Полиоксиметилен ( ПОМ ), также известный как ацеталь , [ 4 ] полиацеталь и полиформальдегид — это инженерный термопласт, используемый в прецизионных деталях, требующих высокой жесткости , низкого трения и превосходной стабильности размеров. ПОМ с короткой цепью (длина цепи от 8 до 100 повторяющихся единиц) также более известен как параформальдегид (PFA). Как и многие другие синтетические полимеры , полиоксиметилены производятся разными химическими фирмами с немного разными формулами и продаются под разными названиями, такими как Delrin, Kocetal, Ultraform, Celcon, Ramtal, Duracon, Kepital, Polypenco, Tenac и Hostaform.
ПОМ отличается высокой прочностью, твердостью и жесткостью до −40 °C. ПОМ по своей природе имеет непрозрачный белый цвет из-за его высококристаллического состава, но может производиться в различных цветах. [ 1 ] ПОМ имеет плотность 1,410–1,420 г/см. 3 . [ 5 ]
Примерно в 1952 году химики-исследователи компании DuPont синтезировали версию ПОМ. [ 9 ] а в 1956 году компания подала заявку на патентную защиту гомополимера . [ 10 ] забывая упомянуть в патенте термин «сополимер» , открывая тем самым дорогу конкурентам. Компания DuPont считает Р. Н. Макдональда изобретателем высокомолекулярного ПОМ. [ 11 ] Патенты Макдональда и его коллег описывают получение высокомолекулярного ПОМ с концевыми полуацетальными группами (~O-CH 2 OH), [ 12 ] но им не хватает достаточной термической стабильности, чтобы быть коммерчески жизнеспособными. Изобретателем термостабильного (и, следовательно, полезного) гомополимера ПОМ был Стивен Даль Ногаре, [ 13 ] которые обнаружили, что реакция концов полуацеталя с уксусным ангидридом превращает легко деполимеризуемый полуацеталь в термически стабильный, перерабатываемый в расплаве пластик.
В 1960 году компания DuPont завершила строительство завода по производству собственной версии ацеталевой смолы под названием Делрин в Паркерсбурге, США . [ 14 ] Также в 1960 году Celanese завершила собственное исследование. Вскоре после этого в рамках ограниченного товарищества с франкфуртской фирмой Hoechst AG был построен завод в Кельстербахе , Гессен ; оттуда Celcon производился начиная с 1962 года, [ 15 ] . Hostaform год спустя к нему присоединилась Оба продукта продолжают производиться под эгидой Celanese и продаются как часть группы продуктов, которая теперь называется Hostaform/Celcon POM .
Чтобы сделать гомополимер полиоксиметилена , безводный формальдегид необходимо получить . Основным методом является реакция водного формальдегида со спиртом с образованием гемиформаля , дегидратация смеси гемиформаль/вода (путем экстракции или вакуумной перегонки ) и высвобождение формальдегида путем нагревания гемиформаля. Формальдегид затем полимеризуется посредством анионного катализа , а полученный полимер стабилизируется реакцией с уксусным ангидридом . Из-за производственного процесса поперечные сечения большого диаметра могут иметь выраженную пористость по центральной линии. [ 16 ] Типичным примером является Delrin от DuPont.
Сомономером обычно является диоксолан , но оксид этилена также можно использовать . Диоксолан образуется в результате реакции этиленгликоля с водным формальдегидом на кислотном катализаторе. Другие диолы также могут быть использованы.
Триоксан и диоксолан полимеризуются с использованием кислотного катализатора, часто эфирата трифторида бора , BF 3 OEt 2 . Полимеризация может происходить в неполярном растворителе (в этом случае полимер образуется в виде суспензии) или в чистом триоксане (например, в экструдере). После полимеризации кислотный катализатор необходимо дезактивировать, а полимер стабилизировать путем гидролиза в расплаве или растворе для удаления нестабильных концевых групп.
Стабильный полимер компаундируется в расплаве с добавлением термических и окислительных стабилизаторов и, при необходимости, смазок и различных наполнителей.
