Acetal

Tên thường gặp cho polyoxymethyene (POM)

Polyoxymethylene (thường được gọi là POM và còn được gọi là polyacetal hoặc polyformaldehyde) là một kỹ thuật nhiệt dẻo được sử dụng trong các bộ phận chính xác đòi hỏi độ cứng cao, độ ma sát thấp và ổn định chiều tuyệt vời. Nó thường được biết đến dưới Delrin tên thương mại của DuPont.

Hermann Staudinger, một nhà hóa học người Đức năm 1953 đã nhận được giải Nobel Hóa học, nghiên cứu đầu tiên trùng hợp và cấu trúc của POM trong những năm 1920 để nghiên cứu lý thuyết về phân tử khổng lồ. Do vấn đề ban đầu với sự ổn định nhiệt nó không được thương mại hóa.

Đầu tiên tổng hợp được các nhà hóa học nghiên cứu DuPont khoảng năm 1952, công ty nộp đơn bảo hộ sáng chế của homopolymer vào năm 1956 và hoàn thành xây dựng một nhà máy sản xuất Delrin ở Parkersburg, West Virginia vào năm 1960. Celanese hoàn thành nghiên cứu của mình trên một chất đồng trùng hợp vào năm 1960, sản xuất Celcon vào năm 1962 và Hostaform năm 1963 tại Kelsterbach, Đức, theo một quan hệ đối tác hữu hạn Ticona.

Tài sản
Ưu điểm của nhựa acetal dựa trên:

Hóa học chống
Rất hấp thụ nước thấp
Chịu được thủy phân bởi cơ sở
Nhược điểm của nhựa acetal dựa trên:

Thấp tác động mạnh
Nhiệt độ nóng chảy thấp
Thêm cứng nhắc hơn nylons
Rất nhiệt cao, mở rộng
Nhạy cảm với thủy phân acid và tấn công clo
Các cổ phiếu polymer chung đặc điểm với các polyme tổng hợp khác như mật độ thấp (1,4-1,5 g / cm 3), và dễ tạo hình khi trọng lượng phân tử thấp là đủ. Nó là một polymer bán kết tinh (75-85% tinh thể) với điểm nóng chảy của 175 ° C như homopolymer một. Một phiên bản copolymer có điểm nóng chảy thấp hơn là 163 ° C. Nó là một loại vật liệu có hệ số ma sát thấp. Tuy nhiên, nó dễ bị suy thoái polymer xúc tác bởi các axit, đó là lý do tại sao cả hai loại polymer được ổn định. Trong trường hợp của homopolymer, nó có các nhóm kết thúc chuỗi mà chống depolymerization. Với chất đồng trùng hợp, các đơn vị thứ hai là một ête vòng mà chống lại sự phân cắt chuỗi. Nó cũng nhạy cảm với sự oxy hóa, và một chống oxy hóa thường được thêm vào lớp đúc của vật liệu.

Tổng hợp

Để làm cho homopolymer polyoxymethylene, formaldehyde khan phải được tạo ra. Phương pháp chủ yếu là do phản ứng của formaldehyde dịch nước với rượu để tạo ra một tình trạng mất nước, hemiformal của hỗn hợp nước hemiformal / (có thể khai thác hoặc chưng cất chân không) và phát hành formaldehyde bằng cách làm nóng hemiformal. formaldehyde sau đó được polyme hóa bằng xúc tác anion và polymer kết quả ổn định bằng phản ứng với acetic anhydride.

Để làm cho copolymer polyoxymethylene, formaldehyde thường được chuyển đổi sang trioxane. Điều này được thực hiện bằng xúc tác acid (hoặc acid sulfuric hay nhựa trao đổi ion có tính axit) và loại bỏ đồng thời các trioxane bằng cách chưng cất hoặc chiết xuất. trioxane sau đó được sấy khô để loại bỏ tất cả các nước và các tạp chất có chứa hydro hoạt động khác.

Các đồng tác monomer thường dioxolane nhưng oxit ethylene cũng có thể được sử dụng. Dioxolane được hình thành bởi phản ứng của etylen glycol với một nguồn formaldehyde (trioxane hoặc formaldehyde dịch nước tập trung) trên một chất xúc tác axit. diols khác cũng có thể được sử dụng.

