ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНОВ

В данной статье рассматриваются основные физико-механические свойства полиэтиленов, типы и виды пластиковых труб; дано описание свойств и характеристик полиэтиленовых труб.

 

 

Благодаря своим очевидным преимуществам пластиковые трубы с каждым годом все шире используются в практике водоснабжения. Пластиковые трубы в 3-10 раз легче металлических, устойчивы к коррозии и действию многих агрессивных химических веществ; они обладают чрезвычайно гладкой внутренней поверхностью, практически не зарастают со временем, эластичны, имеют низкую теплопроводность, их легко обрабатывать и монтировать.

Основные области применения пластиковых труб - системы внешнего и внутреннего водоснабжения и водоотведения. К 2000 году в Европе пластиковые трубы начали доминировать: в Швейцарии доля их использования в новом строительстве и при капитальном ремонте составляет 70 %, в Финляндии - 51 %, в Германии - 46 % общего объема использованных труб.

С 90-х годов прошлого столетия началось активное продвижение пластиковых водопроводных труб и на украинском рынке. Сегодня при строительстве водопроводных сетей используются трубы из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), полибутилена (ПБ), а также многослойные пластиковые трубы.

В начало страницы


ТИПЫ ПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ

Полимеры представляют собой органические высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от нескольких тысяч до многих миллионов. Полимерные материалы получают преимущественно из продуктов переработки нефти. Их свойства зависят от процентного соотношения аморфной и кристаллической фаз данного полимера.

Свойства полимеров определяются их молекулярной массой и структурным строением и зависят от количества мономерных звеньев, типа и количества радикалов, которые замещаются, и т.д. Увеличение молекулярной массы приводит, с одной стороны, к улучшению механических свойств материала, а с другой - к значительному увеличению вязкости расплава, что усложняет переработку полимера. Основой термопластичных полимеров (ПЭ, ПП, ПБ, ПВХ), которые используют для изготовления труб и соединительных деталей, является 4-валентный атом углерода С и его группы СН2 и СН3. Одним из способов регулирования свойств термопластов и передачи им необходимых характеристик является сопролимеризация.

Для изготовления труб и соединительных деталей к ним используют такие термопласты: полиэтилен, в частности высокого и низкого давления, сшитый полиэтилен, полипропилен, полипропилен, армированный алюминием, полибутилен, поливинилхлорид и т.д. Термопласты хорошо перерабатываются в изделия: трубы - методом экструзии, соединительные детали к трубам - литьем под давлением.

Сшитый полиэтилен относят к термопластам условно, так как после завершения процесса сшивки он превращается в материал, который не может быть повторно переработан, однако может свариваться.

В исходное сырье, из которого изготовляют пластиковые трубы и соединения, добавляют различные дополнители, в частности красители, которые придают изделиям цвет: черный (полиэтилен), серый (полипропилен), розово-желтый (поливинилхлорид).

Цвет труб характеризует также их функциональное назначение: голубой, синий цвет труб или продольные полосы такого цвета на внешней поверхности труб - для систем холодного водоснабжения, белый - для систем горячего водоснабжения и отопления, красный - для систем напольного отопления. Желтый цвет применяют лишь для труб и соединений для систем газоснабжения.

В начало страницы


ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ

Полиэтилен - это термопластический полимерный материал, который получают путем полимеризации продуктов переработки нефти, в частности газа этилена С2Н4. При этом молекулы этилена полимеризуются в высокомолекулярное соединение полиэтилен [-CH2-CH2-]n:


Такой полиэтилен (без ответвлений от углеродной цепи) называют линейным. Показатель называют степенью полимеризации; его величина для разных полимеров колеблется в пределах от одной тысячи до сотен тысяч. На основе линейной структуры выпускают полиэтилен ПЭ 63.


Видовой ассортимент этилена может быть расширен путем создания его сополимеров с другими мономерами. Ответвление от цепи, которое состоит из двух атомов углерода, образует сополимер этилена с бутиленом, известный как полиэтилен ПЭ 80:

Ответвление в четыре атома углерода при сополимеризации этилена характерно для полиэтилена марки ПЭ 100:

Ответвление в шесть атомов углерода при сополимеризации этилена образует полиэтилен, известный под торговой маркой LPE.

Полиэтилен - твердое вещество белого цвета. Он эластичный, хороший диэлектрик, стойкий к действию многих химических реагентов и радиоактивного излучения. Полиэтилен применяют в производстве пленки, труб, емкостей, технических волокон, для изоляции кабелей и т.д.

Для замедления старения материала и защиты его от солнечной радиации, которая отрицательно влияет на долговечность полимеров, в полиэтилен добавляют светостабилизаторы, в частности сажу (до 2,5%), которая придает полиэтилену и изделиям из него традиционный черный цвет и повышает стойкость материала к солнечным лучам.

Полиэтилен хорошо сваривается. Он практически безвредный - не выделяет в воду и окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.

Изменяя параметры технологии полимеризации (давление и температуру), получают:

Другая классификация полиэтилена связана с его удельной массой (плотностью). Соответственно различают:

В начало страницы


ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНОВ

Некоторые физико-механические свойства полиэтиленов разных марок приведены в табл. 1-3.


Трубы из ПЭВД отличаются повышенной гибкостью, выпускаются диаметром до 160 мм. По сравнению с ПЭВД, полиэтилен низкого давления характеризуется повышенным интервалом плавления, прочностью при растяжении, химической стойкостью, но пониженной стойкостью к ударам. Трубы из ПЭНД выпускаются диаметром до 1200 мм.

Под термином «сшитый полиэтилен» (РЕХ) понимают полиэтилен, у которого высокомолекулярные линейные участки макромолекул по определенной технологии соединяются (сшиваются) между собой поперечными связями с созданием трехмерной сетчатой структуры. После сшивания материал сохраняет свои свойства пластика. Полиэтилен - единственный из термопластических материалов, способный к сшиванию молекулярных цепочек в сетчатую структуру. Сшивание полиэтилена осуществляется несколькими технологиями. Способ сшивания обозначают в маркировке трубы первыми буквами латинского алфавита: а, b, с:

Утолщенная линия в формуле сшитого полиэтилена - это мостик сшивания двух линейных макромолекул:


Сшитый полиэтилен, по сравнению с обычным, является более стойким к воздействию высоких температур и сохраняет при этом повышенные механические свойства; характеризуется хорошей термоусадкой. Благодаря сшиванию улучшаются такие показатели, как продолжительная прочность, химическая устойчивость, стойкость к растрескиванию, стойкость к ударам и морозоустойчивость.


Источник | http://www.c-o-k.com.ua |

В начало страницы

Статьи по теме

• Физико-механические свойства полиэтиленов

• Технология сварки полиэтиленовых труб