Quelles sont les différences entre le POM homopolymère (par exemple, le 100P de DuPont) et le POM copolymère (par exemple, le M90-44 de Polyplastics) ?

Le POM (polyoxyméthylène) est également connu sous le nom de « Acétal » ou « Delrin ». Ces surnoms proviennent des entreprises qui les ont inventés-les "parents" de ce matériel.

Il existe deux catégories principales de polyoxyméthylène : l’une est appelée copolymère POM et l’autre est homopolymère POM. La société qui a développé le copolymère POM (Celanese, États-Unis) a enregistré la marque « Celcon », qui est traduite phonétiquement dans certaines régions par « Acétal ». La société qui a développé l'homopolymère POM (DuPont, États-Unis) a enregistré la marque « Delrin ».

Le polyoxyméthylène est un polymère linéaire sans chaînes latérales, caractérisé par une densité élevée et une cristallinité élevée. Sur la base des différences dans la structure chimique de ses chaînes moléculaires, il peut être divisé en deux types : le POM homopolymère et le POM copolymère.

La différence fondamentale entre le copolymère POM et l'homopolymère POM réside dans leur architecture chimique, qui à son tour détermine leurs variations de stabilité thermique, de comportement mécanique et de caractéristiques de traitement :

1. Structure chimique et stabilité : L'homopolymère POM est produit en polymérisant des monomères de formaldéhyde. Ses chaînes moléculaires sont très régulières, mais il présente une mauvaise stabilité thermique et a tendance à se décomposer lorsqu'il est chauffé, libérant du formaldéhyde gazeux. Le copolymère POM introduit des comonomères tels que l'oxyde d'éthylène dans la chaîne principale, interrompant la continuité de la chaîne en formant des liaisons carbone-carbone. Cela améliore considérablement la stabilité thermique et offre une plus grande résistance aux acides, aux alcalis et à l’hydrolyse de l’eau chaude.

2. Propriétés mécaniques et physiques : comparé au copolymère POM, l'homopolymère POM possède une cristallinité plus élevée, ce qui se traduit par une plus grande dureté, rigidité et résistance au fluage. Sa résistance à la traction et sa tenue en fatigue à température ambiante sont généralement supérieures à celles du copolymère. Le copolymère POM a une cristallinité légèrement inférieure et une rigidité légèrement inférieure, mais il offre de meilleures performances de vieillissement thermique à long terme, un coefficient de dilatation thermique plus faible et une stabilité dimensionnelle améliorée dans des environnements où alternent des températures élevées et basses.

3. Traitement et application : L'homopolymère POM a une fenêtre de traitement étroite et nécessite un contrôle strict de la température pour éviter la décomposition. Il est généralement utilisé pour les engrenages et roulements de précision qui exigent une résistance initiale très élevée. Le copolymère POM a une fenêtre de traitement plus large, est moins sujet à la décomposition et convient bien-aux pièces de moulage par injection avec de longs trajets d'écoulement ou des géométries complexes. Il présente également des avantages dans les environnements impliquant un chauffage ou une humidité prolongés, tels que les systèmes de carburant automobile et les composants en contact avec l'eau.

Caractéristiques du plastique technique POM

1. Le POM ne nécessite généralement pas de pré-séchage avant le traitement, mais un préchauffage (environ 80 degrés) est recommandé pendant le traitement pour améliorer la stabilité dimensionnelle du produit.

2. Le POM a une plage de températures de traitement très étroite. Rester un peu trop longtemps dans le baril ou dépasser 220 degrés provoquera une décomposition, produisant du gaz formaldéhyde très irritant.

3. Lors du moulage par injection de POM, la pression de maintien doit être relativement élevée (proche de la pression d'injection) pour réduire la chute de pression. La vitesse de la vis ne doit pas être trop élevée et le coussin de fusion doit être réduit au minimum.

4. Les produits POM ont des taux de retrait élevés et sont sujets aux marques d'enfoncement ou à la déformation. Le POM a une capacité thermique spécifique élevée et la température du moule est élevée (80-100 degrés). Les produits sont très chauds au démoulage et nécessitent une manipulation soigneuse.

