Войти
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Поли (оксиметилен) гликоль; полиметиленгликоль | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| ChemSpider |
|
| CompTox Dashboard (EPA ) | |
| Свойства | |
| Химическая формула | (CH 2O)n |
| Молярная масса | Переменная |
| Внешний вид | Бесцветное твердое вещество |
| Плотность | 1,41–1,42 г / см |
| Магнитная восприимчивость (χ) | -9,36 × 10 (SI, при 22 ° C) |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F ], 100 кПа). | |
 N (что такое ?) | |
| Ссылки на ink | |
Зажимы Keck из полиоксиметилена Полиоксиметилен (POM ), также известный как ацеталь, полиацеталь и полиформальдегид, представляет собой технический термопласт, используемый в прецизионных деталях, требующих высокой жесткости, низкое трение и отличная стабильность размеров. Как и многие другие синтетические полимеры, он производится разными химическими компаниями с немного разными формулами и продается по-разному под такими названиями a s Delrin, Kocetal, Ultraform, Celcon, Ramtal, Duracon, Kepital, Polypenco и Hostaform .
POM отличается высокой прочностью, твердостью и жесткостью до −40 ° C. ПОМ по своей природе является непрозрачным белым из-за его высококристаллического состава, но он доступен во всех цветах. ПОМ имеет плотность 1,410–1,420 г / см.
Типичные области применения литьевого ПОМ включают высокопроизводительные инженерные компоненты, такие как малые шестерни, оправы для очков, мяч подшипники, крепления лыж, крепежные детали, пистолеты, рукоятки ножей и системы замков. Материал широко используется в автомобильной индустрии бытовой электроники.
Полиоксиметилен был открыт Германом Штаудингером, немецким химиком, получившим Нобелевскую премию 1953 года Премия по химии. Он изучал полимеризацию и структуру ПОМ в 1920-х годах, исследуя макромолекулы, которые он охарактеризовал как полимеры. Из-за проблем с термостабильностью ПОМ в то время не продавалось.
Примерно в 1952 году химики-исследователи из DuPont синтезировали версию ПОМ, а в 1956 году компания подала заявку на патентную защиту гомополимера. DuPont считает Р. Н. Макдональда изобретателем высокомолекулярного ПОМ. В патентах MacDonald и соавторов описано получение высокомолекулярного полуацетал -концевого (~ O-CH 2 OH) ПОМ, но они не обладают достаточной термостойкостью, чтобы быть коммерчески жизнеспособными. Изобретателем термостабильного (и, следовательно, полезного) гомополимера ПОМ был Стивен Дал Ногаре, который обнаружил, что реакция полуацетальных концов 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 Delrin в Паркерсбурге, Западная Вирджиния. В том же 1960 году Celanese завершила собственное исследование. Вскоре после этого в рамках ограниченного партнерства с Франкфурт фирмой Hoechst AG был построен завод в Кельстербах, Гессен ; оттуда, начиная с 1962 года, производился Celcon, а годом позже к нему присоединилась Hostaform. Оба продукта остаются в производстве под эгидой Celanese и продаются как части группы продуктов, которая теперь называется Hostaform / Celcon POM.
Для производства гомополимерных и сополимерных версий ПОМ используются различные производственные процессы.
Чтобы получить полиоксиметилен гомополимер, должен быть образован безводный формальдегид. Основной метод заключается в реакции водного формальдегида со спиртом с образованием гемиформала, дегидратации смеси гемиформал / вода (либо экстракцией, либо вакуумной перегонкой ) и высвобождение формальдегида путем нагревания гемиформала. Затем формальдегид полимеризуется с помощью анионного катализа, и полученный полимер стабилизируется реакцией с уксусным ангидридом. Из-за производственного процесса поперечные сечения большого диаметра могут иметь выраженную пористость по средней линии. Типичный пример - Делрин DuPont.
Сополимер полиоксиметилена заменяет около 1–1,5% групп -CH 2 O- на -CH 2CH2O-.
Для получения сополимера полиоксиметилена формальдегид обычно превращается в триоксан (в частности, 1,3,5-триоксан, также известный как триоксин). Это осуществляется кислотным катализом (либо серной кислотой, либо кислотными ионообменными смолами ) с последующей очисткой триоксана дистилляцией и / или экстракцией для удаления воды. и другие активные водородсодержащие примеси. Типичными сополимерами являются Hostaform от Celanese и Ultraform от BASF.
. Сомономером обычно является диоксолан, но оксид этилена тоже можно использовать. Диоксолан образуется в результате реакции этиленгликоля с водным формальдегидом над кислотным катализатором. Также можно использовать другие диолы.
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 должен быть деактивирован, а полимер стабилизирован гидролизом в расплаве или растворе для удаления нестабильных концевых групп.
Стабильный полимер смешивают в расплаве с добавлением термических и окислительных стабилизаторов и, возможно, смазок и различных наполнителей.
