Промышленная технология получения полиоксиметилена

Введение

Актуальность настоящего исследования связана с тем, что профиль применения данного полимера довольно широкий и разнообразный. Данный полимер широко применяется при создании деталей в автомобилестроении и электротехнике.
Полиацеталь относится к антифрикционным материалам. Полиацеталь в основном используется в качестве конструкционного материала для замены цветных металлов и сплавов при изготовлении машин, машин и инструментов, приборов и в областях с более высокими требованиями к продукту.
По антифрикционным и механическим характеристикам полиацеталь близок к капролону (полиамид 6), но отличается от этого [10]:
• большая ударопрочность, особенно при низких температурах
• лучшие упругие свойства;
• трещиностойкость;
• очень низкое влагопоглощение;
• отличная обрабатываемость с возможностью изготовления точных деталей.
Полиацеталь обладает исключительным сопротивлением усталости (в 1,5 раза выше, чем у полиамида 6) и является оптимальным материалом для изделий, подвергающихся многократным механическим нагрузкам, ударным нагрузкам и вибрации.
Полиацеталь характеризуется высокой механической прочностью, жесткостью и твердостью в сочетании с очень высокой эластичностью и эластичностью. Отличительные свойства полиформальдегида могут также включать [9]:
• хорошее сопротивление ползучести
• высокая ударопрочность даже при низких температурах
• хорошая стабильность размеров, в том числе высокая влажность
• хорошее скольжение и износостойкость
• стабильность свойств в широком диапазоне температур (от -50⁰С до 100⁰С)
• отличная работоспособность
Производители гарантируют, а потребители ценят, что полиоксиметилен не является самозатухающим, устойчивым к органическим растворителям, топливу всех типов и щелочам, он позволяет проводить лазерную маркировку. Кроме того, он имеет [10]:
• низкое влагопоглощение
• хорошие электрические и диэлектрические свойства изоляции
• физиологическая инерция (допускается при контакте с пищей)
• высокая устойчивость черных материалов к ультрафиолетовым лучам
Следует отметить, что полиоксиметилен не устойчив к сильным кислотам и окислителям.
Применение полиоксиметилена
Материал успешно используется в следующих секторах [1]:
• питание
• автомобильный
• медицина
• текстильный
• бумага и упаковка
Полиоксиметилен широко используется в машиностроении, точном приборостроении, электротехнике, производстве бытовой техники, спортивного инвентаря и многих других продуктах.
Детали, полученные из полиоксиметилена, могут непрерывно работать в диапазоне температур от -50 ° С до + 90 ° С. Он отлично выдерживает кратковременное нагревание при 140 ° С.
Полиоксиметилен особенно рекомендуется для [9]:
• производство прецизионных механических деталей
• эластичные детали с высокой стабильностью размеров для точных механизмов
• детали, работающие при низких температурах и высокой влажности
• детали постоянно работают в воде при 60-80⁰С
• части медицинской промышленности, которые находятся в контакте с человеком и требуют многократной стерилизации
• части машин для производства продуктов питания
Примеры полиоксиметиленовых частей включают в себя [10]:
• элементы конвейера для тяжелых грузов
• роликовые подшипники, подшипники
• зубчатые колеса
• шестерни с небольшим модулем
• кулачки
• седла клапана
• пружины, пружинные элементы и защелкивающиеся механизмы
• изолирующие детали в электротехнике, электрические соединители, изоляторы
• уплотнительные прокладки


1. Свойства полимера, его применение и структура применения по отраслям

γ-Полиоксиметилен (γ-ПОМ) [1] представляет собой смесь диметиловых эфиров полиоксиметиленов общей формулы CH3O(CH2O)nCH3 со степенью полимеризации 80–240 [6].
Полиоксиметилен (он же РОМ, полиацеталь, полиформальдегид) - самосмазывающийся инженерный пластик, получаемый полимеризацией формальдегида.
В промышленности используется две группы полиоксиметилена (РОМ-Н и РОМ-С), незначительно отличающиеся между собой способом получения и свойствами.
Физические свойства полиоксиметилена указаны в таблице 1.
Таблица 1.
Физические свойства полиоксиметилена [10]
Показатели РОМ-Н РОМ-С
Предельная отрицательная температура эксплуатации -60оС -60оС
Предел плотности г/см3 1,43 1,41
Эластичность МПа 3,600 2,800
Рабочая toC 110 100
Предельная toC 150 140
Температура плавления toC 173-180 164-172
Степень кристаллизации % 70-100 60-80

Два основных базовых типа различаются в общем лишь несколькими критериями [7]:
- POM-H (гомополимер) имеет более высокую температуру плавления и более высокую прочность, но чувствителен к гидролизу с непрерывным воздействием горячей воды более 60 °C и к пару.
- POM-C (сополимер) немного ниже прочность, но выше ударная вязкость, высокая стойкость к щелочам и хорошая стойкость к гидролизу при воздействии горячей воды и пара.
Популярность нового полимера объясняется его свойствами. Испытания показали, что полиоксиметилен не изменяется под воздействием агрессивной среды. Его можно использовать в контакте с автомобильными маслами, топливом, органическими растворителями, слабыми кислотами и щелочами. Исключение составляют сильные кислоты [5].
Материал не растрескивается и не впитывает жидкости. Его водопоглощение составляет всего лишь 0,20%. Такая влагостойкость и прочность значительно увеличивает сферу его использования. Немаловажной характеристикой является абсолютная безопасность для человека.
Интересно взаимодействие полиоксиметилена с минеральными маслами. Пластик нейтрален при соприкосновении с ними только до нагревания ниже +100оC. При дальнейшем повышении температуры полимерный материал сначала набухает, а затем растворяется в масле. Также исследования показали, что он может разрушаться под воздействием радиации.
Свойства полиоксиметилена POM указаны в таблице 2.
Таблица 2
Свойства полиоксиметилена POM [4]
Свойства Метрические значения
РОМ-С РОМ-Н
Плотность г/см3 1.410 1.430
Водопоглащение (24 часа) % 0.20 0.25-0.3
Прочность при растяжении МПа 70 80
E-модуль МПа 2700 3800
Прочность при сжатии МПа 110 105
Модуль при изгибе МПа 2600 3800
Коэффициент трения (динамика) - 0.25
Max температура непрерывной эксплуатации оC 100 110

• высокая жесткость, твердость, стойкость к динамическим нагрузкам;
• термопластичность;
• большая ударная вязкость и модуль упругости при растяжениях и сжатиях (3000 МПа).
• не накапливает усталость;
• низкая ползучесть при больших нагрузках;
• износоустойчивость;
• низкий коэффициент трения;
• легко обрабатывается. Из него можно изготавливать высокоточные детали;
• не горюч. Его воспламеняемость равна НВ/НВ 3 мм/6 мм (UL94)
• не изменяет параметры при нагревании, глубоком охлаждении и высокой влажности;
• не проводит электрический ток [10].
Обладая такими характеристиками и свойствами, полиоксиметилен в короткий промежуток времени стал очень популярен в машиностроении в качестве конструкционного полимерного материала.
Из него сегодня изготавливаются трущиеся самосмазывающиеся детали машин и механизмов, участвующие в постоянном движении, соприкасающиеся с другими поверхностями. Из него делают точные детали, корпуса машин, технических устройств, вращающиеся шестерни, подшипники и т.д. Он используется для замены деталей из дорогих цветных металлов и их сплавов. Материал отличается твердой, гладкой и