Каковы различия между гомополимерным ПОМ (например, 100P компании DuPont) и сополимерным ПОМ (например, M90-44 компании Poly Plastics)?

ПОМ (полиоксиметилен) также известен как «Ацеталь» или «Делрин». Эти прозвища происходят от компаний, которые их изобрели,-"родителей" этого материала.

Существует две основные категории полиоксиметилена: одна называется сополимером ПОМ, а другая — гомополимером ПОМ. Компания-разработчик сополимера ПОМ (Celanese, США) зарегистрировала торговую марку «Celcon», которая в некоторых регионах фонетически переводится как «Ацеталь». Компания-разработчик гомополимера ПОМ (DuPont, США) зарегистрировала торговую марку «Делрин».

Полиоксиметилен — линейный полимер без боковых цепей, характеризующийся высокой плотностью и высокой кристалличностью. На основании различий в химическом строении молекулярных цепей его можно разделить на два типа: гомополимер ПОМ и сополимер ПОМ.

Фундаментальное различие между сополимером ПОМ и гомополимером ПОМ заключается в их химической архитектуре, которая, в свою очередь, определяет их различия в термической стабильности, механическом поведении и характеристиках обработки:

1. Химическая структура и стабильность: Гомополимер ПОМ получают путем полимеризации мономеров формальдегида. Его молекулярные цепи очень регулярны, но он обладает плохой термической стабильностью и имеет тенденцию разлагаться при нагревании, выделяя газообразный формальдегид. Сополимер ПОМ вводит в основную цепь такие сомономеры, как оксид этилена, прерывая непрерывность цепи за счет образования углерод-углеродных связей. Это значительно повышает термическую стабильность и обеспечивает более высокую устойчивость к кислотам, щелочам и гидролизу в горячей воде.

2. Механические и физические свойства. По сравнению с сополимером ПОМ, гомополимер ПОМ обладает более высокой кристалличностью, что приводит к большей твердости, жесткости и сопротивлению ползучести. Его прочность на разрыв и усталостная долговечность при комнатной температуре обычно превосходят показатели сополимера. Сополимер ПОМ имеет немного меньшую кристалличность и незначительно меньшую жесткость, но он обеспечивает лучшие характеристики долгосрочного-термического старения, более низкий коэффициент теплового расширения и улучшенную стабильность размеров в средах с чередующимися высокими и низкими температурами.

3. Обработка и применение: Гомополимер ПОМ имеет узкий диапазон обработки и требует строгого контроля температуры для предотвращения разложения. Обычно он используется для прецизионных зубчатых передач и подшипников, требующих очень высокой начальной прочности. Сополимер ПОМ имеет более широкий диапазон обработки, менее склонен к разложению и хорошо-хорошо подходит для литья под давлением деталей с длинными путями потока или сложной геометрией. Он также имеет преимущества в средах, связанных с длительным нагревом или влажностью, например, в автомобильных топливных системах и компонентах, контактирующих с водой.

Характеристики инженерного пластика ПОМ

1. ПОМ обычно не требует предварительной-сушки перед обработкой, но во время обработки рекомендуется предварительный нагрев (около 80 градусов), чтобы обеспечить стабильность размеров продукта.

2. ПОМ имеет очень узкий диапазон температур обработки. Если оставаться в бочке слишком долго или превышать 220 градусов, это приведет к разложению с образованием очень раздражающего газа формальдегида.

3. При литье ПОМ давление выдержки должно быть относительно высоким (близким к давлению впрыска), чтобы уменьшить падение давления. Скорость шнека не должна быть слишком высокой, а подушка расплава должна быть минимальной.

4. Изделия из ПОМ имеют высокую степень усадки и склонны к образованию вмятин или короблению. ПОМ имеет высокую удельную теплоемкость и высокую температуру формы (80-100 градусов). Изделия при извлечении из формы очень горячие и требуют осторожного обращения.

5. ПОМ лучше всего формуется в условиях «среднего давления, средней скорости, низкой температуры плавления и относительно высокой температуры формы». Прецизионные детали требуют контролируемой температуры пресс-формы.

6. Высокая механическая прочность и жесткость.

7. Сравнительно высокая усталостная прочность.

8. Хорошая устойчивость к окружающей среде и органическим растворителям.

9. Высокая устойчивость к повторяющимся ударам, хорошие электрические свойства, хорошая устойчивость, самосмазывающиеся-свойства, хорошая износостойкость и отличная стабильность размеров.

Типичные применения пластика ПОМ

Может заменить большинство цветных-черных металлов. Используется в автомобилях, станках, внутренних устройствах инструментов, подшипниках, крепеже, шестернях, пружинных пластинах, трубах, компонентах конвейерных лент, электрических чайниках, корпусах насосов, фильтрах для воды, кранах и аналогичных продуктах.

Свойства ПОМ-пластика

Полиоксиметилен – гладкий, блестящий, твердый и плотный материал белого цвета с тонкими-частями, которые кажутся полупрозрачными. Характеристики горения: легко воспламеняется; продолжает гореть после удаления из пламени; пламя кажется желтым вверху и синим внизу; образует расплавленные капли; и издает сильный раздражающий запах формальдегида или рыбный запах. ПОМ непрозрачен и хорошо окрашивается. Удельный вес: 1,41-1,43 г/см³. Формовочная усадка: примерно 2%. Температура формования: 170-200 градусов. Условия сушки: 80-90 градусов в течение 2 часов. Долговременная-термостойкость ПОМ не является исключительно высокой. Кратковременная -термостойкость гомополимера ПОМ более чем на 10 градусов выше, чем у сополимера ПОМ, но долговременная стойкость к термическому старению сополимера ПОМ примерно на 10 градусов выше, чем у гомополимера ПОМ. Его можно использовать в течение длительного времени в диапазоне температур от -40 до 90 градусов. ПОМ легко разлагается при температуре 240 градусов. При разложении образуются раздражающие и едкие газы, поэтому стальная форма должна быть устойчивой к коррозии.

