Металлы и неметаллические материалы, используемые в системах ТГВ - Виды пластических масс и область их применения

1.4.2. Виды пластических масс и область их применения

К пластическим массам, используемым в санитарно-технических устройствах или изделиях из них относятся полиэтилен, поливинилхлорид (винипласт), полипропилен, полиизобутилен, полибутилен, полистирол, капрон, фторопласты.

Полиэтилен - твердый, белого цвета, жирный на ощупь, термопластичный материал, обладающий высокой химической стойкостью.

Исходным сырьем для производства полиэтилена является газ этилен (мономер) СН₂=СН₂, источником сырья для которого является нефтяной газ, получаемый при крекинге и пиролизе нефтяного сырья. Из этилена путем его полимеризации в различных условиях получают полиэтилен. По способу произвосдтва различается полиэтилен низкого, среднего и высокого давления.

Раскрытие в этилене 2-ной связи между атомами углеводородов впервые было достигнуто при высоком давлении 100-350 МПа и температуре 200-300 ⁰С в расплаве в присутствии инициаторов полимеризации (кислорода, органических перекисей). Такой полиэтилен называют полиэтиленом высокого давления (ПВД) или полиэтиленом низкой плотности (ПНП).

Полиэтилен, получаемый при давлении 0,5-4 МПа и температуре 80 ⁰С при полимеризации в суспензии в присутствии катализаторов называют полиэтиленом низкого давления (ПНД) или высокой плотности(ПВП). Здесь образуются менее разветвленные и более длинные макромолекулы.

Полиэтилен, получаемый при давлении 3-4 МПа и температуре 150⁰С с использованием окислов металлов переменной валентности называют полиэтиленом среднего давления (ПСД) или средней плотности (ПСП). Наиболее часто используется полиэтилен ПНП и ПВП.

Под действием нагрузки полиэтилен претерпевает деформацию, возрастающую с повышением температуры. Изделия из ПНП следует применять при температуре не выше 60-70⁰С, из ПВП - не выше 80-90 ⁰С. При старении полиэтилена повышаются его жесткость и хупкость. Наибольшее старение в атмосферных условиях вызывает солнечная радиация. Для замедления процесса старения к полиэтилену добавляются различные стабилизаторы ( газовая канальная сажа, ароматические амины). Недостатком полиэтилена является его склонность к растрескиванию под действием ПАВ.

Однако он обладает рядом очень ценных свойств: эластичность, высокая ударная прочность, температуростойкость. Полиэтилен - основной материал для строительства неметаллических газопроводов. Из него изготовляют трубы, соединительные части для них, систем ТГВ, детали санитарных приборов.

Поливинилхлорид ПВХ (винипласт) - жесткий термопластичный материал. - Это продукт полимеризации мономера - винилхлорида. Основным компонентом ПВХ является поливинилхлоридная смола - продукт полимеризации винилхлорида.Винилхлорид (хлористый этилен) - бесцветный газ с эфирным запахом. В промышленности винилхлорид получают из ацетилена, этилена и дихлорэтана. Поливинилхлорид (-СН₂ - СНСL)n - твердый продукт белого цвета -полимер линейного строения.

В промышленности ПВХ получают суспензионным, блочным и эмульсионным способом. ПВХ суспензионный (ГОСТ 14332-76) выпускается 10 марок. Например ПВХ марок С63Ж и ПВХ С61 предназначен для листов и труб.

Винипласт обладает высокой химической стойкостью к воздействию агрессивных сред, вызывающих коррозию не только черных, но и цветных металлов, высокой твердостью, что позволяет применять этот материал для изготовления труб и других изделий, работающих под нагрузкой. Он легко поддается механической обработке и склеиванию, сварке.

Кроме труб из винипласта изготовляются баки, гальванические ванны, вентили, фланцы и другие изделия, эксплуатируемые в агрессивных средах. Пленкой из винипласта оклеивают поверхности металлических деталей химической аппаратуры, вентиляторов и воздуховодов для защиты от действия агрессивных веществ.

Прочность изделий из винипласта снижается с течением времени при длительно действующих нагрузках и повышении температуры (появляется ползучесть). Изделия из винипласта рекомендуется применять при температуре не выше 60-70 ⁰С. Удельная ударная вязкость винипласта резко снижается при наличии на поверхности изделий надрезов и царапин. При температуре ниже 0⁰С (особенно при - 20⁰С) изделия из винипласта становятся хрупкими.

Полипропилен - бесцветный, блестящий термопластичный материал, который получают способом, аналогичным полиэтилену. Полипропилен обладает более высокой механической прочностью и теплостойкостью по сравнению с полиэтиленом. На него почти не действуют многие химические реагенты, кроме сильных окислителей. Изделия из полипропилена можно эксплуатировать при температуре до 120⁰С. Большим преимуществом является его низкая водо- и газопроницаемость.Старение полипропилена замедляют введением в него специальных стабилизаторов, например сажи.

Из полипропилена изготовляют трубы, трубопроводную и водозаборную арматуру.

Полиизобутилен - эластичная пластическая масса, хорошо противостоящая действию кислот. Используется в виде листов и пленки для футеровки вентиляторов, воздуховодов, предназначенных для транспортирования агрессивных паров и газов.

Полибутелен - пластическая масса, выпускаемая в ФРГ. Обладает рядом весьма ценных свойств: плотностью полипропилена (0,91 г/см³), жесткостью полиэтилена средней плотности, исключительно низкими характеристиками ползучести в сочетании с очень высокой стойкостью к разрушению под воздействием внутреннего давления при температурах до 90⁰С . Величина разрушающего напряжения при 60⁰С для полибутилена превышает аналогичную характеристику полипропилена и полиэтилена высокой плотности. Трубы из полибутилена выпускаются в Англии, ФРГ и др. европейских странах.

Полистирол - бесцветный прозрачный материал, имеющий высокую водостойкость. Изделия из полистирола стойки к различным агрессивным жидкостям, - в т.ч. к растворителям нефтяного происхождения. Полистирол обладает высокой прочностью, легко перерабатывается в различные изделия методом прессования, литья под давлением и экструзии при t = 200-220⁰С.

Ударопрочный полистирол является перспективным материалом для изготовления санитарно-технических приборов.

Капрон - рогоподобный термопластичный материал от белого до желто-коричневого цвета. Сырьем для его получения служат полиамидные смолы, часто используется вторичная капроновая смола, являющаяся продуктом переработки капроновых отходов.

Полиамидные смолы обладают стойкостью к действию кислот, щелочей, не подвержены гниению, достаточно теплостойки и термостабильны. Полиамиды отличаются высокой ударной прочностью, упругостью, прочностью к истиранию и твердостью. Температура плавления полиамидов высока, для капрона она составляет 220-250 ⁰С. В расплавленном состоянии полиамиды текучи. Изделия из них изготовляются литьем под давлением. Из капрона изготовляют детали санитарно-технических устройств.

Фторопласт - высокомолекулярные соединения на основе фторо- и хлоропроизводных этилена. Наибольшее распространение получил фторопласт-4, обладающий высокой химической стойкостью. На него оказывают действие только расплавы солей щелочных металлов и фтор при высоких температурах. Плотность фторопласта - 2,2 г/см^{3 -} самая высокая из всех полимеров. Он является прочным и теплостойким материалом. Температурные пределы эксплуатации - 250 - 260⁰С. Из фторопластов изготовляют химически стойкие прокладки, уплотнения для резьбовых соединений и сальников.