Подробное описание

Полиэтилен — термопластичный полимер этилена.         Полиэтилен — термопласт белого цвета, обладающий высокой химической стойкостью, плохо проводящий теплоту и электричество. Важное свойство полиэтилена — термопластичность: в нагретом состоянии он размягчается, при этом очень легко можно изменять его форму; при охлаждении он застывает и сохраняет эту форму. Его молекулярная масса колеблется от 20 тыс. до 3 млн. в зависимости от способа получения.         В зависимости от условий полимеризации различают три вида полиэтилена:            — полиэтилен высокого давления (ПВД), или низкой плотности (HDPE - High Density Polyethylene), молярная масса 3·104-4·105, получаемый при давлении 1000-3000 атм и температуре около 180 0С; инициатором служит кислород (радикальная полимеризация). Макромолекулы полиэтилена, полученного этим способом имеют разветвленное строение, этим объясняется его невысокая плотность (менее плотная упаковка макромолекул).            — полиэтилен среднего давления (ПСД) (MDPE) получают в среде разбавителя при 35-40 атм и 125-150 0С на металлоксидных катализаторах.            — полиэтилен низкого давления (ПНД), или высокой плотности (LDPE - Low Density Polyethylene), молярная масса 5·104-106. Полимеризацию проводят в среде органического растворителя при давлении около 5 атм и температуре ниже 80 0С. Катализаторами являются металлорганические комплексы (катализаторы Циглера-Натта). Процесс идет по ионному механизму.          Несмотря на то, что различные виды полиэтилена получают из одного и того же мономера, они представляют собой совершенно различные материалы, отличаясь друг от друга не меньше, чем от других полимеров. Это объясняется различными геометрическими формами макромолекул и разной способностью к кристаллизации.          Полиэтилен высокого давления состоит из разветвленных макромолекул и представляет собой мягкий и эластичный материал (степень кристалличности 60%). Полиэтилены среднего и низкого давления, имеющие линейное строение и довольно высокую степень кристалличности (70-90%), – жесткие продукты.         Все полиэтилены обладают высокой морозостойкостью (низкой температурой хрупкости) и могут эксплуатироваться при температурах до -70 0С, некоторые марки сохраняют свои ценные свойства при температурах ниже -120 0С. Полиэтилены, являясь предельными углеводородами, устойчивы к действию щелочей любых концентраций, органических кислот, концентрированных соляной и плавиковой кислот; разрушаются азотной кислотой, хлором и фтором; выше 80 0C растворяются в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных; сравнительно стойки к радиоактивным излучениям; безвредны; интервал рабочих температур от -80 — -120 до 60 — 100 0C.         Полиэтилен хорошо сваривается. Пропуская струю сжатого воздуха со взвешенными в ней частицами полимера через воздушно-ацетиленовое пламя и направляя эту струю на металлические изделия, можно покрыть их сплошным защитным слоем (метод газопламенного напыления).         Существенным недостатком полиэтилена является его быстрое старение, которое, однако, можно резко замедлить при введении в полимер противостарителей (фенолы, амины, газовая сажа).         Области применения         В промышленности полиэтилен разных марок выпускается в виде блоков, листов и гранул. Перерабатываются они в изделия главным образом методом литья под давлением, экструзии (выдавливание размягченного полимера через сопло шприц-машины) и выдувания. Из полиэтилена производят бесшовные коррозионно-стойкие трубки, изоляционные оболочки электропроводов и пленки, широко применяемые в качестве упаковочного материала, для изготовления покрытий, перегородок, в сельском хозяйстве и т.д. При помощи литья под давлением или выдувания получают различную тару (бутылки, ведра и т.п.). Благодаря прекрасным диэлектрическим свойствам полиэтилен применяется для изоляции электрических кабелей в телевидении, радиолокации и многопроводной телефонной связи.

Полипропилен — полимер пропилена (пропена).         Полипропилен — вещество молочно-белого цвета, один из самых легких полимеров, обладает высокой твердостью, прочностью, устойчивостью к истиранию, термопластичностью. Полипропилен химически стоек к действию растворителей, кислот и щелочей. Однако по сравнению с полиэтиленом он менее морозостоек.         Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см3. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.         По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактический и синдиотактический полипропилены относятся к так называемым стереорегулярным полимерам. Изотактический полипропилен - полимер, в котором метильные группы направлены в одну сторону от воображаемой плоскости основной цепи; синдиотактический - метильные группы строго чередуются, прозрачен и более вязок, чем изотактический; атактический - метильные группы расположены случайным образом, имеют консистенцию от масло- до воскообразной..         Области применения         В строительной технике полипропилен пока не нашел широкого применения, но должен быть отнесен к весьма перспективным материалам как в силу высоких технических свойств, так и ввиду многообразия методов его технологической переработки в изделия (экструзии, литья под давлением, выдувания, прессования и вакуум-формования).         К недостаткам полипропилена как сырья для изготовления строительных материалов и изделий относится его плохая склеиваемость. Лишь при применении хлоропреновых клеев достигаются приемлемые результаты, хотя прочность места склеивания уступает прочности самого материала.         Сварка полипропиленовых изделий и материалов дает хорошие результаты и осуществляется горячей струей воздуха или азота, нагретого до 220 0С.         Из полипропилена изготовляют следующие виды изделий для строительной техники: трубы, пленки, листы, вентиляционные решетки и санитарно-техническое оборудование. Полипропиленовые трубы применяют для горячего водоснабжения и для транспортировки "агрессивных жидкостей. Пленки из полипропилена изготовляют экструзией с раздувом и вытяжкой. Они весьма прозрачны и прочны, обладают хорошей свариваемостью, малой водо-, паро- и газопроницаемостью. Применяют их для различных видов изоляции сооружений. Листы из пропилена изготовляют толщиной до 0,5 мм методом экструзии или прессованием. Применяют для изготовления различных емкостей в санитарной технике, вентиляторов, решеток и пр. Полипропилен можно применять и для защитных покрытий металла путем распыления или погружения.         Аморфный полипропилен используют для изготовления строительных клеев, замазок, уплотняющих мастик и липких пленок.