1. ПОМ — полу-кристаллический пластик плотностью 1,42 г/см³. Он обладает превосходной жесткостью и широко известен как «ацеталь».

2. Он обладает превосходными свойствами, включая сопротивление усталости, сопротивление ползучести, износостойкость, термостойкость и ударопрочность. Он также имеет низкий коэффициент трения и хорошую само-смазку.

3. ПОМ не гигроскопичен, степень водопоглощения 0,22-0,25%. Он демонстрирует хорошую стабильность размеров во влажной среде. Степень усадки составляет около 2%, что затрудняет точный контроль размеров во время литья под давлением. Температура теплового отклонения составляет 172 градуса.

Механические свойства пластика ПОМ

ПОМ обеспечивает высокую прочность, высокую жесткость, хорошую эластичность, а также хорошие свойства-снижения износа и трения. Его механические свойства превосходны: удельная прочность достигает 50,5 МПа, а удельная жесткость - 2650 МПа, что очень близко к металлическим. Изменение механических свойств ПОМ с температурой несколько больше для сополимерного ПОМ, чем для гомополимерного ПОМ. ПОМ имеет высокую ударную вязкость, но его обычная ударная вязкость ниже, чем у АБС и ПК. ПОМ-чувствителен к дефектам; насечка может снизить ударную вязкость более чем на 90%. Усталостная прочность ПОМ является выдающейся и достигает 35 МПа, тогда как ПА и ПК достигают лишь 28 МПа. Ползучесть ПОМ аналогична ползучести ПА, только 2,3% при 20 градусах и 21 МПа в течение 3000 часов, и на нее меньше влияет температура. ПОМ имеет низкий коэффициент трения, хорошую износостойкость, высокое предельное значение PV и хорошую самосмазку. Когда изделия из ПОМ трутся друг о друга, высокие нагрузки могут легко вызвать шум, похожий на крик.

Электрические свойства пластика ПОМ

ПОМ имеет хорошую электроизоляцию, практически не подвержен влиянию температуры и влажности. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери изменяются очень незначительно в широком диапазоне температур, влажности и частоты. Дугостойкость превосходна и может выдерживаться при высоких температурах. Диэлектрическая прочность ПОМ зависит от толщины: 82,7 кВ/мм при толщине 0,127 мм и 23,6 кВ/мм при толщине 1,88 мм.

Экологические характеристики пластика ПОМ

ПОМ не устойчив к сильным щелочам и сильным окислителям, но обладает определенной устойчивостью к разбавленным и слабым кислотам. ПОМ обладает хорошей стойкостью к растворителям, устойчив к углеводородам, спиртам, альдегидам, эфирам, бензину, смазочным маслам и слабым щелочам, сохраняя при этом значительную химическую стабильность при высоких температурах. Низкое водопоглощение обеспечивает хорошую стабильность размеров. ПОМ имеет плохую атмосферостойкость. Длительное-воздействие УФ-излучения ухудшает механические свойства, вызывая меление и растрескивание поверхности.

Технологичность пластика ПОМ

Кристаллический материал с узкой областью плавления. Быстро плавится и затвердевает. Небольшое охлаждение ниже температуры плавления вызывает кристаллизацию. Средняя текучесть. Низкое поглощение влаги означает, что его можно обрабатывать без высыхания.

Модифицированный ПОМ

1. Армированный ПОМ. Основными армирующими материалами являются стекловолокно, стеклянные шарики или углеродное волокно, причем стекловолокно является наиболее распространенным. Усиленные механические характеристики могут улучшиться в 2-3 раза, а температура теплового отклонения (HDT) может увеличиться более чем на 50 градусов.

2. Износостойкий-модифицированный ПОМ. Добавление графита, ПТФЭ, дисульфида молибдена, смазочного масла или низкомолекулярного полиэтилена может улучшить смазку. Например, добавление 5 частей ПТФЭ к ПОМ позволяет снизить коэффициент трения на 60 % и повысить износостойкость в 1-2 раза. Добавление жидкого смазочного масла позволяет существенно улучшить износостойкость и увеличить предельное значение PV. Для улучшения диспергирования масла необходимы маслопоглощающие носители, такие как углеродная сажа, гидроксид алюминия, сульфат бария или ЭПР. Добавление 5% масла в ПОМ повышает износостойкость на 72%, при этом предельное значение PV достигает 3,9 МПа·м/с (чистый ПОМ – 0,213 МПа·м/с), что в 3–20 раз превышает аналогичный показатель других конструкционных пластиков.

Изобретатель гомополимера ПОМ – DuPont (Делрин)

ПОМ компании DuPont в основном классифицируется по его вязкости: первая цифра продукта примерно соответствует скорости течения расплава. Таким образом, в классификацию входят 100, 300, 500 и 900 серии. Скорость течения расплава увеличивается с увеличением числа (более MFR означает меньшую вязкость). Пример сравнения вязкости: POM 100NC010 > POM 300CP BK642 > POM 500AF > POM 900P BK602.

Правила номенклатуры Delrin® POM (значения префикса/суффикса)

• Префикс:

- FG: пищевой класс

- ПК: медицинский уровень

- SC: медицинский уровень

• Суффикс (примеры):

- AF: со смазкой из ПТФЭ

- AL: Новая смазка

- CL: с химической смазкой

- KM: смазка Kevlar®

- TL: Смазка Teflon®

- CP: улучшенная обработка