Полиформальдегид / полиацеталь (ПФЛ, POM)

Главная Полиформальдегид / полиацеталь (ПФЛ, POM)

Категория:

Окрашенный в массе
Тальконаполненный
Наполненный синтетическими минеральными волокнами
Стойкий к атмосферным воздействиям
Антистатический
Стойкий к воздействию кислот

Полиформальдегид / полиацеталь (ПФЛ, POM)

Названия и обозначения: полиформальдегид, полиацеталь, ацеталь, полиоксиметилен, полиметиленоксид, сополимеры формальдегида, ПФЛ, ПОМ, СТД, СФД, ПМО, polyoxymethylene, acetal, POM.

История развития производства полиформальдегида
Еще в 1920-х годах, немецкий химик Штаудингер (Staudinger), в ходе изучения теории структуры макромолекул, изучал полимеризацию и структуру полиформальдегида (ПФЛ). Однако, вследствие низкой термостабильности полимера, производство полиформальдегида не нашло тогда промышленного применения. В 1948 году фирма DuPont начала фундаментальные исследования по изучению процессов переработки полиацеталей методом литья под давлением, отделки и областей применения изделий из полиацеталей, уделяя особое внимание проблемам повышения термостабильности полимера.
В результате, под девизом «Пластик заменит металл», в 1956 году, компания выпустила полиформальдегид под торговой маркой Delrin® (Делрин) и c 1960 года приступила к его промышленному производству.
Компания Celanese проводила исследования по созданию полиформальдегида с 1960 года и запустила его промышленное производство в 1962 году под торговой маркой Celkon®. C этого периода полиацеталь различают:

  • как гомополимер, произведенный по технологии фирмы DuPont,
  • и сополимер, произведенный по технологии Celanese.

Компании Ticona, Heochst (Германия) и Celanese в 1963 году организовали совместное предприятие и начали производство полиформальдегида под торговой маркой Hostaform® (Хостаформ). В 1968 году Celanese совместно с японской компанией Daicel Chemical организовали фирму Polyplastics, которая начала производство полиацеталей под торговой маркой Duracon®. По окончании срока действия патентов на базовые технологии фирм DuPont и Celanese, многие компании стремились разработать новые технологии производства полиформальдегида. В итоге ряд компаний также начали производить полиформальдегид: BASF (Германия) под торговой маркой Ultraform®, Asahi Kasei (Япония) и Mitsubishi Gas Chemical.
В Корее, компания Korea Engineering Plastics Co. начала производство полиацеталя под маркой Kepital® по технологии Mitsubishi Gas Chemical, а компания Kolon совместно с Toray (Япония) учредила компанию KTP Industries Inc., представив рынку в 1988 году полиформальдегид под маркой KOCETAL®.

«Компамид Инженерные Пластики» является региональным дистрибьютором компании KOLON PLASTICS по полиформальдегиду KOCETAL®.

Механические свойства
Полимер обладает кристаллической структурой и, как следствие, имеет высокое соотношение прочности и упругости, а также, благодаря подвижности макромолекул, обладает хорошим сопротивлением к усталостным нагрузкам, деформации и истиранию.

Теплостойкость
Важными параметрами, определяющими свойства полимеров, являются «температура изгиба под нагрузкой» и «износ».
Полимеры с аморфной структурой более зависимы от температуры, чем полиацетали, которые, благодаря наличию кристаллической структуры, менее зависимы от температурно-деформационных воздействий.
Предел температур зависит от дизайна изделия и от величины показателя «температура изгиба под нагрузкой».
Оценку стабильности полимера можно экстраполировать по значениям изменений свойств вещества при температурных воздействиях с использованием кривой Аррениуса. Термостабильность сополимерных полиацеталей может быть повышена при введении сталибилизаторов, в зависимости от их эффективности. Гомополимер менее стабилен, чем сополимер.

Химическая стойкость
Стойкость полимера к химическим воздействиям определяется растворимостью в различных веществах, изменением массы при абсорбции, влиянием химических веществ на прочностные показатели.
Вследствие наличия кристаллической структуры, полиацеталь не растворяется в большинстве органических растворителей, но набухает в ароматических, хлорсодержащих соединениях, кетонах и сложных эфирах с изменением своих механических свойства и геометрических размеров.
Исключением является гексафторацетон, в котором полиацеталь полностью растворяется.
Полиацеталь обладает масло-, бензостойкостью, но его устойчивость может снижаться, если в бензине (маслах) присутствуют кислотосодержащие легирующие добавки.
Сополимеры устойчивы к воздействию щелочей; гомополимеры – не устойчивы.
Полиацетали устойчивы к воздействию неорганических химических веществ, но могут быть проницаемы для водных растворов ZnCL2 в зависимости от их температуры и концентрации.
Срок эксплуатации полимера зависит от температуры и концентраций химических веществ, с которыми он контактирует. Например, при контакте с горячей водой при температуре около 90°C срок эксплуатации может составить 1 год, а если температура воды около 65°C – то 10 лет.
Благодаря своей химической структуре, срок службы гомополимера ниже, чем сополимера.

Устойчивость к атмосферным воздействиям
Полиацеталь не устойчив к воздействию ультрафиолета, но может быть стабилизирован введением УФ-абсорберов и светостабилизаторов. Устойчивость к воздействию УФ-излучения может быть также повышена введением сажи или других пигментов. В естественных условиях полимер подвергается воздействию УФ-излучения, оксидов серы, оксидов азота, озона и т.п., поэтому проблемам повышения атмосферостойкости необходимо уделять особое внимание.
Оценка устойчивости к атмосферным воздействиям может производиться экспресс-методами с использованием климатических камер, ксеноновых лам и приборов для определения цветостойкости. Квалифицированные испытания помогут устранить нежелательные эффекты изменения цвета и потери внешнего вида при атмосферных воздействиях.
Требуемый комплекс эксплуатационных свойств изделий должен учитываться при выборе материала между гомополимером и сополимером.