Trioxane và Dioxolane là polyme hóa bằng cách sử dụng một chất xúc tác axit, thường bo trifluoride etherate, BF3 · OEt2. Việc trùng hợp có thể xảy ra trong một dung môi không phân cực (trong trường hợp các hình thức polymer như bùn a) hoặc trong tan chảy (ví dụ như một máy đùn). Sau khi trùng hợp, các chất xúc tác có tính axit phải được ngừng hoạt động và polymer ổn định bởi nhiệt.

polymer ổn định là làm tan chảy hỗn hợp, thêm vào chất ổn định nhiệt và oxy hóa, và tùy chọn linh tinh dầu mỡ bôi trơn và các chất độn.

Ứng dụng

Cục Quản lý Thuốc và Thực phẩm đã chấp thuận Delrin để sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Delrin đã được sử dụng bởi Mattel 1968-1972 để sản xuất vòng bi bánh xe ma sát thấp tìm thấy trên chỉ giới đường đỏ Hot Wheels. Delrin được làm từ nhựa homopolymer acetal, và khi ép đùn thành các hình dạng cơ bản lớn (ví dụ, tấm, thanh, và dạng ống), thường phải chịu các vấn đề về độ xốp. Những vấn đề này độ xốp có thể làm cho sản phẩm ít đáng tin cậy trong các ứng dụng nhất định. Acetal copolymer (Acetron GP) thường được sử dụng như là một thay thế cho Delrin (acetal homopolymer) khi độ xốp rủi ro là một yếu tố trong việc lựa chọn vật liệu.

Nó cũng được sử dụng trong yo-yos như tơ lụa của yoyos Alchemy, Lyn Fury bởi YoYoJam, và sữa bằng cách sinh rất quan trọng. Delrin của bôi trơn (khi gia công trên máy tiện a) sản lượng một yo-yo với ma sát ít hơn đáng kể.

Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các dấu paintball, nơi nó được sử dụng để làm cho bu lông, máy bơm xử lý và các bộ phận khác. chi phí thấp của nó, đầy đủ sức mạnh, trọng lượng nhẹ, và tự bôi trơn đặc tính làm cho nó lý tưởng cho các dấu. Các vật liệu khác thường được sử dụng để đánh dấu, Nylatron, trong khi hơi nhẹ hơn, là dễ bị sưng. Một phần tăng lên có thể làm cho cơ chế không thể hoạt động và đôi khi thiệt hại các điểm đánh dấu. các sản phẩm dựa trên Nylon như Nylatron có khả năng chịu mài mòn tốt hơn so với Delrin, nhưng không có khả năng chịu độ ẩm tốt, và không phù hợp với độ ẩm cao hoặc các ứng dụng dưới nước.

Delrin kháng của chất lỏng và hệ số ma sát thấp cũng làm cho nó hữu ích như là một sự thay thế mang trong Bánh và bánh xe, để được lựa chọn trong trường hợp môi trường ăn mòn làm cho một con lăn truyền thống hoặc mang bóng không thực tế. Trong giữa thập niên 1960, nhà sản xuất máy hát đĩa turntable Delrin Garrard sử dụng trong các ứng dụng mà sự ổn định của nó, ma sát thấp và khả năng chống dầu nhờn thường được thuận lợi.

Delrin mới đây còn thấy sử dụng trong sản xuất của sáo Ailen (theo truyền thống làm bằng gỗ), còi thiếc (theo truyền thống làm bằng kim loại), và kèn túi (theo truyền thống làm bằng gỗ). Delrin sáo âm thanh không tương tự hoặc giống hệt với sáo bằng gỗ, nhưng đã co rút hoặc các vấn đề nứt thường kết hợp với nhạc cụ bằng gỗ trong môi trường nóng, lạnh, hoặc khô. Nhà xây dựng như Des Seery, Michael Cronnolly của M & E Flutes, Tony Dixon, và Rob Forbes xây dựng Delrin sáo.

Các Tortex picksDelrin đã trở thành một vật liệu ngày càng phổ biến cho chọn guitar. Nó có độ bền tuyệt vời, nó là nhiều hơn nữa khả năng chịu mài mòn hơn nylon tại các điểm tiếp xúc dây, đặc biệt là trên các chuỗi vòng quanh vết thương. Delrin không crack hoặc phá vỡ như nhựa hoặc polyvinyl clorua (PVC), cung cấp một nắm, rắn phiếu tự do, và phát triển một "bộ nhớ" theo thời gian, có nghĩa là, nó dần dần phát triển một đường cong nhẹ thích hợp với tay nắm của người dùng. Delrin chọn guitar, chẳng hạn như Dunlop chọn "Tortex" trở nên phổ biến một phần do có một lệnh cấm quốc tế về thương mại của tortoiseshell cuối những năm 1970, sau đó được một loại vật liệu thường được sử dụng để chọn guitar.

Delrin cũng nhiều ý của nhiều nhà sản xuất và các cầu thủ của harpsichords, được sử dụng cho các plectra, mà gảy dây đàn khi một phím được nhấn. Delrin đã được tìm thấy để cung cấp một chất lượng âm rất giống với cây bút lông-chim được sử dụng trong thời gian qua, trong khi được bền hơn rất nhiều và nhất quán.

Delrin đã được sử dụng trong nhiều năm bởi một số nhà sản xuất dao kéo để làm tay cầm dao, đặc biệt là cho jacknives.

Delrin được sử dụng để làm cho bánh xe kết hợp trong hầu hết các ổ khóa bảo mật cao an toàn. Điều này làm cho kháng khóa giải mã của X-raying vì mật độ thấp của delrin. Tuy nhiên, kỹ thuật bắn phá neutron có thể được sử dụng để giải mã delrin bánh xe. Delrin cũng làm tăng sức đề kháng của khóa để mặc.

Nó cũng được dùng để làm cho thanh trượt khung và pucks đầu gối cho người lái xe gắn máy / xe đua, cũng như bao tay trượt được sử dụng khi longboarding.

Delrin là được phổ biến để sản xuất các thiết bị lặn, do trọng lượng nhẹ và độ xốp thấp đến khí dưới áp lực. Một số loại nhựa khác có thể hấp thụ khí dưới áp lực, và sưng lên hoặc biến dạng.

Delrin đã được sử dụng ngày càng để tạo ra đồ trang sức cơ thể xuyên, đặc biệt là đường hầm hoặc phích cắm để sử dụng trong lỗ kéo dài. Trong khi nhiều người xem như là tương đối an toàn cho các mặc hàng ngày, sự an toàn của thực hành này được tranh luận trong cộng đồng sắc nhọn.

Delrin cũng đang được thường được sử dụng như là một thay thế cho sừng trong koiguchi vào hiện đại tạo thanh kiếm Nhật Bản.

Hai công ty đã làm cho watthour mét cũng được sử dụng thành phần Delrin trong máy đo vòng tròn loại sổ đăng ký của mình trong một. Tuy nhiên, Delrin có xu hướng xấu đi khi tiếp xúc với tia cực tím (từ ánh sáng mặt trời) trong thời gian dài của thời gian - dẫn đến các vấn đề hiệu quả trong tình hình đăng ký một tốn kém cho các nhà sản xuất.

Chế tạo

Cung cấp ở dạng hạt, POM có thể được tạo thành hình dạng mong muốn bằng cách áp dụng nhiệt và áp lực. Hai phương pháp phổ biến nhất sử dụng được hình thành và đùn ép. Quay và đúc thổi cũng có thể.

ứng dụng tiêu biểu cho tiêm-đúc POM bao gồm các thành phần hoạt động kỹ thuật cao (ví dụ như bánh xe, các ràng buộc trượt tuyết, ốc vít, hệ thống khóa) và vật liệu được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và điện tử tiêu dùng. Có điểm đặc biệt cung cấp cao hơn độ bền cơ học, độ cứng hoặc ma sát thấp, thuộc tính mặc.