5. Le POM est mieux formé dans des conditions de « pression moyenne, vitesse moyenne, température de fusion faible et température de moule relativement élevée ». Les pièces de précision nécessitent une température de moule contrôlée.

6. Haute résistance mécanique et rigidité.

7. Résistance à la fatigue relativement élevée.

8. Bonne résistance environnementale et résistance aux solvants organiques.

9. Forte résistance aux impacts répétés, bonnes propriétés électriques, bonne résilience, propriétés auto-lubrifiantes, bonne résistance à l'usure et excellente stabilité dimensionnelle.

Applications typiques du plastique POM

Peut remplacer la plupart des-métaux non ferreux. Utilisé dans les automobiles, les machines-outils, les composants internes des instruments, les roulements, les fixations, les engrenages, les plaques à ressort, les tuyaux, les composants de la bande transporteuse, les bouilloires électriques, les boîtiers de pompe, les crépines d'eau, les robinets et les produits similaires.

Propriétés du plastique POM

Le polyoxyméthylène est un matériau lisse, brillant, dur et dense, de couleur blanche, avec des sections à parois fines-apparaissant translucides. Ses caractéristiques de combustion : facilement inflammable ; continue de brûler après avoir été retiré de la flamme ; la flamme apparaît jaune en haut et bleue en bas ; produit des gouttes fondues ; et émet une forte odeur irritante de formaldéhyde ou de poisson. Le POM est opaque avec une bonne colorabilité. Densité spécifique : 1,41-1,43 g/cm³. Retrait au moulage : environ 2 %. Température de moulage : 170 -200 degrés. Conditions de séchage : 80-90 degrés pendant 2 heures. La résistance thermique à long terme-du POM n'est pas exceptionnellement élevée. La résistance thermique à court terme du POM homopolymère est supérieure de plus de 10 degrés à celle du POM copolymère, mais la résistance au vieillissement thermique à long terme du POM copolymère est d'environ 10 degrés supérieure à celle du POM homopolymère. Il peut être utilisé à long terme dans une plage de température allant de -40 degrés à 90 degrés. Le POM se décompose facilement à 240 degrés. La décomposition produit des gaz irritants et corrosifs, l'acier moulé doit donc être résistant à la corrosion.

1. Le POM est un plastique semi-cristallin d'une densité de 1,42 g/cm³. Il présente une excellente rigidité et est communément appelé « Acétal ».

2. Il possède d'excellentes propriétés, notamment la résistance à la fatigue, la résistance au fluage, la résistance à l'usure, la résistance à la chaleur et la résistance aux chocs. Il possède également un faible coefficient de friction et une bonne autolubrification.

3. Le POM n'est pas hygroscopique, avec un taux d'absorption d'eau de 0,22 à 0,25 %. Il présente une bonne stabilité dimensionnelle en milieu humide. Le taux de retrait est d'environ 2 %, ce qui rend difficile un contrôle dimensionnel précis lors du moulage par injection. La température de déflexion de la chaleur est de 172 degrés.

Propriétés mécaniques du plastique POM

Le POM offre une résistance élevée, une rigidité élevée, une bonne élasticité et de bonnes propriétés de réduction de l'usure et de la friction. Ses propriétés mécaniques sont excellentes, avec une résistance spécifique atteignant 50,5 MPa et une rigidité spécifique atteignant 2650 MPa, très proches de celles des métaux. Le changement des propriétés mécaniques du POM avec la température est légèrement plus important pour le copolymère POM que pour l'homopolymère POM. Le POM a une résistance aux chocs élevée, mais sa résistance aux chocs conventionnelle est inférieure à celle de l'ABS et du PC. POM est sensible à l'encoche ; une encoche peut réduire la résistance aux chocs de plus de 90 %. La résistance à la fatigue du POM est exceptionnelle, atteignant 35 MPa, tandis que celle du PA et du PC n'atteint que 28 MPa. Le comportement au fluage du POM est similaire à celui du PA, seulement 2,3 % à 20 degrés et 21 MPa sur 3 000 heures, et est moins affecté par la température. Le POM a un faible coefficient de frottement, une bonne résistance à l'usure, une valeur PV limite élevée et une bonne autolubrification. Lorsque les produits POM frottent les uns contre les autres, des charges élevées peuvent facilement générer un bruit semblable à celui d'un cri.

Propriétés électriques du plastique POM

Le POM a une bonne isolation électrique, presque insensible à la température et à l’humidité. La constante diélectrique et la perte diélectrique varient très peu sur une large plage de température, d'humidité et de fréquence. La résistance à l'arc est excellente et peut être maintenue à des températures élevées. La rigidité diélectrique du POM est liée à l'épaisseur : 82,7 kV/mm à 0,127 mm d'épaisseur et 23,6 kV/mm à 1,88 mm d'épaisseur.

Performance environnementale du plastique POM

Le POM ne résiste pas aux alcalis forts et aux oxydants puissants, mais possède une certaine stabilité contre les acides dilués et faibles. Le POM a une bonne résistance aux solvants, résistant aux hydrocarbures, aux alcools, aux aldéhydes, aux éthers, à l'essence, aux huiles lubrifiantes et aux alcalis faibles, tout en conservant une stabilité chimique considérable à haute température. La faible absorption d'eau offre une bonne stabilité dimensionnelle. Le POM a une mauvaise résistance aux intempéries. L'exposition à long-terme aux rayons UV dégrade les propriétés mécaniques, provoquant du farinage et des fissures sur la surface.

Processabilité du plastique POM

Matériau cristallin avec une plage de fusion étroite. Fond et se solidifie rapidement. Un léger refroidissement en dessous du point de fusion provoque la cristallisation. Fluidité moyenne. Sa faible absorption d'humidité signifie qu'il peut être traité sans séchage.

POM modifié

1. POM renforcé : Les principaux matériaux de renforcement sont la fibre de verre, les billes de verre ou la fibre de carbone, la fibre de verre étant la plus courante. Les performances mécaniques renforcées peuvent être améliorées de 2 à 3 fois et la température de déflexion thermique (HDT) peut augmenter de plus de 50 degrés.

2. Usure-POM modifié : l'ajout de graphite, de PTFE, de bisulfure de molybdène, d'huile lubrifiante ou de PE de faible poids moléculaire peut améliorer la lubrification. Par exemple, l'ajout de 5 parties de PTFE au POM peut réduire le coefficient de frottement de 60 % et augmenter la résistance à l'usure de 1-2 fois. L'ajout d'huile lubrifiante liquide peut améliorer considérablement la résistance à l'usure et augmenter la valeur PV limite. Pour améliorer la dispersion de l'huile, des supports absorbant l'huile tels que le noir de carbone, l'hydroxyde d'aluminium, le sulfate de baryum ou l'EPR sont nécessaires. L'ajout de 5 % d'huile au POM améliore la résistance à l'usure de 72 %, avec une valeur PV limite atteignant 3,9 MPa·m/s (le POM pur est de 0,213 MPa·m/s), soit 3 à 20 fois celle des autres plastiques techniques.

L’inventeur du POM homopolymère – DuPont (Delrin)

Le POM de DuPont est principalement classé selon sa viscosité : le premier chiffre du produit représente approximativement son indice de fusion. Ainsi, la classification comprend les séries 100, 300, 500 et 900. L'indice de fluidité augmente avec le nombre (un MFR plus élevé signifie une viscosité plus faible). Exemple de comparaison de viscosité : POM 100NC010 > POM 300CP BK642 > POM 500AF > POM 900P BK602.

Règles de nomenclature Delrin® POM (significations des préfixes/suffixes)

• Préfixe :

- FG : qualité alimentaire

- PC : qualité médicale

- SC : qualité médicale

• Suffixe (exemples) :

- AF : lubrifié au PTFE

- AL : Nouveau lubrifiant

- CL : lubrifié chimiquement

- KM : Kevlar® lubrifié

- TL : lubrifié au Téflon®

- CP : traitement amélioré