Типичными областями применения литого ПОМ являются высокопроизводительные инженерные компоненты (например, зубчатые колеса, лыжные крепления, йойо , крепления, системы замков). Материал широко используется в автомобильной промышленности и производстве бытовой электроники. Существуют специальные марки, которые обладают более высокой механической прочностью, жесткостью или низким коэффициентом трения/износа.
ПОМ обычно экструдируется в виде непрерывных отрезков круглого или прямоугольного сечения. Эти секции можно обрезать по длине и продавать в виде стержней или листов для механической обработки.
ПОМ – это твердый пластик, который нельзя склеить, но можно соединить с ПОМ путем плавления. Расплавленный ПОМ не прилипает к стальным инструментам, использованным для его формования. [ 19 ] [ 20 ]
Плотность
1.41
кг/дм3
Температура плавления
165
°С
Удельная теплоемкость
1500
Дж/кг/К
Удельная теплопроводность
от 0,31 до 0,37
Вт/м/К
Коэффициент теплового расширения
12
ppm/К
ПОМ — относительно прочный пластик, почти такой же прочный, как эпоксидная смола или алюминий, но немного более гибкий:
ПОМ представляет собой прочный и твердый пластик, примерно такой же прочный, как и пластики, и поэтому конкурирует, например, с эпоксидными смолами и поликарбонатами .
Цена ПОМ примерно такая же, как и у эпоксидной смолы.
Между ПОМ и эпоксидными смолами есть два основных различия:
эпоксидная смола представляет собой двухкомпонентную смолу, которую можно отливать и прилипать ко всему, к чему прикасается,
в то время как ПОМ можно отливать в расплавленном состоянии и он практически ни к чему не прилипает.
Эпоксидную смолу можно использовать при температуре до 180°C. ПОМ можно использовать длительно до 80°С, кратковременно до 100°С.
Эпоксидные смолы часто используются с армированием стекловолокном , но для ПОМ это неприемлемо, поскольку он не прилипает к стекловолокну.
Эпоксидным смолам требуется время для отверждения, а ПОМ полностью созревает, как только остынет.
ПОМ имеет очень небольшую усадку: от 165°C до 20°C он дает усадку всего на 0,17%.
При поставке в виде экструдированного прутка или листа ПОМ можно обрабатывать традиционными методами, такими как токарная обработка, фрезерование, сверление и т. д. Эти методы лучше всего использовать там, где экономика производства не оправдывает затрат на обработку расплава. Материал легко режется, но требует острых инструментов с большим задним углом. Использование растворимой смазочно-охлаждающей жидкости не обязательно, но рекомендуется.
Листы ПОМ можно аккуратно и аккуратно разрезать с помощью инфракрасного лазера, например, с помощью CO 2 лазерной резки .
Поскольку материалу не хватает жесткости, как большинству металлов, следует позаботиться о том, чтобы использовать легкие зажимные усилия и достаточную поддержку заготовки.
Как и в случае со многими полимерами, обработанный ПОМ может быть нестабильным по размерам, особенно в случае деталей, толщина стенок которых сильно различается. Рекомендуется «продумать» такие особенности, например, добавив скругления или укрепив ребра. Альтернативой является отжиг предварительно обработанных деталей перед окончательной отделкой. Эмпирическое правило заключается в том, что, как правило, небольшие компоненты, изготовленные из POM, меньше деформируются.
ПОМ обычно очень трудно склеивать, причем сополимер обычно хуже реагирует на обычные клеи, чем гомополимер. [ 23 ] Для улучшения сцепления были разработаны специальные процессы и обработки. Обычно эти процессы включают травление поверхности, обработку пламенем , использование специальной системы грунтовка/клей или механическое истирание.
Типичные процессы травления включают хромовую кислоту при повышенных температурах. DuPont использует запатентованный процесс обработки гомополимера ацеталя, называемый сатинированием, который создает шероховатость поверхности, достаточную для микромеханического соединения. Имеются также процессы с участием кислородной плазмы и коронного разряда. [ 24 ] [ 25 ] Чтобы добиться высокой прочности соединения без использования специальных инструментов, обработки или придания шероховатости, можно использовать клей для призм Loctite 401 в сочетании с грунтовкой для призм Loctite 770, чтобы получить прочность соединения ~ 1700 фунтов на квадратный дюйм. [ 23 ]
После подготовки поверхности для склеивания можно использовать ряд клеев. К ним относятся эпоксидные смолы , полиуретаны и цианакрилаты . Эпоксидные смолы показали давление 150–1050 фунтов на квадратный дюйм (1000–7200 кПа). [ 23 ] прочность на сдвиг. Цианоакрилаты полезны для склеивания с металлом, кожей, резиной, хлопком и другими пластиками.
