Περιγραφή του πλαστικού POM (ακετάλης) -XYH

Οι τυπικές εφαρμογές για το POM με έγχυση περιλαμβάνουν εξαρτήματα μηχανικής υψηλής απόδοσης, όπως τροχούς μικρών εργαλείων, ρουλεμάν με μπάλα, δεσμεύσεις σκι, συνδετήρες, λαβές μαχαιριών και συστήματα κλειδώματος. Το υλικό χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών αυτοκινήτων και καταναλωτών. Το απόθεμα του τουφέκι M16 και άλλα μέρη είναι κατασκευασμένα από αυτό.

Το πολυοξυμεθυλενίου ανακαλύφθηκε από τον Hermann Staudinger, γερμανό χημικό που έλαβε το βραβείο Νόμπελ του 1953 στη χημεία. Είχε μελετήσει τον πολυμερισμό και τη δομή του POM στη δεκαετία του 1920 ενώ ερευνούσε μακρομόρια, τα οποία χαρακτηρίστηκε ως πολυμερή. Λόγω προβλημάτων με τη θερμική σταθερότητα, η POM δεν εμπορεύτηκε εκείνη τη στιγμή.

Περίπου το 1952 ερευνητικοί χημικοί στο DuPont συνθέτουν μια έκδοση του POM και το 1956 η εταιρεία κατέθεσε για την προστασία των διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας του ομοπολυμερούς. Το DuPont πιστώνει τον RN MacDonald ως εφευρέτη υψηλού μοριακού βάρους POM. Τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας από τον MacDonald και τους συναδέλφους περιγράφουν την παρασκευή του υψηλού μοριακού βάρους αιματικών (~ O-CH2OH) που τερματίζεται με POM, αλλά αυτά δεν έχουν επαρκή θερμική σταθερότητα για να είναι εμπορικά βιώσιμες. Ο εφευρέτης ενός σταθερού (και επομένως χρήσιμου) ομοπολυμερούς POM ήταν ο Dal Nagore, ο οποίος ανακάλυψε ότι η αντίδραση των αιμοποιητικών άκρων με οξικό ανυδρίτη μετατρέπει το εύκολα αποπολυμεριστό ημιυπολιτικό σε ένα θερμικά σταθερό, τήγμα επεξεργασμένου πλαστικού.

Η DuPont ολοκλήρωσε την κατασκευή ενός εργοστασίου για να παράγει τη δική του εκδοχή της ακετατικής ρητίνης, που ονομάστηκε Delrin στο Parkersburg της Δυτικής Βιρτζίνια, το 1960. Επίσης το 1960, η Celanese ολοκλήρωσε τη δική της έρευνα. Λίγο αργότερα, σε μια περιορισμένη συνεργασία με την εταιρεία της Φρανκφούρτης Hoechst AG, ένα εργοστάσιο χτίστηκε στο Kelsterbach, Hessen. Από εκεί, η Celcon παρήχθη ξεκινώντας από το 1962, με το Hostaform να ενωθεί ένα χρόνο αργότερα. Και οι δύο παραμένουν στην παραγωγή υπό την αιγίδα της Celanese και πωλούνται ως μέρη μιας ομάδας προϊόντων που τώρα ονομάζεται Hostaform/Celcon Pom

Διαφορετικές διαδικασίες παραγωγής χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των εκδόσεων ομοπολυμερούς και συμπολυμερούς του POM.

Ομοπολυμερές

Για να γίνει ομοπολυμερές πολυοξυμεθυλενίου, πρέπει να δημιουργηθεί άνυδρη φορμαλδεΰδη. Η κύρια μέθοδος είναι με την αντίδραση της υδατικής φορμαλδεΰδης με αλκοόλ για να δημιουργηθεί ένα αιμοπορικό, αφυδάτωση του μίγματος αιμορίας/νερού (είτε με εκχύλιση ή απόσταξη κενού) και απελευθέρωση της φορμαλδεΰδης με θέρμανση του αιμοποριακού. Η φορμαλδεΰδη στη συνέχεια πολυμεριστεί με ανιονική κατάλυση και το προκύπτον πολυμερές σταθεροποιημένο με αντίδραση με οξικό ανυδρίτη. Ένα τυπικό παράδειγμα είναι ο DePont Delrin.

Συμπολυμερές

Για την παρασκευή συμπολυμερούς πολυοξυμεθυλενίου, η φορμαλδεΰδη γενικά μετατρέπεται σε τριοξάνιο (ειδικά 1,3,5-τριτοξάνιο, επίσης γνωστή ως τριαξίνη). Αυτό γίνεται με όξινη κατάλυση (είτε θειικές οξέες είτε όξινες ρητίνες ανταλλαγής ιόντων) ακολουθούμενη από καθαρισμό του τριογενίου με απόσταξη και/ή εκχύλιση για την απομάκρυνση του νερού και άλλων ενεργών ακαθαρσιών που περιέχουν υδρογόνο. Τα τυπικά συμπολυμερή είναι hostaform από Ticona και Ultraform από BASF.

Το συν-monomer είναι συνήθως διοξολάνιο, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί αιθυλενοξείδιο. Το διοξολάνιο σχηματίζεται με αντίδραση αιθυλενογλυκόλης με υδατική φορμαλδεΰδη σε έναν όξινο καταλύτη. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν και άλλα diols.

Το τριαξάνιο και το διοξόλιο πολυμερισμένα χρησιμοποιώντας έναν καταλύτη οξέος, συχνά αιθέρα τριφθοριδίου βορίου, BF3 OET2. Ο πολυμερισμός μπορεί να λάβει χώρα σε μη πολικό διαλύτη (στην περίπτωση αυτή το πολυμερές σχηματίζεται ως πολτός) ή σε τακτοποιημένο τριοξάνιο (π.χ. σε έναν εξωθητήρα). Μετά τον πολυμερισμό, ο όξινος καταλύτης πρέπει να απενεργοποιηθεί και το πολυμερές σταθεροποιημένο με υδρόλυση τήγμα ή διάλυμα για να απομακρυνθεί οι ασταθείς τελικές ομάδες.

Το σταθερό πολυμερές είναι τήγμα, προσθέτοντας θερμικά και οξειδωτικά σταθεροποιητές και προαιρετικά λιπαντικά και διάφορα πληρωτικά.

Κατασκεύασμα

Το POM παρέχεται σε κοκκοποιημένη μορφή και μπορεί να σχηματιστεί στο επιθυμητό σχήμα εφαρμόζοντας θερμότητα και πίεση. Οι δύο πιο συνηθισμένες μεθόδους σχηματισμού που χρησιμοποιούνται είναι η χύτευση με έγχυση και η εξώθηση. Είναι επίσης δυνατή η χύτευση περιστροφής και η χύτευση με φυσαλίδες.

Οι τυπικές εφαρμογές για το POM με έγχυση περιλαμβάνουν εξαρτήματα μηχανικής υψηλής απόδοσης (π.χ. τροχοί εργαλείων, δεσμεύσεις σκι, συνδετήρες, συστήματα κλειδώματος) και το υλικό χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών αυτοκινήτων και καταναλωτών. Υπάρχουν ειδικοί βαθμοί που προσφέρουν υψηλότερη μηχανική ανθεκτικότητα, ακαμψία ή ιδιότητες χαμηλής τριβής/ φθοράς.

Το POM συνήθως εξωθείται ως συνεχής μήκη στρογγυλού ή ορθογώνιου τμήματος. Αυτά τα τμήματα μπορούν να κοπούν σε μήκος και να πωλούνται ως μπαρ ή απόθεμα φύλλων για κατεργασία.

Επεξεργασία

Όταν παρέχεται ως εξωθημένη ράβδος ή φύλλο, το POM μπορεί να επεξεργαστεί χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους όπως στροφή, άλεση, διάτρηση κλπ. Αυτές οι τεχνικές χρησιμοποιούνται καλύτερα όταν τα οικονομικά της παραγωγής δεν αξίζουν το κόστος της επεξεργασίας τήγματος. Το υλικό είναι ελεύθερη κοπή, αλλά απαιτεί αιχμηρά εργαλεία με υψηλή γωνία εκκαθάρισης. Η χρήση του διαλυτού λιπαντικού κοπής δεν είναι απαραίτητη, αλλά συνιστάται.

Επειδή το υλικό στερείται της ακαμψίας των περισσότερων μετάλλων, πρέπει να ληφθεί μέριμνα για τη χρήση δυνάμεων σύσφιξης φωτός και επαρκή υποστήριξη για το κομμάτι εργασίας.

Η επεξεργασμένη POM μπορεί να είναι διαστασιακά ασταθής, ειδικά με τμήματα που έχουν μεγάλες παραλλαγές σε πάχος τοιχώματος. Συνιστάται να είναι αυτά τα χαρακτηριστικά να είναι «σχεδιασμένα-έξω», π.χ. προσθέτοντας φιλέτα ή ενίσχυση των νευρώσεων. Η ανόπτηση των προκαθορισμένων τμημάτων πριν από την τελική ολοκλήρωση είναι μια εναλλακτική λύση. Ένας κανόνας-από-thurb είναι ότι γενικά, μικρά εξαρτήματα που κατασκευάζονται σε POM υποφέρουν από λιγότερη στρέβλωση.

Συγκόλληση

Το POM είναι συνήθως πολύ δύσκολο να συνδεθεί. Έχουν αναπτυχθεί ειδικές διαδικασίες και θεραπείες για τη βελτίωση της σύνδεσης. Συνήθως αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν επιφανειακή χάραξη, θεραπεία φλόγας ή μηχανική τριβή.

Οι τυπικές διεργασίες χάραξης περιλαμβάνουν χρωμικό οξύ σε αυξημένες θερμοκρασίες. Το DuPont έχει μια πατενταρισμένη διαδικασία για τη θεραπεία του ακετατικού ομοπολυμερούς που ονομάζεται σατινισμός που δημιουργεί σημεία αγκύρωσης στην επιφάνεια, δίνοντας ένα συγκολλητικό κάτι για να αρπάξει. Υπάρχουν επίσης διεργασίες που περιλαμβάνουν το πλάσμα οξυγόνου και την εκκένωση κορώνα [6] [7]

Μόλις παρασκευαστεί η επιφάνεια, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ορισμένες συγκολλητικές ουσίες για συγκόλληση. Αυτά περιλαμβάνουν εποξικά, πολυουρεθάνες και κυανοακρυλικά. Τα εποξικά έδειξαν αντοχή διάτμησης 150-500 psi σε μηχανικές επιφάνειες και 500-1000 psi σε χημικά επεξεργασμένες επιφάνειες. Τα κυτοακρυλικά είναι χρήσιμα για τη συγκόλληση σε μέταλλο, δέρμα, καουτσούκ και άλλα πλαστικά.

Η συγκόλληση διαλύτη είναι συνήθως ανεπιτυχής σε ακετάλικα πολυμερή, λόγω της εξαιρετικής αντίστασης του διαλύτη της ακετάλης.

Η θερμική συγκόλληση μέσω διαφόρων μεθόδων έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία τόσο στο ομοπολυμερές όσο και στο συμπολυμερές.