抗许多常见化学溶剂、酸碱、油脂的溶解和腐蚀； POK对溶剂如乙醇、丙酮、甲苯具备良好的阻隔性能，这使其用于管道、工业化学容器和其他包装应用；POK对流体碳氢化合物也有很好的阻隔抗渗透性能，如汽车燃料及其蒸汽，所以也可用于汽车燃料系统的油管等。另外POK的耐化学性也可用于电子烟配件，化妆品的喷雾阀门、喷雾泵弹簧、口红内管等。

PTFE作为耐化学塑料中的王者，对几乎所有的强酸、强碱和有机溶剂表现出极强的抵抗力。因此在严苛的耐化学环境中，还是优选PTFE或者PPS。

 第八问：POK的短期力学性能，相比POM和PA有什么优势呢？

POK材料在具备接近PA拉伸强度的情况下还具有优秀的抗冲击强度和断裂伸长率，POK的断裂伸长率在300%左右，相比PA66的50%，即使调湿处理后的250%，相比POM的30%，明显要高得多，这种不用调湿处理在韧性上明显的优势，使得POK可以替代部分PA材料，用于抵抗因为震动等导致的制品开裂和破损，提高产品的可靠性和使用寿命。

 第九问：POK的户外适应性表现如何，是可用于户外场景？

POK材料在宽广的温度范围内有很高的冲击性能，悬臂梁缺口冲击测试中在无缺口情况下是不断裂的，即使是在负40℃的寒冷和严苛情况下，不添加任何增韧剂也具备极高的户外耐寒性能；这是明显的优点相对于PA和POM材料。因此可用于汽车连接器、铁路配件、头盔等。

POK材料与许多热塑性聚合物一样，脂肪族聚酮在暴露于紫外线辐射下会发生降解，这会导致拉伸强度等机械性能出现大幅度下降，并带来严重的色彩变化。因此，在没有阳光照射防护的场景下，不建议户外使用通用标准级的POK聚合物。

 第十问：POK可以替代EVOH用于高阻隔包装薄膜领域吗？

POK中β晶型因堆叠方式不同具备更优的阻隔特性能，它能有效的阻隔水汽、氧气和油脂等物质的通过，它对气体和液体具有较低低渗透性；在食品包装领域，使用POK制成的薄膜能有效阻隔氧气和水汽进入包装内部，延长食品保质期，包持食品的新鲜和品质，另外对于防油的食品包装，POK的低油渗透性也能防止油脂渗出。EVOH乙烯-乙烯醇共聚物也具备良好的气体阻隔性能，并且对于氧气的阻隔性能，EVOH相比POK更高。

 第十一问：面对PFAS的环境与健康威胁，欧美实施了全面的“去氟”禁令及限制性法规，POK是否可用于替代氟塑料用于耐磨场景？

全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其优秀的耐磨、防油、防水、耐热特性，被大量应用于工业和生活应用场景。但是，这类被称为"永久化学品"的物质具有极强的环境持久性，可通过生物累积效应在人体内蓄积，显著增加致癌、免疫系统紊乱等健康风险，从而引起了人类的关注和限制。

POK具备同氟塑料接近的硬度、良好的耐水耐化学特性、极佳的抗冲击性能。通过不添加PTFE，而使用二硫化钼、UHMWPE和石墨等润滑剂，使其具备更高耐磨性和低摩擦系数，这些性能特征可与含氟传统产品相媲美，有助于减少摩擦、噪音、振动和热量积聚，在涉及啮合和极端磨损的应用场景中可以显著提高耐用性。这些应用场景包括但不限于齿轮、滑轮、铰链、叶轮、汽车零件、抽屉导轨和滚筒以及传送带等。 

第十二问：POK作为一款新型工程塑料，可以应用于电子消费品领域吗？

POK的记忆回弹性堪比PA12，但是比PA12具备更好的成本优势和成型周期；POK的韧性比PC好，并且相比PC更柔软，不会因为内应力而导致制品开裂；POK比PA66具有更低的湿度敏感性。它的这些特性非常适合于电子消费品种的耳机头带。