Перьевая ручка с корпусом и колпачком из полиоксиметилена. Механические передачи , скользящие и направляющие элементы, детали корпуса, пружины , цепи , винты , гайки, крыльчатки вентиляторов, детали насосов, корпуса клапанов.
Автомобиль: датчик уровня топлива, переключатель света/управления/комбинированный переключатель (включая переключатель света и указателя поворота), электрические стеклоподъемники, системы блокировки дверей, шарнирно-сочлененные корпуса.
Модель: модели железнодорожных деталей, таких как тележки (тележки) и поручни (рули). ПОМ более прочный, чем АБС , имеет яркие полупрозрачные цвета и не подлежит покраске.
Ручки: используется в качестве материала для корпусов и колпачков ручек.
Спорт: аксессуары для пейнтбола. Его часто используют для обработки деталей пейнтбольных маркеров, для которых не требуется прочность алюминия, таких как ручки и возвратно-поступательные болты. ПОМ также используется в оружии для страйкбола для снижения шума поршня.
Лонгбординг : материал шайб для скользящих перчаток помогает гонщику коснуться дороги и опереться на руку, чтобы замедлить скорость, остановиться или выполнить трюки.
Хлорная атака сантехнического соединения ацеталевой смолы
Ацетальные смолы чувствительны к кислотному гидролизу и окислению такими агентами, как минеральная кислота и хлор . [ 35 ] Гомополимер ПОМ также чувствителен к щелочному воздействию и более подвержен разложению в горячей воде. Таким образом, низкие уровни хлора в питьевой воде (1–3 ppm) могут быть достаточными, чтобы вызвать растрескивание под воздействием окружающей среды - проблему, с которой сталкиваются как в США, так и в Европе в бытовых и коммерческих системах водоснабжения. Дефектные молдинги наиболее чувствительны к растрескиванию, но обычные молдинги могут пострадать от горячей воды. И гомополимер, и сополимер ПОМ стабилизированы для смягчения этих типов деградации.
В химических приложениях, хотя полимер часто подходит для большинства работ по изготовлению стеклянной посуды, он может выйти из строя. Примером этого может быть использование полимерных зажимов на горячих участках стеклянной посуды (таких как соединение колбы с колонкой, колонки с головкой или головки с конденсатором во время дистилляции). Поскольку полимер чувствителен как к хлору, так и к кислотному гидролизу, он может очень плохо работать при воздействии химически активных газов, особенно хлористого водорода ( HCl ). Неисправности в этом последнем случае могут произойти при, казалось бы, незначительном воздействии хорошо загерметизированных соединений и происходят внезапно и быстро (компонент расколется или развалится). Это может представлять серьезную опасность для здоровья, так как стекло может открыться или разбиться. В этом случае более подходящим выбором может быть ПТФЭ или высококачественная нержавеющая сталь.
Кроме того, ПОМ может иметь нежелательные свойства при горении. Пламя не самозатухает, практически не дает дыма, а синее пламя может быть почти невидимым при окружающем освещении. При горении также выделяется газ формальдегид , который раздражает ткани носа, горла и глаз.
^ US 2998409 , Nogare, Stephen Dal & Punderson, John Oliver, «Полиоксиметиленкарбоксилаты с улучшенной термической стабильностью», опубликован 29 августа 1961 г., передан EI Du Pont de Nemours and Co.
^ US5344911A , Ямамото, Каору; Маэда, Нагайоши и Камия, Макото и др., «Способ производства полиоксиметиленового сополимера с уменьшенным количеством нестабильных концевых групп», выпущено 6 сентября 1994 г.
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: ab8bd1a84624ea6b56a5d39471819483__1722613740 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ab/83/ab8bd1a84624ea6b56a5d39471819483.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Polyoxymethylene - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)
