Beskrivning av Pom (acetal) -xyh plast

Polyoxymetylen (POM), även känd som acetal, polyacetal och polyformaldehyd, är en teknisk termoplast som används i precisionsdelar som kräver hög styvhet, låg friktion och utmärkt dimensionell stabilitet. Liksom med många andra syntetiska polymerer produceras den av olika kemiska företag med något olika formler och säljs olika med namn som Delrin, Celcon, Duracon och Hostaform.

Typiska applikationer för injektionsmeddelad POM inkluderar högpresterande tekniska komponenter som små växelhjul, kullager, skidbindningar, fästelement, knivhandtag och låssystem. Materialet används allmänt inom bil- och konsumentelektronikindustrin. M16 -gevärets lager och andra delar är gjorda av det.

Polyoxymetylen upptäcktes av Hermann Staudinger, en tysk kemist som fick Nobelpriset 1953 i kemi. Han hade studerat polymerisationen och strukturen för POM på 1920 -talet medan han forskade på makromolekyler, som han karakteriserade som polymerer. På grund av problem med termisk stabilitet kommersialiserades inte POM vid den tiden.

Cirka 1952 -forskningskemister vid DuPont syntetiserade en version av POM, och 1956 ansökte företaget om patentskydd av homopolymeren. DuPont krediterar RN MacDonald som uppfinnare av POM med hög molekylvikt. Patent av MacDonald och kollegor beskriver beredningen av hemiacetal med hög molekylvikt (~ O-CH2OH) avslutade POM, men dessa saknar tillräcklig termisk stabilitet för att vara kommersiellt hållbar. Uppfinnaren av en värmestabil (och därför användbar) POM-homopolymer var Dal Nagore, som upptäckte att reagera hemiacetaländarna med ättiksyraanhydrid omvandlar den lätt depolymeriserbara hemiacetal till en termiskt stabil, smält bearbetbar plast.

Dupont avslutade byggandet av en anläggning för att producera sin egen version av acetal harts, med namnet Delrin i Parkersburg, West Virginia, 1960. Även 1960 avslutade Celanese sin egen forskning. Strax därefter, i ett begränsat partnerskap med Frankfurt -företaget Hoechst AG, byggdes en fabrik i Kelsterbach, Hessen; Därifrån producerades Celcon från och med 1962, med Hostaform som anslöt sig till det ett år senare. Båda förblir i produktion under Celanese -regi och säljs som delar av en produktgrupp som nu kallas hostaform/celcon pom

Olika tillverkningsprocesser används för att producera homopolymer- och sampolymerversioner av POM.

Homopolymer

För att göra polyoximetylenhomopolymer måste vattenfri formaldehyd genereras. Den huvudsakliga metoden är genom reaktion av den vattenhaltiga formaldehyden med en alkohol för att skapa en hemiformal, uttorkning av den hemiformala/vattenblandningen (antingen genom extraktion eller vakuumdestillation) och frisättning av formaldehyden genom att värma hemiformal. Formaldehyden polymeriseras sedan genom anjonisk katalys och den resulterande polymeren stabiliserad genom reaktion med ättiksyraanhydrid. Ett typiskt exempel är DuPont's Delrin.

Sampolymer

För att göra polyoximetylensampolymer omvandlas formaldehyd i allmänhet till trioxan (specifikt 1,3,5-trioxan, även känd som trioxin). Detta görs genom syrakatalys (antingen svavelsyra eller sura jonbyteshartser) följt av rening av trioxan genom destillation och/eller extraktion för att avlägsna vatten och andra aktivt väteinnehållande föroreningar. Typiska sampolymerer är hostaform från Ticona och UltraForm från BASF.

Medmonomern är vanligtvis dioxolan men etenoxid kan också användas. Dioxolan bildas genom reaktion av etylenglykol med vattenhaltig formaldehyd över en syrakatalysator. Andra dioler kan också användas.

Trioxan och dioxolan polymeriseras med användning av en syrakatalysator, ofta bor trifluorideterat, BF3 OET2. Polymerisationen kan äga rum i ett icke-polärt lösningsmedel (i vilket fall polymeren bildas som en uppslamning) eller i snygg trioxan (t.ex. i en extruder). Efter polymerisation måste den sura katalysatorn inaktiveras och polymeren stabiliseras genom smält- eller lösningshydrolys för att avlägsna de instabila slutgrupperna.

Stabil polymer smälter sammansatt, tillsätter termiska och oxidativa stabilisatorer och valfritt smörjmedel och diverse fyllmedel.

Tillverkning

POM levereras i en granulerad form och kan formas till önskad form genom att applicera värme och tryck. De två vanligaste formningsmetoderna som används är formsprutning och strängsprutning. Rotationsgjutning och blåsgjutning är också möjliga.

Typiska applikationer för injektionsmeddelad POM inkluderar högpresterande tekniska komponenter (t.ex. växelhjul, skidbindningar, fästelement, låssystem) och materialet används allmänt inom bil- och konsumentelektronikindustrin. Det finns speciella kvaliteter som erbjuder högre mekanisk seghet, styvhet eller låg friktion/ slitegenskaper.

POM extruderas vanligtvis som kontinuerliga längder av runda eller rektangulära sektion. Dessa sektioner kan skäras till längd och säljas som stång eller ark för bearbetning.

Bearbetning

När den levereras som extruderad bar eller ark, kan POM bearbetas med traditionella metoder som vändning, fräsning, borrning etc. Dessa tekniker används bäst där produktionsekonomi inte förtjänar utgifterna för smältbehandling. Materialet är fritt skärande, men kräver skarpa verktyg med hög clearance-vinkel. Användningen av lösligt skärande smörjmedel är inte nödvändig utan rekommenderas.

Eftersom materialet saknar styvheten hos de flesta metaller, bör man se till att använda lätta klämkrafter och tillräckligt stöd för arbetsstycket.

Maskinbearbetad POM kan vara dimensionellt instabil, särskilt med delar som har stora variationer i väggtjocklekar. Det rekommenderas att sådana funktioner är "utformade" t.ex. genom att lägga till filéer eller stärka revben. Glödgning av förprovade delar före slutbehandling är ett alternativ. En tumregel är att i allmänhet lider små komponenter bearbetade i POM av mindre vridning.

Bindning

POM är vanligtvis mycket svårt att binda. Särskilda processer och behandlingar har utvecklats för att förbättra bindningen. Vanligtvis involverar dessa processer ytetsning, flambehandling eller mekanisk nötning.

Typiska etsningsprocesser involverar kromsyra vid förhöjda temperaturer. DuPont har en patenterad process för behandling av acetal homopolymer som kallas satinisering som skapar förankringspunkter på ytan, vilket ger ett lim att ta tag i. Det finns också processer som involverar syreplasma och koronautlopp. [6] [7]

När ytan är beredd kan ett antal lim användas för bindning. Dessa inkluderar epoxier, polyuretaner och cyanoakrylater. Epoxier har visat 150-500 psi skjuvhållfasthet på mekaniskt slitna ytor och 500-1000 psi på kemiskt behandlade ytor. Cyanoakrylater är användbara för bindning till metall, läder, gummi och annan plast.

Solventsvetsning är vanligtvis misslyckad med acetalpolymerer på grund av det utmärkta lösningsmedelsresistensen hos acetal.

Termisk svetsning genom olika metoder har använts framgångsrikt på både homopolymer och sampolymer.