polioksimetilen - Polyoxymethylene

polioksimetilen
Yinelenen birimin tam yapısal formülü
Bir polioksimetilen zincirinin boşluk doldurma modeli
İsimler
Diğer isimler
Poli(oksimetilen) glikol; polimetilen glikol
tanımlayıcılar
Kimyasal Örümcek
Özellikler
(CH 2 O) n,
Molar kütle Değişken
Dış görünüş renksiz katı
Yoğunluk 1,41-1,42  g / cc 3.
-9,36×10 -6 (SI, 22  °C'de)
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları
Polioksimetilenden yapılmış kenet klipsleri

Asetal , poliasetal ve poliformaldehit olarak da bilinen polioksimetilen ( POM ), yüksek sertlik, düşük sürtünme ve mükemmel boyutsal kararlılık gerektiren hassas parçalarda kullanılan bir mühendislik termoplastiktir . Diğer birçok sentetik polimerde olduğu gibi, farklı kimya firmaları tarafından biraz farklı formüllerle üretilmekte ve Delrin , Kocetal , Ultraform , Celcon , Ramtal , Duracon , Kepital , Polypenco , Tenac ve Hostaform gibi isimlerle çeşitli şekillerde satılmaktadır .

POM, -40 °C'ye kadar yüksek mukavemeti, sertliği ve sertliği ile karakterize edilir. POM, yüksek kristalli bileşimi nedeniyle özünde opak beyazdır ancak çeşitli renklerde üretilebilir. POM 1.410-1.420 arasında bir yoğunluğa sahiptir  g / cm 3 .

Enjeksiyon kalıplı POM için tipik uygulamalar, küçük dişli çarklar, gözlük çerçeveleri , bilyalı yataklar , kayak bağlamaları , bağlantı elemanları, tabanca parçaları, bıçak kolları ve kilit sistemleri gibi yüksek performanslı mühendislik bileşenlerini içerir . Malzeme, otomotiv ve tüketici elektroniği endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır .

Gelişim

Polioksimetilen, 1953 Nobel Kimya Ödülü'nü alan Alman kimyager Hermann Staudinger tarafından keşfedildi . 1920'lerde polimer olarak nitelendirdiği makromolekülleri araştırırken POM'un polimerizasyonunu ve yapısını inceledi . Termostabilite ile ilgili sorunlar nedeniyle , POM o zaman ticarileştirilmedi.

1952 civarında, DuPont'taki araştırma kimyagerleri, POM'un bir versiyonunu sentezledi ve 1956'da şirket, homopolimerin patent koruması için başvuruda bulundu . DuPont, yüksek moleküler ağırlıklı POM'un mucidi olarak RN MacDonald'a güveniyor. MacDonald ve arkadaşları tarafından Patent yüksek molekül ağırlıklı hazırlanması tarif hemiasetal (n-O-CH nihayetti 2 OH) POM, ancak bu ticari olarak uygun olmak için yeterli termal stabilite eksikliği. Isıya dayanıklı (ve dolayısıyla kullanışlı) bir POM homopolimerinin mucidi, hemiasetal uçları asetik anhidrit ile reaksiyona sokmanın, kolayca depolimerize olabilen hemiasetali termal olarak kararlı, eriyik işlenebilir bir plastiğe dönüştürdüğünü keşfeden Stephen Dal Nogare'dir .

1960 yılında DuPont , Parkersburg, Batı Virginia'da kendi asetal reçinesi versiyonunu üretmek için Delrin adlı bir tesisin inşaatını tamamladı . Yine 1960 yılında Celanese kendi araştırmasını tamamladı. Kısa bir süre sonra, Frankfurt firması Hoechst AG ile sınırlı bir ortaklık içinde, Kelsterbach , Hessen'de bir fabrika kuruldu ; oradan Celcon , 1962'den başlayarak üretildi ve bir yıl sonra Hostaform ona katıldı. Her ikisi de Celanese'nin himayesinde üretimde kalıyor ve şimdi 'Hostaform/Celcon POM olarak adlandırılan bir ürün grubunun parçaları olarak satılıyor .