ПОМ поставляется в гранулированной форме, и ему можно придать желаемую форму путем приложения тепла и давления. Двумя наиболее часто используемыми методами формования являются литье под давлением и экструзия. Ротационное формование и выдувное формование также возможно.
Типичные области применения литого под давлением ПОМ включают высокопроизводительные инженерные компоненты (например, зубчатые колеса, лыжные крепления, йойо, застежки, системы замков). Материал широко используется в автомобильной промышленности и бытовой электронике. Существуют специальные марки, которые обеспечивают более высокую механическую вязкость, жесткость или низкое трение / износостойкость.
ПОМ обычно экструдируют в виде непрерывных отрезков круглого или прямоугольного сечения. Эти секции можно отрезать по длине и продавать как пруток или лист для обработки.
При поставке в виде экструдированного прутка или листа POM может обрабатываться с использованием традиционных методов, таких как токарная обработка, фрезерование, сверление и т. Д. Эти методы лучше всего использовать там, где экономика производства не требует затрат переработки расплава. Материал легко режется, но требует острых инструментов с большим задним углом. Использование растворимой смазки для резки не обязательно, но рекомендуется.
Листы POM можно аккуратно и точно разрезать с помощью инфракрасного лазера, например, в лазерном резаке CO 2.
Поскольку материалу не хватает жесткости большинства металлов, следует соблюдать осторожность при использовании легкого зажима сил и достаточной опоры для обрабатываемой детали.
Как и в случае со многими полимерами, подвергнутый механической обработке ПОМ может иметь нестабильные размеры, особенно в случае деталей с большими вариациями толщины стенок. Рекомендуется, чтобы такие функции были «спроектированы», например добавив филе или укрепив ребра. Альтернативой является отжиг предварительно обработанных деталей перед окончательной чистовой обработкой. Основное правило заключается в том, что небольшие детали, обработанные из POM, меньше деформируются.
ПОМ обычно очень трудно склеивать, поскольку сополимер обычно хуже реагирует на обычные адгезивы, чем гомополимер. Для улучшения сцепления были разработаны специальные процессы и обработки. Обычно эти процессы включают травление поверхности, обработку пламенем с использованием специальной грунтовки / адгезивной системы или механическое истирание.
В типичных процессах травления используется хромовая кислота при повышенных температурах. DuPont использует запатентованный процесс обработки гомополимера ацеталя, называемый сатинизацией, который создает шероховатость поверхности, достаточную для микромеханического сцепления. Есть также процессы с участием кислородной плазмы и коронного разряда. Чтобы получить высокую прочность 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.
После подготовки поверхности, для склеивания можно использовать ряд клеев. К ним относятся эпоксидные смолы, полиуретаны и цианоакрилаты. Эпоксидные смолы показали прочность на сдвиг 150–1 050 фунтов на квадратный дюйм (1000–7 200 кПа). Цианакрилаты полезны для приклеивания к металлу, коже, резине, хлопку и другим пластмассам.
Сварка растворителем обычно неэффективна для ацеталевых полимеров из-за превосходной стойкости ацетала к растворителям.
Термическая сварка различными методами успешно применяется как для гомополимера, так и для сополимера.
Воздействие хлора на водопроводный стык из ацеталевой смолы Ацеталевые смолы чувствительны к кислотный гидролиз и окисление такими агентами, как минеральная кислота и хлор. Гомополимер ПОМ также подвержен щелочному воздействию и более подвержен разложению в горячей воде. Таким образом, низкий уровень хлора в питьевой воде (1–3 ppm) может быть достаточным, чтобы вызвать растрескивание под воздействием окружающей среды - проблему, с которой сталкиваются как в США, так и в Европе в системах бытового и коммерческого водоснабжения. Неисправные молдинги наиболее чувствительны к растрескиванию, но нормальные молдинги могут разрушиться, если вода горячая. И гомополимер, и сополимер ПОМ стабилизированы для смягчения этих типов деградации.
В химии, хотя полимер часто подходит для большинства изделий из стекла, он может потерпеть катастрофическое повреждение. Примером этого может быть использование полимерных зажимов на горячих участках стеклянной посуды (таких как соединение колба с колонкой, колонка с головкой или головка 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. Отказ в последнем случае может произойти из-за, казалось бы, незначительного воздействия на хорошо герметизированные соединения, причем без предупреждения и быстро (компонент расколется или развалится). Это может быть серьезной опасностью для здоровья, так как стекло может расколоться или разбиться. Здесь более подходящим выбором может быть ПТФЭ или высококачественная нержавеющая сталь.
Кроме того, ПОМ может иметь нежелательные характеристики при сжигании. Пламя не самозатухающее, почти не выделяет дыма, а синее пламя может быть почти невидимым при окружающем свете. При сжигании также выделяется газ формальдегид, который раздражает ткани носа, горла и глаз.
