Quais são as diferenças entre o POM homopolímero (por exemplo, 100P da DuPont) e o POM copolímero (por exemplo, M90-44 da Polyplastics)?

POM (polioximetileno) também é conhecido como "Acetal" ou "Delrin". Esses apelidos são originários das empresas que os inventaram-os "pais" deste material.

Existem duas categorias principais de polioximetileno: uma é chamada de copolímero POM e a outra é o homopolímero POM. A empresa que desenvolveu o copolímero POM (Celanese, EUA) registrou a marca “Celcon”, que é traduzida foneticamente em algumas regiões como “Acetal”. A empresa que desenvolveu o homopolímero POM (DuPont, EUA) registrou a marca “Delrin”.

O polioximetileno é um polímero linear sem cadeias laterais, caracterizado por alta densidade e alta cristalinidade. Com base nas diferenças na estrutura química de suas cadeias moleculares, pode ser dividido em dois tipos: POM homopolímero e POM copolímero.

A diferença fundamental entre o copolímero POM e o homopolímero POM reside na sua arquitetura química, que por sua vez determina suas variações na estabilidade térmica, comportamento mecânico e características de processamento:

1. Estrutura Química e Estabilidade: O homopolímero POM é produzido pela polimerização de monômeros de formaldeído. Suas cadeias moleculares são altamente regulares, mas apresentam baixa estabilidade térmica e tendem a se decompor quando aquecido, liberando gás formaldeído. O copolímero POM introduz comonômeros como o óxido de etileno na cadeia principal, interrompendo a continuidade da cadeia formando ligações carbono-carbono. Isto aumenta significativamente a estabilidade térmica e proporciona maior resistência a ácidos, álcalis e hidrólise de água quente.

2. Propriedades mecânicas e físicas: Comparado ao copolímero POM, o homopolímero POM possui maior cristalinidade, resultando em maior dureza, rigidez e resistência à fluência. Sua resistência à tração e vida à fadiga à temperatura ambiente são geralmente superiores às do copolímero. O copolímero POM tem cristalinidade ligeiramente inferior e rigidez marginalmente inferior, mas oferece melhor desempenho de envelhecimento térmico a longo-prazo, menor coeficiente de expansão térmica e melhor estabilidade dimensional em ambientes com alternância de altas e baixas temperaturas.

3. Processamento e aplicação: O homopolímero POM possui uma janela de processamento estreita e requer controle rigoroso de temperatura para evitar decomposição. É normalmente usado para engrenagens e rolamentos de precisão que exigem resistência inicial muito alta. O copolímero POM tem uma janela de processamento mais ampla, é menos propenso à decomposição e é bem-adequado para peças de moldagem por injeção com caminhos de fluxo longos ou geometrias complexas. Também apresenta vantagens em ambientes que envolvem aquecimento ou umidade prolongados, como sistemas de combustível automotivo e componentes que entram em contato com a água.

Características do plástico de engenharia POM

1. O POM geralmente não requer pré-secagem antes do processamento, mas o pré-aquecimento (em torno de 80 graus) é recomendado durante o processamento para beneficiar a estabilidade dimensional do produto.

2. O POM tem uma faixa de temperatura de processamento muito estreita. Permanecer um pouco mais no barril ou exceder 220 graus causará decomposição, produzindo gás formaldeído altamente irritante.

3. Ao moldar por injeção POM, a pressão de retenção deve ser relativamente alta (próxima da pressão de injeção) para reduzir a queda de pressão. A velocidade da rosca não deve ser muito alta e a almofada de fusão deve ser mantida no mínimo.

4. Os produtos POM têm altas taxas de encolhimento e são propensos a afundar marcas ou empenar. POM tem uma alta capacidade de calor específico e a temperatura do molde é alta (80-100 graus). Os produtos ficam muito quentes quando desmoldados e requerem manuseio cuidadoso.

5. O POM é melhor formado sob condições de "pressão média, velocidade média, baixa temperatura de fusão e temperatura de molde relativamente alta". Peças de precisão requerem temperatura controlada do molde.

6. Alta resistência mecânica e rigidez.

7. Resistência à fadiga relativamente alta.

8. Boa resistência ambiental e resistência a solventes orgânicos.

9. Forte resistência a impactos repetidos, boas propriedades elétricas, boa resiliência, propriedades auto-lubrificantes, boa resistência ao desgaste e excelente estabilidade dimensional.

Aplicações típicas de plástico POM

Pode substituir a maioria dos-metais não ferrosos. Usado em automóveis, máquinas-ferramentas, componentes internos de instrumentos, rolamentos, fixadores, engrenagens, placas de mola, tubos, componentes de correias transportadoras, chaleiras elétricas, carcaças de bombas, filtros de água, torneiras e produtos similares.

Propriedades do plástico POM

O polioximetileno é um material liso, brilhante, duro e denso, de cor branca, com seções-de paredes finas que parecem translúcidas. Suas características de combustão: facilmente inflamável; continua queimando após ser retirado da chama; a chama aparece amarela na parte superior e azul na parte inferior; produz gotas fundidas; e emite um forte odor irritante de formaldeído ou de peixe. POM é opaco com boa colorabilidade. Gravidade específica: 1,41-1,43 g/cm³. Encolhimento da moldagem: aproximadamente 2%. Temperatura de moldagem: 170-200 graus. Condições de secagem: 80-90 graus por 2 horas. A resistência ao calor-de longo prazo do POM não é excepcionalmente alta. A resistência ao calor de curto-prazo do POM homopolímero é mais de 10 graus maior que a do POM copolímero, mas a resistência ao envelhecimento térmico a longo prazo do POM copolímero é cerca de 10 graus maior que a do POM homopolímero. Pode ser usado a longo prazo em uma faixa de temperatura de -40 graus a 90 graus. POM se decompõe facilmente a 240 graus. A decomposição produz gases irritantes e corrosivos, portanto o aço para moldes deve ser resistente à corrosão.