另外POK的低磨耗和消音性能，也可以替代POM材料用于机械键盘的轴套。

 第十三问：POK作为环保材料，是否可以用于食品接触领域？

POK无毒无味，对人体无害，可以通过食品/水源/人体接触以及医疗级认证，并且不含甲醛，释放的VOCs很少。

使用POK挤出的板棒型材，被机加工成各种零部件应用于食品自动化流水线上的传送带，用于传送肉类，果蔬等，目前被大幅度替代POM耐磨制件。

POK的高气体阻隔特性，也可用于最高级别的食品包装薄膜。

另外POK的耐水解性、不含甲醛、低吸水性，也大量用于水表、水阀、花洒、净水器配件等。

 第十四问：POK材料的阻燃性能怎么样？

POK聚合物的结构仅基于羰基和烯烃，因此燃烧后主要放出CO2和H2O，低烟密度，不会排放腐蚀性烟气，烟气毒性较低。POK纯树脂是UL94 HB阻燃等级，通过添加非矿物阻燃剂可以达到V-0等级。因为POK燃烧产生的水和积碳层覆盖在制品表面能够很好的隔绝氧气和热量，因此POK需要的阻燃剂负载量相对较低（PA的50%），就能够保证阻燃性和机械性能之间的良好平衡；阻燃规格POK树脂和增强规格的灼热丝可燃性指数分别为700℃和960℃。

 第十五问：POK的电性能是否可以满足电子电气应用？

POK表现出良好的电绝缘性能，它的介电强度和其他介电性能几乎不受水分的影响。POK的体积电阻为1E14，Ω.cm，表面电阻为1E17Ω，2mm下的介电强度为20KV/mm左右，介电常数为0.010左右，CTI指数600V。

 第十六问：POK作为新型工程塑料，使用经济性能怎么样？

作为使用者的主要关注项目，成本一直是选材的一个重点。POK树脂因为生产厂家少，价格一直比较平稳，相比其他工程塑料，如PA66、POM较大的价格波动，这也是其一大优势；另外随着PA和POM共聚的进一步国内产能的爆发，价格相对POK还是有比较大的优势；

但是POK的高结晶度，有助于缩短其成型周期，这能有效提高生产效率，降低生产成本。

另外POK纯树脂的密度为1.24介于POM和PA66之间，替代POM可以有效的降低制件的重量。

材料的回收使用价值也直接关系到材料的成本，POK的回料添加量建议控制在25%以内，虽然POK多次循环利用的性能损失很小，但实际使用中还是建议配比试验后再使用。 

第十七问：POK加工可以使用常规注塑机吗？有没有特殊要求？

POK聚酮的注塑建议使用螺杆长径比L/D在18:1到22:1之间，压缩比在1.75到2.5:1之间的标准螺杆；自由流动的止回环能将树脂过热的风险降到最低，应该避免使用带有混合段和限制流量的螺杆；喷嘴可使用常规或反向锥度的喷嘴，对于小型注塑机，强烈建议喷嘴孔尺寸大于4mm，并控制好喷嘴温度，这样可防止POK快速结晶，堵住喷嘴；加热部件建议使用容量足够的加热器和分离式热电偶。

第十八问：POK模具设计时需要注意哪些事项？

POK正常加工过程中不会释放腐蚀性物质，可以使用标准工具钢；POK注塑时可快速填充，因此需要大量排气，可使用0.008-0.013mm深度的排气槽；POK结晶速度快，因此使用全圆形的大尺寸的浇口可降低熔体的冷却速度（比POM浇口大25-50%，比PA66浇口大40-75%），在浇口末端建议按照冷料井，这可以保证流体的平稳；POK纯树脂的收缩率为1.5-1.6%，增强30规格为0.1-0.9%，模具温度有助于微调零件的尺寸。 