Üretme

POM'un homopolimer ve kopolimer versiyonlarını üretmek için farklı üretim süreçleri kullanılır.

homopolimer

Polioksimetilen yapmak için homopolimer , susuz formaldehid oluşturulmalıdır. Ana yöntem, sulu formaldehitin bir alkol ile reaksiyona girerek bir hemiformal oluşturması , hemiformal/su karışımının dehidrasyonu ( ekstraksiyon veya vakum damıtma yoluyla ) ve hemiformalin ısıtılmasıyla formaldehitin salınmasıdır. Formaldehit daha sonra anyonik kataliz ile polimerize edilir ve elde edilen polimer asetik anhidrit ile reaksiyonla stabilize edilir . Üretim süreci nedeniyle, büyük çaplı kesitler belirgin merkez hattı gözenekliliğine sahip olabilir. Tipik bir örnek DuPont'un Delrin'idir.

kopolimer

Polioksimetilen kopolimeri -CH 1-1.5 yaklaşık% cümledeki 2 ile O- grup -CH 2 CH 2 -'dur.

Polioksimetilen kopolimeri yapmak için formaldehit genellikle trioksana (özellikle 1,3,5-trioksan , trioksin olarak da bilinir) dönüştürülür. Bu, asit katalizi ( sülfürik asit veya asidik iyon değişim reçineleri ) ve ardından suyu ve diğer aktif hidrojen içeren safsızlıkları gidermek için damıtma ve/veya özütleme yoluyla trioksanın saflaştırılmasıyla yapılır. Tipik kopolimerler, Celanese'den Hostaform ve BASF'den Ultraform'dur .

Ko-monomer tipik olarak dioksolan ama etilen oksit de kullanılabilmektedir. Dioksolan, bir asit katalizörü üzerinde etilen glikolün sulu formaldehit ile reaksiyona girmesiyle oluşturulur . Diğer dioller de kullanılabilir.

Trioksan ve dioksolan, bir asit katalizatörü kullanılarak polimerize edilmiş, sık sık , boron triflorit eterat , BF 3 OEt 2 . Polimerizasyon polar olmayan bir çözücü içinde (bu durumda polimer bir bulamaç halinde oluşur) veya saf trioksan içinde (örneğin bir ekstrüderde) gerçekleşebilir. Polimerizasyondan sonra, asidik katalizör devre dışı bırakılmalı ve polimer, kararsız uç grupları uzaklaştırmak için eriyik veya çözelti hidrolizi ile stabilize edilmelidir.

Stabil polimer, termal ve oksidatif stabilizatörler ve isteğe bağlı olarak yağlayıcılar ve çeşitli dolgu maddeleri eklenerek eriyik bileşiktir.

Yapılışı

POM granül halde tedarik edilir ve ısı ve basınç uygulanarak istenilen şekle getirilebilir. Kullanılan en yaygın iki şekillendirme yöntemi enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyondur . Rotasyonel kalıplama ve şişirme kalıplama da mümkündür.

Enjeksiyon kalıplı POM için tipik uygulamalar, yüksek performanslı mühendislik bileşenlerini içerir (örn. dişli çarklar, kayak bağlamaları, yoyolar , bağlantı elemanları, kilit sistemleri). Malzeme, otomotiv ve tüketici elektroniği endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha yüksek mekanik tokluk, sertlik veya düşük sürtünme/aşınma özellikleri sunan özel kaliteler vardır.

POM genellikle sürekli uzunluklarda yuvarlak veya dikdörtgen kesit olarak ekstrüde edilir. Bu bölümler istenilen uzunlukta kesilebilir ve talaşlı imalat için çubuk veya sac olarak satılabilir.

işleme

Ekstrüde çubuk veya levha olarak tedarik edildiğinde, POM tornalama, frezeleme, delme vb. gibi geleneksel yöntemler kullanılarak işlenebilir. Bu teknikler, üretim ekonomisinin eriyik işleme masrafını hak etmediği durumlarda en iyi şekilde kullanılır. Malzeme serbest kesimdir, ancak yüksek boşluk açısına sahip keskin aletler gerektirir. Çözünür kesme yağlayıcısının kullanılması gerekli değildir, ancak önerilir.