Поливинилхлорид (ПВХ) - преимущественно линейный термопластичный полимер винилхлорида. Он относится к пластмассам общетехнического назначения.         Пластик белого цвета, молекулярная масса 6000—160000, степень кристалличности 10—35%, плотность 1,35—1,43 г/см3 (20 0С); физиологически безвреден.         Он ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах; устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов (например, NO2, Cl2, Cl3, HF), бензина, керосина, жиров, спиртов; совмещается со многими пластификаторами (например, фталатами, фосфатами, себацинатами); стоек к окислению и практически негорюч.         Максимальная температура длительной эксплуатации: 60 0С. Температура стеклования: 70 - 105 0С. Материал имеет аморфную структуру и его свойства определяются методом получения.         В промышленности поливинилхлорид получают свободнорадикальной полимеризацией мономера в массе, эмульсии или суспензии.         Суспензионный ПВХ имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость по сравнению с эмульсионным ПВХ. В то же время по диэлектрическим свойствам ПВХ уступает другим пластикам общетехнического назначения (полиэтилену, полипропилену и полистиролу).         Эмульсионный ПВХ характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей и относительно высоким водопоглощением.         Широкое применение ПВХ в промышленности обусловлено вариативностью свойств, получаемых в результате компаундирования материала, т.е .введения различных добавок.         Пластифицированный ПВХ (пластикат) является эластичным материалом, характеризуется высокой эластичностью в широком диапазоне температур (от -60 до +100 С у наиболее термостойких марок; обычно от -40 до +80 °С в зависимости от содержания пластификатора), хорошими диэлектрическими характеристиками, высокой водо-, бензо- и маслостойкостью. В зависимости от вида и количества добавок плотность материала при комнатной температуре меняется от 1,1 до 1,6 г/см3, предел текучести при растяжении от 4 до 7 МПа, модуль упругости – от 2 до 19 МПа.         Недостатком пластикатов является склонность пластификаторов к миграции и выпотеванию, а также возможность их экстрагирования жидкими средами, что ведет со временем к потере эластичности и ухудшению морозостойкости. Ассортимент материалов на основе пластифицированного ПВХ (пластикатов) чрезвычайно широк — выпускаются материалы для кабелей, шлангов, изоляции, прокладок, обуви, для литьевых изделий, изделий медицинского назначения и т. д.         Рецептура пластикатов состоит из полимера, пластификатора (от 10-15 до 30-40%), стабилизаторов (термо-, фотостабилизаторы и др.), смазки, красителей (пигментов) и др. типов специальных добавок.         Выпускается в виде гранул или ленты, получаемых по различным схемам смешения компонентов с последующим вальцеванием и экструзией.         Основной метод переработки пластикатов — экструзия различных профильных изделий (трубы, шланги) и нанесение изоляции на кабели и провода. Большой объем пластикатов перерабатывается также в пленочные материалы (экструзия, вальцовочно-каландровый метод), ленты (в том числе с липким слоем) и литьевые изделия (детали обуви, бытовых приборов и т.д.).         Непластифицированный или жесткий ПВХ (винилпласт) характеризуется высокой прочностью. Для сравнения, предел текучести при растяжении жесткого ПВХ в 10 раз больше, чем пластифицированного = от 40 до 70 МПа, модуль упругости на несколько порядков – от 2000 до 3500 МПа. Вследствие пониженной эластичности жесткий ПВХ менее пригоден к работе при низких температурах. Выдерживает охлаждение до -15 0С.         К числу недостатков относятся низкая ударная прочность и невысокая температура эксплуатации (не выше 70-80 0С).         Жесткий ПВХ имеет высокую химическую стойкость, стоек к действию бензина, масел, разбавленных кислот и щелочей. При нагревании растворяется в дихлорэтане, хлорбензоле, тетрагидрофуране.         По своей природе ПВХ является трудногорючим материалом, вследствие наличия хлора в полимерной матрице. Огнестойкость ПВХ можно улучшить путем введения антипиренов (добавок, способствующих затуханию пламени).         Применяется в производстве листов, труб, профильных изделий, пленки.         Рецептура включает полимер, стабилизаторы, смазки, красители (пигменты), наполнители.         Перерабатывается в широкий ассортимент изделий методами экструзии, вальцевания и каландрования, или прессованием (в виде сухих смесей) и литьем под давлением (в виде предварительно приготовленных гранул).         Прозрачный ПВХ: наилучшие свойства ПВХ компаунда достигаются при определенной фазовой морфологии смеси (степени агрегирования его частиц, оптимальной дисперсности модификатора и т. п.) и оптимальной прочности связи между частицами ПВХ и модификатора. Если показатель преломления модификатора и ПВХ одинаков, получают прозрачный материал с высокой ударной вязкостью.         Области применения         Поливинилхлорид — один из наиболее распространённых пластиков; из него получают свыше 3000 видов материалов и изделий, используемых для разнообразных целей в электротехнической, лёгкой, пищевой промышленности, тяжёлом машиностроении, судостроении, сельском хозяйстве, медицине, в производстве стройматериалов.