第十九问：POK注塑加工时的参数和注意事项有哪些？

POK材料注塑建议的最大含水量为0.2%，因此建议在90℃烘烤2小时，80℃烘烤3-4小时，虽然POK对水分不敏感，但也要保持干燥，以防止出现银纹、流水口或空洞等表面不良问题。

POK建议的熔体温度为235-250℃，尽量不要超过265℃，在温度范围的上限停留时间长会导致热降解和物理性能的损失，甚至在极端情况下，会导致交联和熔体粘度大幅增加。

通常5bar的背压即可实现均匀的熔体温度和一致的产品尺寸，但是使用彩色浓缩母粒时，需要10-15bar的背压才能使染料充分扩散，避免背压超过15bar。

螺杆的转速建议使用慢速到中速。射速建议中高速，如果需要较低的粘度来帮助零件填充，提高射速比提高熔体温度更有效。

POK的模具温度建议为60-80℃，当增强级POK需要更好的表面时，建议使用更高的模具温度，比如120℃以上。高温下的快速结晶可以改善填充效果、熔接痕和表面光洁度，并且对循环时间几乎没有影响。 

第二十问：POK挤出成型时的参数和注意事项有哪些？

POK挤出成型时建议干燥温度为70-80设施的，时间4-16小时。基础价的螺杆推荐使用传统标准单螺杆挤出机，这是因为POK是一种剪切敏感聚合物，它所受的的剪切力越小，聚合物熔体的质量越好。螺杆的长径比建议大于26，压缩比为2.5到3.0之间。挤出的熔体温度控制在220-235℃之间。 

第二十一问：POK材料的着色性能怎么样？

配色时也要按照正常注塑生产，发生异常时或结束生产后要立即清机，并将炮筒排空；POK生产时注塑机清机用材料推荐PCTG,高粘度PP，GPPS，HDPE等；POK着色时建议使用POK基材的色母粒，预造粒彩色POK，而不推荐使用色粉。 

第二十二问：为什么POK玻纤增强规格的表面浮纤比尼龙增强规格严重的多，有没有改善方案？

由于POK材料比热更低，结晶速度更快，这种快速的固化会导致增强级POK比增强级PA的产品表面更粗糙，浮纤也会更明显。

玻纤增强POK的表面效果可以通过如下方式改善：

模温的提高可以降低树脂的固化速度，从而使表面得到改善，推荐的模温范围为100-120℃，为了得到更好的表面模温甚至可以更高；

磨砂的模具表面可以隐藏玻纤增强POK的流痕，建议使用消费电子行业常用的单一喷砂模面。

使用磨碎玻纤或者短玻纤对POK表面的改善也有一定的帮助。

POKETONE X10系列使用的POK基础树脂和PA6具有一样的结晶温度（160℃），结晶温度的降低，会提高结晶时间，从而改善增强POK的表面效果。

建议的加工工艺：注塑速度大于50mm/sec，模具温度光面为100-120℃，磨砂面为60-80℃，射嘴温度为240-260℃，炮筒温度为220-240℃。

第二十三问：POK材料是导电抗静电规格用于特殊场景？

启富塑胶通过将POK材料和炭黑、碳纤维、碳纳米管等导电填料进行共混改性制得的导电防静电POK材料，不仅具备良好的导静电性能，还由于POK本身良好的耐磨性、耐水解性、高冲击性能，被广泛用于汽车、机械、纺织、电子电气、电器等领域。 

第二十四问：之前没有用过POK材料，有什么办法可以不开模具，小批量进行验证？

进行小批量验证的方式有开简易模具，3D打印和型材CNC加工，启富塑胶的POK板材、棒材和管件已经覆盖了本色和黑色、非增强和玻纤增强、加铁氟龙PTFE、硅油、防静电、导电等不同规格。棒材直径最大至210mm，板材厚度至高为220mm。目前机加工用POK板棒主要用于脚轮、轴承、传动轴、导向件、矿山机械衬板、食品加工输送带领域。