Asetal poliasetal ve poliformaldehit olarak da bilinen Polioksimetilen (POM)[4] çok sertlik, az sürtünme ve mükemmel boyutsal kararlılık gerektiren hassas parçalarda kullanılan bir mühendislik termoplastiğidir.Sertlik, kayganlık ve boyutların değişmemesini gerektiren küçük parça uygulamalarında çok kullanılır. Kısa zincirli POM (8 ila 100 tekrarlanan birim arasındaki zincir uzunluğu) paraformaldehit (PFA) olarak da daha iyi bilinir. Diğer birçok sentetik polimerde olduğu gibi, polioksimetilenler farklı kimya firmaları tarafından biraz farklı formüllerle üretilir ve Delrin, Kocetal, Ultraform, Celcon, Ramtal, Duracon, Kepital, Polypenco, Tenac ve Hostaform gibi çeşitli isimlerle satılır.
 | |
 | |
| Adlandırmalar | |
|---|---|
Diğer adlar Poli(oksimetilen) glikol; polimetilen glikol | |
| Tanımlayıcılar | |
| ChemSpider |
|
| UNII | |
CompTox Bilgi Panosu (EPA) |
|
| Özellikler | |
| Molekül formülü | (CH2O)n |
| Molekül kütlesi | Değişken |
| Görünüm | Beyaz katı (boyasız) |
| Yoğunluk | 1.41–1.42 g/cm3[1] |
| Erime noktası | 165 °C (329 °F)[2] |
| −9.36×10−6 (SI, at 22 °C) [3] | |
| Termokimya | |
Isı sığası (C) |
1500 J/kg·K[2] |
| Aksi belirtilmediği sürece madde verileri, Standart sıcaklık ve basınç koşullarında belirtilir (25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
| Bilgi kutusu kaynakları | |
POM yüksek mukavemeti, sertliği ve −40 °C'ye kadar sertliği ile karakterizedir. POM çok kristalli bileşimi nedeniyle doğası gereği opak beyazdır ancak tüm renklerde mevcuttur. POM 1.410-1.420 g/cm3 yoğunluğuna sahiptir.[5]
Enjeksiyon kalıplanan POM için tipik uygulamalar arasında küçük dişli çarklar, gözlük çerçeveleri, bilyalı rulmanlar, kayak takımları, bağlantı elemanları, silah parçaları, bıçak sapları ve kilit sistemleri, kıskaçlar, ney başparesi gibi yüksek performanslı mühendislik bileşenleri bulunur. Malzeme otomotiv ve tüketici elektroniği endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. POM'un elektriksel direnci 14×1015 Ω⋅cm'dir ve bu da onu 19,5 MV/m bozulma voltajına sahip bir yalıtkan yapar.[2][6]
Gelişim
Polioksimetilen, 1953'ü Nobel Kimya Ödülü'nü alan Alman kimyager Hermann Staudinger tarafından keşfedildi.[7] 1920'lerde polimer olarak nitelendirdiği makromolekülleri araştırırken POM'un polimerizasyonunu ve yapısını incelemişti. Termostabilite ile ilgili sorunlar nedeniyle, POM o dönemde ticarileştirilmedi.
Yaklaşık 1952'de, DuPont'daki araştırma kimyagerleri POM'un bir versiyonunu sentezlediler[8] ve 1956'da şirket, homopolimerin patent koruması için başvuruda bulundu[9], patentte kopolimer teriminden bahsetmeyi unuttu ve böylece rakiplere giden yolu açtı. DuPont, yüksek moleküler ağırlıklı POM'un mucidi olarak R. N. MacDonald'ı göstermektedir.[10]
MacDonald ve çalışma arkadaşlarının patentleri, yüksek molekül ağırlıklı hemiasetal-sonlandırılmış (~O−CH2OH) POM'un hazırlanmasını açıklamaktadır[11], ancak bunlar ticari olarak uygulanabilir olmak için yeterli termal kararlılığa sahip değildir.
Isıya dayanıklı (ve bu nedenle kullanışlı) bir POM homopolimerinin mucidi, hemiasetal uçlarının asetik anhidrit ile reaksiyona sokulmasının, kolayca depolimerize olabilen hemiasetali termal olarak kararlı, eriyik işlenebilir bir plastiğe dönüştürdüğünü keşfeden Stephen Dal Nogare'dir[12].
1960 yılında DuPont, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Parkersburg, Batı Virginia'da "Delrin" adlı kendi asetal reçinesi versiyonunu üretmek için tesisin inşaatını tamamladı.[13] Yine 1960 yılında Celanese kendi araştırmasını tamamladı. Kısa bir süre sonra Frankfurt firması Hoechst AG ile sınırlı bir ortaklıkla Hessen, Kelsterbach'ta bir fabrika inşa edildi; oradan Celcon 1962'de üretilmeye başlandı[14] ve bir yıl sonra Hostaform da ona katıldı. Her ikisi de Celanese'nin himayesinde üretimde kalmaya devam etmektedir ve artık 'Hostaform/Celcon POM' olarak adlandırılan bir ürün grubunun parçaları olarak satılmaktadır.
Üretim
POM'un homopolimer ve kopolimer versiyonlarını üretmek için farklı üretim süreçleri kullanılır.
Homopolimer
Polioksimetilen homopolimer yapmak için susuz formaldehit üretilmelidir. Ana yöntem, hemiformal oluşturmak için sulu formaldehitin bir alkolle reaksiyona sokulması, hemiformal/su karışımının dehidrasyonu (ya ekstraksiyon veya vakum distilasyonu) ve hemiformali ısıtarak formaldehitin serbest bırakılmasıdır. Formaldehit daha sonra anyonik kataliz ile polimerize edilir ve elde edilen polimer asetik anhidrit ile reaksiyonla stabilize edilir. Üretim süreci nedeniyle, büyük çaplı kesitler belirgin merkez hattı gözenekliliğine sahip olabilir.[15] Tipik bir örnek DuPont'un Delrin'idir.
