Полимеры для производства труб

Для промышленного производства труб в зарубежной и отечественной практике используются следующие типы полимеров:

ПНД – полиэтилен низкого давления;

ПВД – полиэтилен высокого давления;

ППБ и ППС – сополимеры полипропилена;

ПЭС – сшитый полиэтилен;

ПБ – полибутан;

ПВХ – поливинилхлорид.

Полиэтилен

Полимерные трубы обладают высокой химической стойкостью. Так, трубы из ПНД и ПВД при нормальной температуре устойчивы к действию воды, щелочей соляной и фосфорных кислоты, спиртов, формальдегидов и сложных эфиров, но недостаточно стойки(набухают) в хлорированных, алифатических и ароматических углеводородах и жидкостях, содержащих поверхностно-активные вещества, которые вызывают образование трещин на поверхности труб.

С повышением температуры стойкость труб из полиэтилена к действию минеральных кислот и органических растворителей уменьшается.

Полиэтилен – это пластикат, имеющий хорошие диэлектрические свойства, повышенную ударостойкость, небольшую поглотительную способность. Не ломается, обладает низкой газо- и паропроницаемостью. Физиологически нейтрален, не имеет запаха. Полиэтилен не восприимчив к щелочам любой концентрации, растворам любых солей, карбоновым, плавиковой и концентрированной соляной кислотам. Устойчив к маслу, овощным сокам, алкоголю, воде, бензину. Разрушается азотной кислотой, газообразными и жидкими фтором и хлором. Не растворяется, а только немного набухает в органических растворителях. Стоек к нагреванию в вакууме, но разрушается на воздухе при нагревании от восьмидесяти градусов.

Полиэтилен морозостоек (до семидесяти градусов). Под действием ультрафиолетовых лучей - подвергается фотодеструкции. Легко модифицируется. Дополнительное хлорирование, сульфирование, бромирование или фторирование придают полиэтилену каучуко-подобные свойства, улучшают химическую и тепловую стойкость. Сополимеризация с другими полиолефинами или полярными мономерами повышает его прозрачность, эластичность, адгезионные характеристики, а также стойкость к растрескиванию. Смешивание полиэтилена с другими полимерными материалами улучшает другие его физические свойства. Полиэтилен безвреден для человека, из него не выделяются опасные для его здоровья вещества.

Полипропилен и его сополимеры

Полипропилен обладает высокой ударной вязкостью и повышенной износостойкостью, стоек к многократным изгибам (при холодной гибки ограничен радиус изгиба), физиологически безвреден, водонепроницаем, обладает коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью, точка плавления 160˚С. Материал не обладает запахом, не тонет в воде, в огне горит без дыма, запах при горении острый и сладковатый, плавится каплями.

На практике применение полипропилена ограничивается его природными свойствами. Для адаптации свойств материала к определенным условиям в полипропилен добавляют специальные присадки. Например, сам по себе полипропилен практически не электропроводен. Но в ряде случаев, например при изготовлении резервуаров для взрывоопасных сред, необходимо чтобы материал при образовании электростатического заряда отводил его. Для увеличения электропроводности в материал добавляют токопроводящие вещества. При эксплуатации изделий из полипропилена, под воздействием различных климатических факторов (свет, влага) происходит разрушение материала, которое называется старением. Процессы старения приводят к потере эластичности и снижению механической прочности полимерного материала, ухудшению диэлектрических показателей. Для защиты от старения в полимеры добавляют малые дозы низкомолекулярных добавок – стабилизаторы. Для защиты полимеров от светового старения применяются светостабилизаторы (ультрафиолетовые стабилизаторы). Действие светостабилизаторов заключается в фильтрации ультрафиолетового излучения и его преобразования в тепловую энергию. Защиту от термоокислительного старения обеспечивают стабилизаторы, называемые антиоксидантами.

Трубы из ППБ и ПП при нормальных температурах обладают высокой химической стойкостью к действию сильных щелочей, сильных и слабых минеральных кислот, соляных растворах, алифатических углеводородов, минеральных масел; неустойчивы к действию окисляющих кислот(концентрированная азотная и серная) сложных эфиров, кетонов и альдегидов, простых эфиров и ароматических углеводородов. По сравнению с трубами из полиэтилена полипропиленовые более устойчивые к влиянию химических веществ при повышенных температурах.

Сшитый полиэтилен

ПЭС обладает повышенной химической стойкостью и углеводородам, жидкостям, содержащие поверхностно активные вещества, кислотам, особенно при повышенных температурах.

Сшитый полиэтилен, сохраняя все основные ценные свойства обычного полиэтилена, обладает следующими преимуществами: повышенной стойкостью к растрескиванию в напряженном состоянии и к старению, повышенной теплостойкостью ( длительная рабочая температура при использовании вулканизирующегося полиэтилена на основе полиэтилена низкой плотности - 90 С, допустимая температура при перегревах в течение 100 ч в год-130 С, в течение 30 сек - 250 С), улучшенными механическими характеристиками, в частности, стойкостью к истиранию и продавливанию; хорошей стабильностью размеров при более высоких, чем для обычного полиэтилена, температурах

Трубы из сшитого полиэтилена (ПЭС-а, ПЭС-b, ПЭС-с) являются одним из наиболее распространенных материалов. Трубы ПЭС изготавливают из полиэтилена высокой плотности с очень высоким молекулярным весом. В процессе экструзии в присутствии специального катализатора производится химическая сшивка молекул полиэтилена, приводящая к формированию трехмерной сетчатой структуры, в результате чего саму трубу можно рассматривать как одну большую молекулу. Благодаря такому молекулярному строению труба ПЭС обладает целым рядом уникальных свойств: теплостойкость; долговечность; стойкость к механическому и гидравлическому удару; стойкость к ползучести при высоких давлениях и температуре; стойкость к растрескиванию благодаря отсутствию усталостных напряжений; отличные гидравлические свойства; высокая стойкость к истиранию

Поливинилхлорид

Трубы из ПВХ при температуре до 40 С устойчивы к воздействию влажных газов, за исключением хлора и хлорсодержащих, и в большинстве случаев устойчивы к средам, указанным выше для полиэтилена и полипропилена.

Главные качества ПВХ в строительстве: износоустойчивость, механическая прочность, жесткость, небольшая масса, устойчивость к коррозии, химическому, погодному и температурному воздействию. ПВХ - отличный огнеупорный материал. Он с трудом поддается возгоранию. И прекращает гореть и тлеть сразу же после того, как исчезает источник высокой температуры. Основная причина - высокое содержание хлора. Это способствует повышению пожарной безопасности построенных объектов. ПВХ не проводит электричество и, таким образом, идеален в качестве изоляционного материала. Основной чертой строительных материалов из ПВХ является их долговечность. 85% всех строительных материалов из ПВХ используются для долгосрочных сооружений. Более 75% труб, произведенных из ПВХ, имеют срок службы более 40 лет (потенциал новых разработок в этой области увеличивает этот срок до 100 лет!)