1. POM é um plástico semi{1}}cristalino com densidade de 1,42 g/cm³. Possui excelente rigidez e é comumente conhecido como “Acetal”.

2. Possui excelentes propriedades, incluindo resistência à fadiga, resistência à fluência, resistência ao desgaste, resistência ao calor e resistência ao impacto. Também possui baixo coeficiente de atrito e boa auto-lubrificação.

3. O POM não é higroscópico, com uma taxa de absorção de água de 0,22-0,25%. Apresenta boa estabilidade dimensional em ambientes úmidos. A taxa de encolhimento é de cerca de 2%, dificultando o controle dimensional preciso durante a moldagem por injeção. A temperatura de deflexão de calor é de 172 graus.

Propriedades Mecânicas do Plástico POM

O POM oferece alta resistência, alta rigidez, boa elasticidade e boas propriedades de redução de-desgaste e atrito. Suas propriedades mecânicas são excelentes, com resistência específica chegando a 50,5 MPa e rigidez específica chegando a 2650 MPa, muito próximas às dos metais. A mudança nas propriedades mecânicas do POM com a temperatura é ligeiramente maior para o copolímero POM em comparação com o homopolímero POM. O POM possui alta resistência ao impacto, mas sua resistência ao impacto convencional é inferior à do ABS e do PC. POM é-sensível a notch; um entalhe pode reduzir a resistência ao impacto em mais de 90%. A resistência à fadiga do POM é excelente, atingindo 35 MPa, enquanto PA e PC atingem apenas 28 MPa. O comportamento de fluência do POM é semelhante ao do PA, apenas 2,3% a 20 graus e 21 MPa ao longo de 3.000 horas, e é menos afetado pela temperatura. O POM tem baixo coeficiente de atrito, boa resistência ao desgaste, alto valor limite de PV e boa auto-lubrificação. Quando os produtos POM esfregam uns contra os outros, cargas elevadas podem facilmente gerar ruídos semelhantes a gritos.

Propriedades elétricas do plástico POM

O POM possui bom isolamento elétrico, quase não afetado pela temperatura e umidade. A constante dielétrica e a perda dielétrica variam muito pouco em uma ampla faixa de temperatura, umidade e frequência. A resistência ao arco é excelente e pode ser mantida em altas temperaturas. A rigidez dielétrica do POM está relacionada à espessura: 82,7 kV/mm na espessura de 0,127 mm e 23,6 kV/mm na espessura de 1,88 mm.

Desempenho Ambiental do Plástico POM

O POM não é resistente a álcalis fortes e oxidantes fortes, mas tem certa estabilidade contra ácidos diluídos e fracos. O POM possui boa resistência a solventes, resistindo a hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, éteres, gasolina, óleos lubrificantes e álcalis fracos, enquanto mantém considerável estabilidade química em altas temperaturas. A baixa absorção de água proporciona boa estabilidade dimensional. POM tem baixa resistência às intempéries. A exposição-de longo prazo à radiação UV degrada as propriedades mecânicas, causando escamação e rachaduras na superfície.

Processabilidade do Plástico POM

Material cristalino com faixa de fusão estreita. Derrete e solidifica rapidamente. Um leve resfriamento abaixo do ponto de fusão causa cristalização. Fluidez média. A baixa absorção de umidade significa que pode ser processado sem secar.

POM modificado

1. POM reforçado: Os principais materiais de reforço são fibra de vidro, contas de vidro ou fibra de carbono, sendo a fibra de vidro a mais comum. O desempenho mecânico reforçado pode melhorar de 2 a 3 vezes e a temperatura de deflexão de calor (HDT) pode aumentar em mais de 50 graus.

2. POM-modificado por desgaste: adicionar grafite, PTFE, dissulfeto de molibdênio, óleo lubrificante ou PE de baixo peso molecular pode melhorar a lubrificação. Por exemplo, adicionar 5 partes de PTFE ao POM pode reduzir o coeficiente de atrito em 60% e aumentar a resistência ao desgaste em 1-2 vezes. A adição de óleo lubrificante líquido pode melhorar significativamente a resistência ao desgaste e aumentar o valor limite de PV. Para melhorar a dispersão do óleo, são necessários transportadores absorventes de óleo, como negro de fumo, hidróxido de alumínio, sulfato de bário ou EPR. A adição de 5% de óleo ao POM melhora a resistência ao desgaste em 72%, com um valor PV limite atingindo 3,9 MPa·m/s (o POM puro é 0,213 MPa·m/s), que é 3-20 vezes maior que o de outros plásticos de engenharia.

O Inventor do Homopolímero POM – DuPont (Delrin)

O POM da DuPont é classificado principalmente por sua viscosidade: o primeiro dígito do produto representa aproximadamente sua taxa de fluidez. Assim, a classificação inclui as séries 100, 300, 500 e 900. A taxa de fluxo de fusão aumenta com o número (MFR mais alto significa viscosidade mais baixa). Exemplo de comparação de viscosidade: POM 100NC010 > POM 300CP BK642 > POM 500AF > POM 900P BK602.

Regras de nomenclatura Delrin® POM (significados de prefixo/sufixo)

• Prefixo:

- FG: qualidade alimentar

- PC: Grau Médico

- SC: Grau Médico

• Sufixo (Exemplos):

- AF: Lubrificado com PTFE

- AL: Novo Lubrificante

- CL: lubrificado quimicamente

- KM: Lubrificado com Kevlar®

- TL: Lubrificado com Teflon®

- CP: processamento aprimorado