POM thường đùn như độ dài liên tục của các phần tròn hoặc hình chữ nhật. Những phần này có thể được cắt theo chiều dài và được bán như quán bar hay tờ cổ phiếu cho gia công.

Nó thường được sử dụng bởi các nhà sản xuất xe cho nhiều thành phần của xe ô tô.

Máy

Khi cung cấp như thanh ép đùn hoặc tờ, Delrin có thể được gia công bằng cách sử dụng các phương pháp truyền thống như biến, phay, khoan vv Các kỹ thuật này là tốt nhất làm nơi sản xuất kinh tế không công đức các chi phí của tan biến. Vật liệu này là miễn phí, cắt, nhưng yêu cầu các công cụ sắc nét với một góc độ giải phóng mặt bằng cao. Việc sử dụng các chất bôi trơn cắt hòa tan là không cần thiết, nhưng được khuyến khích.

Bởi vì vật chất thiếu của hầu hết các kim loại cứng, chăm sóc cần được thực hiện để sử dụng lực lượng ánh sáng kẹp và hỗ trợ đầy đủ cho các phôi.

Delrin gia công có thể được chiều không ổn định, đặc biệt là với các bộ phận có khác biệt lớn trong độ dày tường. Đó là khuyến cáo như 'thiết kế-out' có tính năng như vậy bằng cách thêm philê hoặc củng cố xương sườn. Luyện kim của các bộ phận trước gia công trước khi cuối cùng kết thúc là một thay thế. Một quy tắc ngón tay cái, của là nói chung, các thành phần nhỏ gia công trong Delrin bị cong vênh ít hơn.

Liên kết

Acetal polyme thường rất khó khăn để trái phiếu. quy trình đặc biệt và phương pháp điều trị đã được phát triển để cải thiện liên kết của acetal. Thông thường các quá trình này liên quan đến bề mặt khắc, điều trị ngọn lửa hoặc mài mòn cơ học. liên quan đến quá trình tiêu biểu khắc axit cromic ở nhiệt độ cao. DuPont đã có một quá trình cấp bằng sáng chế để điều trị homopolymer acetal gọi là satinizing mà tạo ra các điểm neo trên bề mặt, cho một cái gì đó dính đến lấy. Ngoài ra còn có các quy trình liên quan đến huyết tương và thải khí oxy hoa.

Một khi bề mặt được chuẩn bị, một số chất kết dính có thể được sử dụng để liên kết. Chúng bao gồm epoxies, polyurethan, và cyanoacrylates. Epoxies đã cho thấy sức mạnh 150-500 psi cắt trên bề mặt bị mài mòn cơ học và 5-100 psi trên các bề mặt xử lý hóa học. Cyanoacrylates hữu ích để liên kết với kim loại, da, cao su và nhựa khác.

Dung môi hàn thường không thành công về polyme acetal, do sức đề kháng dung môi tuyệt vời của acetal. Nhiệt hàn thông qua phương pháp khác nhau đã được sử dụng thành công trên cả hai homopolymer và copolymer.

Suy thoái

clo tấn công của hệ thống ống nước nhựa acetal jointAcetal nhựa nhạy cảm với thủy phân axit và oxy hóa bởi các tác nhân như clo, ví dụ. Vì vậy, các mức thấp của clo trong nguồn cung cấp nước sạch (1-3 ppm) có thể gây ra stress ăn mòn để phát triển, một vấn đề đã được kinh nghiệm ở cả Mỹ và châu Âu trong các hệ thống cung cấp nội địa và thương mại nước. moldings khuyết tật là nhạy cảm nhất với nứt, nhưng khuôn bình thường sẽ không chống nổi nếu nước nóng.

Phổ biến rộng rãi thất bại của moldings acetal trong nguồn cung cấp nước sạch và nóng dẫn đến một trong những hành động cấp lớn nhất tại Mỹ khi phụ kiện đường ống dẫn nước acetal nứt và gây ngập lụt nhà cửa, một vấn đề trầm trọng hơn do vấn đề tương tự với hệ thống đường ống polybutylene. Các phụ kiện acetal có xu hướng thất bại đầu tiên, tiếp theo là hệ thống đường ống này.