POM yaprak temiz ve doğru bir şekilde bu tür bir yardımcı olarak, bir kızıl ötesi lazer kullanarak kesme ürünü olması istenebilecektir 2 lazer kesici .

Malzeme, çoğu metalin sertliğinden yoksun olduğundan, iş parçası için hafif sıkıştırma kuvvetleri ve yeterli desteğin kullanılmasına özen gösterilmelidir.

Birçok polimerde olduğu gibi, işlenmiş POM, özellikle duvar kalınlıklarında büyük farklılıklar olan parçalarda boyutsal olarak kararsız olabilir. Bu tür özelliklerin, örneğin filetolar veya güçlendirme nervürleri ekleyerek "tasarlanmış" olması tavsiye edilir. Son işlemden önce önceden işlenmiş parçaların tavlanması bir alternatiftir. Genel bir kural, genel olarak, POM'da işlenen küçük bileşenlerin daha az eğrilmeye maruz kalmasıdır.

Yapıştırma

POM'un tipik olarak bağlanması çok zordur, kopolimer tipik olarak geleneksel yapıştırıcılara homopolimerden daha kötü tepki verir. Bağlanmayı iyileştirmek için özel işlemler ve işlemler geliştirilmiştir. Tipik olarak bu işlemler, yüzey aşındırma, alevle işleme , belirli bir astar/yapıştırıcı sistemi veya mekanik aşınmayı içerir.

Tipik dağlama işlemleri , yüksek sıcaklıklarda kromik asit içerir . DuPont, mikromekanik kilitleme için yeterli bir yüzey pürüzlülüğü yaratan satinleştirme adı verilen asetal homopolimeri işlemek için patentli bir işlem kullanır. Oksijen plazması ve korona deşarjını içeren süreçler de vardır. Özel aletler, işlemler veya pürüzlendirme olmadan yüksek bir bağ gücü elde etmek için, ~1700psi'lik bağ mukavemeti elde etmek için Loctite 770 prizma astarı ile birlikte Loctite 401 prizma yapıştırıcı kullanılabilir.

Yüzey hazırlandıktan sonra, yapıştırma için bir takım yapıştırıcılar kullanılabilir. Bunlara epoksiler , poliüretanlar ve siyanoakrilatlar dahildir . Epoksiler 150–1.050 psi (1.000–7.200 kPa) kayma mukavemeti göstermiştir. Siyanoakrilatlar metal, deri, kauçuk, pamuk ve diğer plastiklere yapıştırmak için kullanışlıdır.

Asetalin mükemmel solvent direnci nedeniyle, solvent kaynağı asetal polimerler üzerinde tipik olarak başarısızdır.

Hem homopolimer hem de kopolimer üzerinde çeşitli yöntemlerle ısıl kaynak başarıyla kullanılmıştır.