Общая характеристика
Полимеры, полученные из альдегида, обычно формальдегида, и характеризуемые наличием ацетальных функциональных групп в полимерной цепи известны под названиями полиформальдегид, полиацеталь и полиоксиметилен (ПОМ). Материалы имеют линейную структуру и высокую степень кристаллизации (70-100% — гомополимер, 60-80% — сополимер), плотность базовых марок  — 1,4 – 1,45 г/см3. Их не следует смешивать с поливиниловыми ацеталями, в которой ацетальные функциональные группы являются заменителями в полимерной цепи. Полиформальдегид считается техническим (инженерным, конструкционным) видом пластмасс, получившим широчайшее применение

Автомобильная промышленность        
Применение полиформальдегида в автомобильной промышленности обусловлено стабильностью его свойств в широком диапазоне температур (от -40 до 100°С) и превосходной хемостойкостью по отношению к омывателям стекла, тормозной жидкости, топливам всех видов. В частности, из материала изготавливают автомобильные дворники, приборные щитки, детали механизма ремней безопасности, механизма сидений, стеклоподъемников, дверных замков, детали топливных насосов, модуль  бензонасоса, датчик уровня топлива, крышка бензобака.
 
Машиностроение
Полиацеталь широко используется при производстве промышленного оборудования, сельскохозяйственной и строительной техники, благодаря уникальному балансу физико-механических свойств: механическая прочность, антифрикционность и износостойкость, стойкость к коррозии, химическая и климатическая стойкость. Наиболее типичные изделия — шнековые приводы, ролики, держатели, буксы, подшипники, детали конвейерных цепей.
Прекрасная стойкость к химическим продуктам и гидролизу позволяет использовать полиформальдегид в различных контейнерах, трубах и фитингах, кабельной промышленности и т.п.
 
Электротехника, электроника, точная механика, часовая промышленность, бытовая и оргтехника.           
Особую популярность полиформальдегиду принесло применение в сфере высоких технологий и точном машиностроении. Быстрая кристаллизация материала обеспечивает прекрасную износостойкость и механическую прочность (прочность на изгиб от 50 МПа у ненаполненных марок до 200 МПа – у стеклонаполненных), что делает возможным использование материала в бытовых приборах, электронике, оборудовании для сетевых коммуникаций:
  •  корпуса, соединительные элементы, шестерни и подшипники электроприборов и инструментов
  •  клавишные блоки телефонов, корпуса катушек, видеокассеты и т.д.
  •  детали измерительных приборов, высокопрецизионные шестеренки, детали оптических приборов, точные зубчатые колеса и стрелки часов
  •  детали DVD-ROM и DVD-RAM, детали механизма электробритв, миксеров, электрических зубных щеток, принтеров, копировальных  аппаратов, детали стиральных, посудомоечных машин, кондиционеров, кофеварок, чайников, насадки для пылесоса.
Товары широкого потребления
Полиформальдегид имеет исключительную усталостную стойкость (в 1,5 раза выше, чем у полиамида 6 и в 4 раза выше, чем у поликарбоната) и является оптимальным материалом для изделий, подверженных повторяющимся механическим воздействиям, ударным нагрузкам и вибрации. По мере увеличения продолжительности подобных нагрузок, сополимер полиформальдегида получает преимущества по сравнению с гомополимером. Для увеличения прочностных характеристик используются стеклонаполненные марки. Прекрасные литьевые качества обеспечивают широкий ассортимент изделий из материала. Среди товаров широкого потребления
  •  спортивный инвентарь: крепления лыж, втулки теннисных ракеток, детали мачт и досок для виндсерфинга
  •  газовые счетчики
  •  ручки для мебели, игрушки, молнии, пряжки, головки шариковых ручек и т.п.
Температура эксплуатации: температура плавления материала — 166°С. Детали, полученные из полиформальдегида работают в интервале температур от -60°C до +140°С. Выдерживают кратковременный нагрев до 160°С.
 
Переработка: сополимер полиформальдегида имеет большую термическую стабильность, чем гомополимер, что ведет к более низкому уровню выделения формальдегида, улучшению внешнего вида деталей, увеличению срока службы формы. Материал, характеризуемый исключительной стабильностью размеров, рекомендуется для точного литья. хорошо окрашивается, допускает лазерную маркировку, сваривается ультразвуком. При вторичной переработке можно использовать рециклат с  добавлением до 10-20% к первичному материалу  без изменения физико-механических свойств полимера.
 
Компания KOLON PLASTICS выпускает широкий ассортимент полиформальдегида под торговой маркой  Kocetal, включающий в себя наряду со стандартными литьевыми и экструзионными марками, марки со специальными свойствами:
  • Стеклонаполненные марки: для придания материалу максимальной твердости и жесткости, для снижения до минимума усадки (стекловолокно), и вероятности коробления (шарики)
  • Антифрикционные марки: наполненные тефлоном, силиконовым маслом и графитом
  • Другие специальные марки: светостабилизированную, электропроводящую , антистатическую, наполненную уретаном для придания материалу дополнительной ударопрочности и гибкости
Цвет материала выбирается по желанию заказчика на основании каталога цветов RAL и/или собственных стандартов. Следует отметить высокое качество поверхности материалов (отсутствие блеска, цветовая стабильность), что обуславливает использование материала для производства внутренних частей автомобиля.