Johdatus POM:iin

Noin 1955 DuPont sai formaldehydin homopolymeerin formaldehydin polymeroinnilla. Polyoksimetyleeni on helppo kiteyttää, ja sen kiteisyys on yli 70 prosenttia. Homoformaldehydin sulamislämpötila on noin 180 astetta.
Se on toinen tekninen muovi, jolla on erinomaiset kattavat ominaisuudet polyamidin jälkeen. Sillä on korkeat mekaaniset ominaisuudet, kuten lujuus, moduuli, kulutuskestävyys, sitkeys, väsymiskestävyys ja virumisenkestävyys. Sillä on myös erinomainen sähköeristys, liuottimien kestävyys ja prosessoitavuus. Se on yksi viidestä yleisestä teknisestä muovista.
Asetaalipolymeeri, nimittäin polyoksimetyleeni (POM), muodostuu polymeroimalla formaldehydiä, jota kutsutaan usein myös polyoksimetyleeniksi (POM). Polymeerien valmistusta formaldehydistä on tutkittu jo 1920-luvulla, mutta lämpöstabiileja materiaaleja ei ole valmistettu ennen kuin DuPont kehitti Delrinin (Dailin) ​​vuonna 1950. Homopolymeeri valmistetaan anionisella polymeroinnilla erittäin puhtaasta formaldehydistä. Muodostunut polymeeri on liukenematonta. Polymeroinnin edetessä saostuminen jatkuu. Kun formaldehydin valitsema asetaalihartsi irtoaa, tapahtuu lämpöhajoamista. Polymeerin lämpöstabiilisuutta voidaan parantaa esteröimällä hydroksipääteryhmät etikkahappoanhydridillä. Toinen tapa parantaa lämpöstabiilisuutta on kopolymeroida toisen monomeerin, kuten etyleenioksidin, kanssa, jonka polymeeri valmistetaan kationisella polymeroinnilla.
Asetaalihartsin lämpöhajoamiseen on neljä mekanismia. Ensimmäinen on lämpö- tai alkalikatalysoitu ketjudepolymerointi; Tuloksena on, että formaldehydiä vapautuu, ja polymeerin pääteryhmäleikkaus voi vähentää tätä taipumusta; Toinen on se, että happi hyökkää polymeerin epäsäännölliseen asemaan, mikä johtaa myös depolymeroitumiseen. Antioksidanttien käyttö voi vähentää tämän hajoamismekanismin esiintymistä, ja kopolymerointi voi myös auttaa vähentämään tätä taipumusta; Kolmas mekanismi on, että happo katkaisee asetaalihartsiketjun. Neljäs hajoaminen on lämpödepolymerointi, kun lämpötilagradientti ylittää 270 astetta, mikä on erittäin tärkeää. Se varoittaa käyttäjää pitämään käsittelylämpötilan alle 270 astetta polymeerin hajoamisen välttämiseksi.
Asetaalihartsi on erittäin kiteistä, tyypillinen kiteisyys on 75 prosenttia ja sulamispiste 180 astetta. Polyeteeniin (PE) verrattuna molekyyliketjut pinoutuvat tiiviimmin lyhyemmän CO-sidoksen vuoksi, mikä johtaa polymeerin korkeampaan sulamispisteeseen. Korkea kiteisyys antaa asetaalipolymeerille hyvän liuotinkestävyyden. Polymeerit ovat pääasiassa lineaarisia. Niiden molekyylipainot vaihtelevat välillä 20000-110000.
Asetaalihartsi on vahva ja kova kestomuovi, jolla on hyvä väsymis- ja lämpöstabiilisuus. Sillä on alhainen kitkakerroin ja hyvä lämmönkestävyys. Asetaalihartsin katsotaan olevan samanlainen kuin nailon, mutta sen väsymiskestävyys, virumisenkestävyys, kovuus ja vedenkestävyys ovat parempia kuin nailon. Asetaalihartsin virumisenkestävyys ei kuitenkaan ole yhtä hyvä kuin polykarbonaatin. Kuten aiemmin mainittiin, asetaalihartsilla on erinomainen liuotinkestävyys, eikä ole löydetty orgaanista liuotinta, joka voisi liuottaa asetaalihartsin alle 70 asteen lämpötilassa; Mutta se voi turvota joissakin liuottimissa. Asetaalihartsi on herkkä hapoille, emäksille ja hapettimille. Vaikka CO-sidos on polaarinen, se on tasapainotettu ja sen polariteetti on paljon pienempi kuin nailonin karbonyyliryhmä, mikä johtaa asetaaalihartsin suhteellisen alhaiseen kosteuden imeytymiseen. Pieni määrä adsorboitua kosteutta voi aiheuttaa turvotusta ja koon muutoksia, mutta ei aiheuta polymeerin hydrolyysiä ja hajoamista. Kosteuden vaikutus on paljon pienempi kuin nailonpolymeerien vaikutus. Ultraviolettivalo voi aiheuttaa polymeerin hajoamista, jota voidaan vähentää lisäämällä hiilimustaa. Kopolymeereillä on yleensä samanlaisia ​​ominaisuuksia kuin homopolymeereillä, mutta homopolymeerien mekaaniset ominaisuudet ovat hieman korkeammat kuin kopolymeerien. Niiden sulamispisteet ovat myös korkeammat, mutta niiden lämpöstabiilisuus ja alkalinkestävyys ovat huonompia kuin kopolymeerien. Sekä homopolymeeri että kopolymeeri ovat täyteaineita (lasikuitu, fluoripolymeeri, aromaattinen polyamidikuitu ja muut täyteaineet), jotka on valmistettu karkaistuista materiaaleista ja ultraviolettivalolla stabiloiduista materiaaleista. Asetaalihartsia ja polyuretaanielastomeeriä sekoitetaan niiden sitkeyden parantamiseksi, ja näitä materiaaleja voi ostaa markkinoilta.
Saatavilla on asetaalihartseja ruiskuvalua, ruiskuvalua ja ekstruusiopuristamista varten. On tärkeää olla ylikuumenematta tai formaldehydin aiheuttamaa vakavaa ylipainetta käsittelyn aikana. Polymeeri on puhdistettava ennen sammuttamista, jotta vältetään ylikuumeneminen käynnistyksen aikana. Asetaalihartsi on säilytettävä kuivassa paikassa. Asetaalihartsin näennäinen viskositeetti on vähemmän riippuvainen leikkausjännityksestä ja lämpötilasta kuin polyolefiinin, mutta sen sulalla on alhainen elastisuus ja alhainen lujuus. Alhainen sulalujuus on ongelma puhallusmuovauksessa. Haaroittuneen ketjurakenteen omaavat kopolymeerit sopivat paremmin puhallusmuovaukseen. Kiteytysnopeus on erittäin nopea, ja muovauksen jälkeinen kutistuminen voidaan suorittaa 48 tunnin kuluessa muovauksen jälkeen. Läpinäkyvien kalvojen valmistaminen on vaikeaa nopean kiteytymisen vuoksi.
Asetaalihartsin markkinakysyntä Yhdysvalloissa ja Kanadassa vuonna 1997 oli 368 miljoonaa puntaa. Asetaalihartsin käyttökohteita ovat hammaspyörät, rullat, putkikomponentit, pumpun osat, tuulettimen siivet, puhalletusta kalvosta valmistetut aerosolisäiliöt, valetut ketjupyörät ja -ketjut, joita käytetään usein suoraan metallien korvaamiseen. Asetaalihartsia käytetään pääasiassa ruiskupuristukseen, jota seuraa levyjen ja tankojen ekstruusio. Asetaalihartsin pieni kitkakerroin mahdollistaa hyvien laakerien valmistamisen.