kullanım

  • Mekanik dişliler , sürgülü ve kılavuz elemanlar, gövde parçaları, yaylar , zincirler , vidalar , somunlar, fan çarkları, pompa parçaları, valf gövdeleri.
  • Elektrik mühendisliği: yalıtkanlar , bobinler , konektörler , televizyonlar , telefonlar vb. gibi elektronik cihazların parçaları .
  • Araç: yakıt verici ünitesi, ışık/kumanda kolu/kombin anahtarı (ışık, dönüş sinyali için vites kolu dahil), elektrikli camlar, kapı kilit sistemleri, mafsallı kabuklar.
  • Model: kamyonlar (bojiler) ve tırabzanlar (gidonlar) gibi model demiryolu parçaları. POM, ABS'den daha serttir , parlak yarı saydam renklerde gelir ve boyanamaz.
  • Hobiler: radyo kontrollü helikopter ana dişli, iniş skid, yo-yolar damla ipuçları vaping, K'NEX vs.
  • Tıbbi: insülin kalemi, ölçülü doz inhalerleri (MDI).
  • Gıda endüstrisi: Gıda ve İlaç İdaresi , süt pompaları, kahve tıkaçları, filtre muhafazaları ve gıda konveyörleri için bazı POM derecelerini onayladı.
  • Mobilya: donanım , kilitler , kulplar , menteşeler ., mobilyaların sürgülü mekanizmaları için makaralar
  • Yapı: yapısal cam - nokta için pod tutucu
  • Ambalaj: aerosol kutuları, araç tankları.
  • Spor: paintball aksesuarları. Genellikle, tutamaçlar ve pistonlu cıvatalar gibi alüminyumun mukavemetini gerektirmeyen paintball işaretleyicilerinin işlenmiş parçaları için kullanılır. POM ayrıca airsoft tabancalarda piston gürültüsünü azaltmak için kullanılır.
  • Longboarding : sürgülü eldivenler için disk malzemesi, sürücünün yola dokunmasına ve yavaşlamak, durmak veya numaralar yapmak için ellerine yaslanmasına yardımcı olur.
  • Giyim: fermuarlar .
  • Müzik: kazma , İrlanda flüt, gayda , uygulama şarkıcılar , klavsen Mızraplar, enstrüman sözcüleri, bazı davul sopalarla ipuçları.
  • Yemek: tam otomatik kahve makineleri; bıçak kolları (özellikle katlanır bıçaklar).
  • Horology : mekanik mekanizma parçaları (örn. Lemania 5100), saat bilezikleri (örn. IWC Porsche Design 3701).
  • Buhar/e-sigara aksesuarları: Çoğu "Damla Ucu"nun (Ağızlık) üretiminde kullanılan malzeme.
  • Tütün ürünleri: BIC Grubu , çakmakları için Delrin kullanır.
  • Klavye tuş başlıkları : Cherry, G80 ve G81 serisi klavyeleri için POM kullanır.

bozulma

Asetal-reçine sıhhi tesisat bağlantısının klor saldırısı

Asetal reçineler, asit hidrolizine ve mineral asit ve klor gibi maddeler tarafından oksidasyona duyarlıdır . POM homopolimeri ayrıca alkali saldırıya karşı hassastır ve sıcak suda bozulmaya karşı daha hassastır. Bu nedenle, içme suyu kaynaklarındaki (1-3 ppm) düşük klor seviyeleri, hem ABD'de hem de Avrupa'da evsel ve ticari su tedarik sistemlerinde yaşanan bir sorun olan çevresel stres çatlamasına neden olmak için yeterli olabilir . Arızalı pervazlar çatlamaya karşı en hassas olanlardır, ancak su sıcaksa normal pervazlar yenik düşebilir. Hem POM homopolimeri hem de kopolimer, bu tür bozulmaları azaltmak için stabilize edilir.

Kimya uygulamalarında, polimer genellikle cam eşya işlerinin çoğu için uygun olsa da, feci arızalara yenik düşebilir. Buna bir örnek, cam eşyanın sıcak alanlarında polimer klipslerin kullanılması olabilir (damıtma sırasında şişeden kolona, ​​kolondan başa veya tepeden yoğuşturucuya bağlantı gibi). Polimer hem klor hem de asit hidrolizine duyarlı olduğundan, reaktif gazlara, özellikle hidrojen klorüre maruz kaldığında çok kötü performans gösterebilir . Bu son durumdaki arızalar, iyi kapatılmış bağlantılardan kaynaklanan görünüşte önemsiz maruziyetlerle meydana gelebilir ve bunu uyarı vermeden ve hızlı bir şekilde yapın (bileşen bölünecek veya parçalanacaktır). Cam açılabileceği veya kırılabileceği için bu önemli bir sağlık tehlikesi olabilir. Burada PTFE veya yüksek kaliteli paslanmaz çelik daha uygun bir seçim olabilir.

Ek olarak, POM yandığında istenmeyen özelliklere sahip olabilir. Alev kendiliğinden sönmez, çok az duman gösterir veya hiç duman çıkarmaz ve mavi alev ortam ışığında neredeyse görünmez olabilir. Yanma ayrıca burnu, boğazı ve göz dokularını tahriş eden formaldehit gazı açığa çıkarır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar