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POM材料的特性,POM材料是什么?

POM聚甲醛 2021-4-24 15:06 351人浏览 0人回复
原作者: POM材料的特性 来自: POM材料的特性 收藏 分享 邀请
摘要

这篇文章需要额外的引文来验证。请通过在可靠的来源中添加引文来帮助改进这篇文章。无来源的材料可能会被质疑和删除。查找来源:“聚甲醛”–新闻·报纸·书籍·学者·JSTOR(2016年3月)(了解如何以及何时删除此模 ...

POM材料的特性,POM材料是什么?
这篇文章需要额外的引文来验证。请通过在可靠的来源中添加引文来帮助改进这篇文章。无来源的材料可能会被质疑和删除。
查找来源:“聚甲醛”–新闻·报纸·书籍·学者·JSTOR(2016年3月)(了解如何以及何时删除此模板消息)
聚甲醛重复单元的完整结构公式
聚甲醛链的空间填充模型
聚甲醛乙二醇;聚甲基乙二醇
标识符:CAS号
9002-81-7支票
化学蜘蛛:没有
CompTox仪表板(EPA)
DTXSID001010896在Wikidata:化学式(CH2O)n
摩尔质量变量
外观无色固体
密度1.41–1.42 g/cm3
磁化率(χ) −9.36×10−6(同上,第22页)°C) [1]
除非另有说明,否则提供了处于标准状态的材料的数据(25°C[77]°F] ,100千帕)。

聚甲醛制凯克夹子
聚甲醛(POM)也称为缩醛、[2]聚缩醛和聚甲醛,是一种工程热塑性塑料,用于要求高刚度、低摩擦和优异尺寸稳定性的精密零件。与许多其他合成聚合物一样,它由不同的化学公司生产,配方略有不同,并以不同的名称销售,如Delrin、Kocetal、Ultraform、Celcon、Ramtal、Duracon、Kepital、Polypenco和Hostaform。

聚甲醛具有高强度、高硬度、高硬度等特点−40°C。POM本质上是不透明的白色,由于其高结晶成分,但可以产生多种颜色。[3]POM的密度为1.410–1.420 g/cm3。[4]

注塑POM的典型应用包括高性能工程部件,如小齿轮、眼镜架、滚珠轴承、滑雪板固定装置、紧固件、枪、刀柄和锁系统。这种材料广泛应用于汽车和消费电子行业。

POM材料的发展

聚甲醛是由德国化学家Hermann Staudinger发现的,他于1953年获得诺贝尔化学奖。[5]他在20世纪20年代研究大分子时研究了聚甲醛的聚合和结构,并将其描述为聚合物。由于热稳定性的问题,聚甲醛当时没有商业化。

大约在1952年,杜邦的化学家们合成了一种聚甲醛,并于1956年申请了均聚物的专利保护。N。MacDonald作为高分子量聚甲醛的发明者。[8]MacDonald及其同事的专利描述了高分子量半缩醛封端(~O)的制备−CH2OH)POM,[9]但是它们缺乏足够的热稳定性,因此在商业上是可行的。热稳定(因此也是有用的)聚甲醛均聚物的发明者是Stephen Dal Nogare,[10],他发现半缩醛末端与醋酸酐反应将容易解聚的半缩醛转化为热稳定、可熔融加工的塑料。

1960年,杜邦公司在西弗吉尼亚州帕克斯堡完成了一座工厂的建设,以生产自己的缩醛树脂,名为Delrin。[11]同样在1960年,塞拉尼斯公司完成了自己的研究。此后不久,与法兰克福公司Hoechst AG有限合伙,在黑森州的Kelsterbach建立了一家工厂;从1962年开始,Celcon开始生产,[12],一年后Hostaform加入。这两种产品都在塞拉尼斯的支持下继续生产,并作为一个名为“Hostaform/Celcon POM”的产品组的一部分进行销售。

POM材料的生产

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采用不同的制造工艺生产聚甲醛的均聚物和共聚物版本。

均聚物POM材料

为了制造聚甲醛均聚物,必须产生无水甲醛。主要方法是通过甲醛水溶液与乙醇反应生成半甲醛,脱水半甲醛/水混合物(通过萃取或真空蒸馏),并通过加热半甲醛释放甲醛。然后,甲醛通过阴离子催化聚合,所得聚合物通过与醋酸酐反应而稳定。由于制造工艺的原因,大直径横截面可能具有明显的中心线孔隙。[13]杜邦的Delrin就是一个典型的例子。

共聚物POM材料

聚甲醛共聚物取代约1–1.5%的−甲烷− 具有的组−甲烷−.[14]

为了制造聚甲醛共聚物,甲醛通常转化为三聚氧烷(特别是1,3,5-三聚氧烷,也称为三氧嘧啶)。这是通过酸催化(硫酸或酸性离子交换树脂)来完成的,然后通过蒸馏和/或萃取来纯化三聚氧烷,以除去水和其他含活性氢的杂质。典型的共聚物是来自塞拉尼斯的Hostaform和来自巴斯夫的Ultraform。

共单体通常是二氧环烷,但也可以使用环氧乙烷。乙二醇和甲醛水溶液在酸性催化剂上反应生成二氧戊环。也可以使用其他二醇。

三聚氧烷和二氧环烷是用酸催化剂聚合的,通常是三氟化硼乙醚,BF3OEt2。聚合可以在非极性溶剂(在这种情况下聚合物形成浆液)或纯三聚氧烷(例如在挤出机中)中进行。聚合后,必须使酸性催化剂失活,并通过熔融或溶液水解使聚合物稳定,以除去不稳定的端基。

稳定的聚合物是熔融复合的,加入热稳定剂和氧化稳定剂以及可选的润滑剂和其他填料。

POM材料制作

聚甲醛以颗粒状形式提供,并可通过加热和加压形成所需形状。最常用的两种成型方法是注射成型和挤压成型。旋转模塑和吹塑也是可能的。

注塑POM的典型应用包括高性能工程部件(如齿轮、滑雪板绑定、YOYO、紧固件、锁系统)。这种材料广泛应用于汽车和消费电子行业。有一些特殊的等级可以提供更高的机械韧性、刚度或低摩擦/磨损性能。

POM通常被挤压成圆形或矩形截面的连续长度。这些部分可以切割成一定的长度,并作为棒材或板材出售,以便加工。

POM材料机加工

当以挤压棒材或板材的形式供应时,聚甲醛可使用传统方法进行加工,如车削、铣削、钻孔等。这些技术最好用于生产经济性不值得花费熔体加工费用的地方。这种材料是易切削的,但需要具有高间隙角的锋利刀具。无需使用可溶性切削润滑剂,但建议使用。

聚甲醛表可以被切割干净,准确地使用红外激光,如在二氧化碳激光切割机。

由于该材料缺乏大多数金属的刚性,应注意使用轻夹紧力和足够的工件支撑。

与许多聚合物一样,机加工聚甲醛的尺寸可能不稳定,尤其是壁厚变化较大的零件。建议“设计”此类特征,例如通过添加圆角或加强筋。在最终精加工前对预加工零件进行退火是一种替代方法。一个经验法则是,一般来说,在POM加工的小部件遭受较少的翘曲。

POM材料粘结

POM通常很难粘合,与均聚物相比,共聚物对传统粘合剂的反应通常更差。[15]已经开发出特殊的工艺和处理方法来改善粘合。通常这些工艺包括表面蚀刻、火焰处理、使用特定的底漆/粘合剂系统或机械磨损。

典型的蚀刻工艺涉及高温下的铬酸。杜邦公司使用了一种专利工艺来处理缩醛均聚物,这种工艺被称为“光滑化”,其表面粗糙度足以实现微观机械联锁。也有涉及氧等离子体和电晕放电的工艺。[16][17]为了在不使用专用工具、处理或粗化的情况下获得高粘合强度,可以使用Loctite 401 prism粘合剂和Loctite 770 prism底漆,以获得约1700psi的粘合强度。[15]

一旦表面准备好,就可以使用多种粘合剂进行粘合。其中包括环氧树脂、聚氨酯和氰基丙烯酸酯。环氧树脂的抗剪强度为150–1050 psi(1000–7200 kPa)[15]。氰基丙烯酸酯可用于粘合金属、皮革、橡胶、棉花和其他塑料。

溶剂焊接通常不成功的缩醛聚合物,由于优异的耐溶剂性缩醛。[18]

通过各种方法进行的热焊接已成功地应用于均聚物和共聚物上

POM材料用途

机械齿轮、滑动和导向元件、壳体零件、弹簧、链条、螺钉、螺母、风扇轮、泵零件、阀体。
电气工程:绝缘体、线轴、连接器、电视机、电话等电子设备的零件。
车辆:燃油发送器单元、灯/控制杆/组合开关(包括灯、转向信号的换档器)、电动车窗、门锁系统、铰接式壳体。
模型:模型铁路零件,如卡车(转向架)和扶手(把手)。POM比ABS更硬,有明亮的半透明颜色,不可涂漆。
爱好:无线电控制的直升机主起落架,滑翔伞,溜溜球,吹气滴头,K'Nex[20]等。
医疗:胰岛素笔,计量吸入器(MDI)。
食品工业:食品和药品管理局已经批准了一些等级的聚甲醛用于奶泵、咖啡龙头、过滤器外壳和食品输送机
家具:五金、锁、把手、铰链、家具滑动机构的滚轮
结构:结构玻璃-点吊舱持有人
包装:气雾罐,汽车罐。
运动:彩弹配件。它通常用于不需要铝强度的漆弹标记机加工零件,如手柄和往复式螺栓。聚甲醛也用于气枪,以减少活塞噪音。
长板:滑翔手套的冰球材料可以帮助骑手接触路面并靠在手上减速、停车或表演技巧。
衣服:拉链。
音乐:镐,爱尔兰长笛,风笛,练习吟唱者,大键琴拨子,乐器吹口,一些鼓棒尖
餐饮:全自动咖啡机;刀柄(尤其是折叠刀)。
钟表业:机械运动部件(如Lemania 5100[24])、表链(如IWC Porsche Design 3701)。
蒸气/电子烟配件:用于制造大多数“滴嘴”(吹口)的材料。
烟草制品:BIC集团使用溴氰菊酯作为打火机
键盘键帽:Cherry使用POM作为G80和G81系列的键盘

POM材料退化

本节不引用任何来源。请通过向可靠来源添加引文来帮助改进本节。无来源的材料可能会被质疑和删除(2020年12月)(了解如何以及何时删除此模板消息)
缩醛树脂管道接头的氯腐蚀

缩醛树脂对酸水解和矿物酸、氯等氧化剂的氧化很敏感。聚甲醛均聚物也易受碱性侵蚀,更易在热水中降解。因此,饮用水供应中的低氯含量(1–3 ppm)足以导致环境应力开裂,这是美国和欧洲在家庭和商业供水系统中都遇到的问题。有缺陷的模塑件对开裂最敏感,但如果水很热,正常模塑件会屈服。聚甲醛均聚物和共聚物都是稳定的,以减轻这些类型的降解。

在化学应用中,尽管聚合物通常适用于大多数玻璃器皿的工作,但它可能会发生灾难性的故障。这方面的一个例子是在玻璃器皿的热区域使用聚合物夹(例如蒸馏过程中烧瓶到柱、柱到封头或封头到冷凝器的接头)。由于聚合物对氯和酸水解都敏感,因此当暴露于反应性气体,尤其是氯化氢时,其性能可能非常差。后一种情况下的故障可能发生在密封良好的接头表面上看似不重要的暴露处,并且在没有警告的情况下迅速发生(部件将分裂或脱落)。这可能是一个重大的健康危害,因为玻璃可能会打开或粉碎。在这里,聚四氟乙烯或高级不锈钢可能是一个更合适的选择。

此外,POM在燃烧时可能具有不良特性。火焰不是自熄的,几乎没有烟雾,蓝色火焰在环境光中几乎看不见。燃烧还会释放甲醛气体,刺激鼻子、喉咙和眼睛组织。

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十几年的塑胶原料行业的老玩家!接触过的塑胶原料牌号数以万计,对塑胶原料改性方面、塑胶制品选材、塑胶原料各型号替代、以及高温塑胶研究比较深,比如:POM聚甲醛、PBT塑胶料、LCP高温塑料、PPS聚苯硫醚、PC聚碳酸酯等各种工程塑料!
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