Kopolimer
Polioksimetilen kopolimer, −CH2O− gruplarının yaklaşık %1-1.5'ini −CH2CH2O− ile değiştirir.[16]
Polioksimetilen kopolimer yapmak için formaldehit genellikle trioksan'a dönüştürülür (özellikle 1,3,5-trioksan, ayrıca trioksin olarak da bilinir). Bu, asit kataliziyle (sülfürik asit veya asidik iyon değişim reçineleri) yapılır ve ardından trioksanın damıtma ve/veya ekstraksiyon yoluyla saflaştırılmasıyla su ve diğer aktif hidrojen içeren safsızlıklar giderilir.
Tipik kopolimerler, Celanese'den Hostaform ve BASF'den Ultraform'dur. Ko-monomer tipik olarak dioksolan'dır, ancak etilen oksit de kullanılabilir. Dioksolan, etilen glikol'ün asit katalizörü üzerinde sulu formaldehit ile reaksiyona girmesiyle oluşturulur. Diğer dioller de kullanılabilir.
Trioksan ve dioksolan, genellikle boron triflorür eterat, BF3OEt2 olmak üzere bir asit katalizörü kullanılarak polimerleştirilir.
Polimerizasyon, polar olmayan solvent içinde (bu durumda polimer bulamaç halinde oluşur) veya saf trioksan içinde (örneğin bir ekstrüderde) gerçekleşebilir. Polimerizasyondan sonra, asidik katalizör devre dışı bırakılmalı ve polimer, kararsız uç grupları uzaklaştırmak için eriyik veya çözelti hidrolizi ile stabilize edilmelidir. Stabil polimer, ısıl ve oksitleyici stabilizatörler ve isteğe bağlı olarak yağlayıcılar ve çeşitli dolgu maddeleri eklenerek eriyik bileşiktir.
Üretim
POM granül halde tedarik edilir ve ısı ve basınç uygulanarak istenilen şekle getirilebilir. Kullanılan en yaygın iki şekillendirme yöntemi plastik enjeksiyon ve ekstrüzyon'dur. Döner kalıplama ve şişirmeli kalıplama da mümkündür.
Enjeksiyon kalıplı POM için tipik uygulamalar, yüksek performanslı mühendislik bileşenlerini (örneğin dişli çarklar, kayak takımları, yoyo'lar, bağlantı elemanları, kilit sistemleri) 'ni kapsar. Malzeme, otomotiv ve tüketici elektroniği endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Daha çok mekanik tokluk, sertlik veya düşük sürtünme/aşınma özellikleri sunan özel kaliteleri vardır.
POM genellikle sürekli uzunluklarda yuvarlak veya dikdörtgen kesit olarak ekstrüde edilir. Bu bölümler istenilen uzunlukta kesilebilir ve talaşlı imalat için çubuk veya sac olarak satılabilir.
Tipik mekanik özellikler
POM, yapıştırılamayan ancak eritilerek POM'a birleştirilebilen sert bir plastiktir. Erimiş POM, şekillendirilmesinde kullanılan çelik aletlere yapışmaz.[17][18]
| Yoğunluk | 1,41 | kg/dm3 |
| Erime noktası | 165 | °C |
| Özgül ısı kapasitesi | 1500 | J/kg/K |
| Özgül ısı iletkenliği | 0,31 ila 0,37 | W/m/K |
| Isıl genleşme katsayısı | 12 | ppm/K |
POM, epoksi veya alüminyum kadar güçlü, ancak biraz daha esnek olan nispeten güçlü bir plastiktir:
| Özellik | değer | birimler |
|---|---|---|
| Çekme akma gerilimi | 62 | MPa |
| Çekme modülü | 2700 | MPa |
| Akma anında uzama | 2,5 | % |
| Çekme kopma gerilimi | 67 | MPa |
| Kopma anında uzama | 35 | % |
| Darbe dayanımı | 80 | kJ/m2 |
POM aşınmaya dayanıklıdır:
| Özellik | koşullar | değer | birimler |
|---|---|---|---|
| Çeliğe karşı sürtünme katsayısı | 0,3 m/s, 0,49 MPa | 0,31 | |
| Çeliğe karşı sürtünme katsayısı | 0,3 m/s, 0,98 MPa | 0,37 | |
| Çeliğe karşı özgül aşınma | 0,49 MPa | 0,65 | mm3/N/km |
| Çeliğe karşı özgül aşınma | 0,98 MPa | 0,30 | mm3/N/km |
| POM'a karşı sürtünme katsayısı | 0,15 m/s, 0,06 MPa | 0,37 |
Bulunabilirlik ve fiyat
POM malzemesi örneğin "Delrin" gibi, ticari markalı üreticiye özgü isimlere sahip olabilir.
Ekim 2023'te büyük miktarlar için fiyatlar, ABD$/kg cinsinden:[19]
- ABD: 3,26, Avrupa 2,81, Çin 2,58, SEA 2,30, Orta Doğu 1,68 .
Fiyatlar ve bulunabilirlik perakende / küçük toptan :
- birçok renkte mevcuttur, örn. siyah, beyaz, ancak şeffaf değil .
- plakalar halinde vardır[20], 3 metreye 1,25 metreye kadar, 0,5mm'den 130mm'ye kadar kalınlıklardadır.
- yuvarlak çubuklar çapı 5 mm'den 200 mm'ye kadar mevcuttur,
Kasım 2023'te Hollanda'da perakende fiyatı: 19 ila 27 avro/dm3
İşleme
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
