Материал: А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

Таблица 5.6

Теплоемкость и температурный коэффициент линейного расширения полиэтилена

Для экструзии обычно применяются более высокомолекулярные разновидности полиэтилена как высокого, так и низкого давления, чем в случае производства изделий методами литья, т. е. полиэтилен с более низким показателем текучести расплава. Экструзию производят на одно- и двухшнековых машинах. Температура цилиндра и головки экструдера в случае переработки ПВД обычно составляет от 110 до 130 °С и от 120 до 180 °С; давление расплава полимера в головке экструдера достигает соответственно от 8 до 13 МПа. Экструзией ПВД получают пленки и рулонные

191

материалы, листы, плиты, трубы, трубки, шланги (в том числе гофрированные), различные профили.

В случае ПНД температура цилиндра и головки экструдера находятся в пределах от 150 до 170 С и от 180 до 200 °С соответственно; давление расплава полимера в головке экструдера при экструзии ПНД достигает 8–13 МПа. Экструзией ПНД получают пленки и рулонные материалы, листы, плиты, трубы, трубки, изоляцию проводов и кабелей. Основным армирующим наполнителем для ПНД является рубленое стекловолокно; достаточно часто используют дисперсные наполнители (тальк, мел, каолин, древесную муку и др.).

Экструзионное выдувное формование ПВД и ПНД осуществляется идентично и применяется для производства тары (бочек, бутылок, бутылей, канистр, флаконов). Полиэтилен с небольшим показателем текучести расплава (от 0,2 до 1 г/10 мин) хорошо перерабатывается этим методом. Высокая температура расплава полимера и его ускоренное охлаждение в форме позволяют получать выдувные изделия повышенной прозрачности.

Пленки и рулонные ПВД материалы хорошо перерабатываются всеми видами формования (штамповки). Наибольшее распространение получили методы пневмо- и вакуумного формования.

Широко распространено нанесение защитных антикоррозионных покрытий из полиэтилена на стальные поверхности, которое производят различными методами. Наиболее распространенными среди них являются: нанесение защитной пленки в пламени газовых горелок, в псевдоожиженном слое (когда нагретая металлическая деталь помещается в псевдоожиженный слой порошка ПВД) и электростатическое нанесение.

Наличие достаточно высоких температур, используемых в этих методах для оплавления порошкообразного полимера и формирования покрытия с хорошим уровнем адгезионной прочности ПВД – сталь (металл), требует применения термостабилизированных рецептур, предотвращающих глубокое протекание окислительной деструкции (старения) полимера и в то же время допускающих некоторую степень окисления полимера, необходимую для достижения высокой адгезионной прочности.

Механическая обработка блоков, труб и стержней из ПВД и других полиолефинов на токарных и фрезерных станках приме-

192

няется довольно редко, для этого требуется инструмент специальной заточки. Резку плит и листов из ПЭНП производят с помощью специальных резаков или гильотинных ножниц.

Широко применяется сварка заготовок и деталей. Полиэтилен высокого давления хорошо сваривается методами термоконтактной сварки, сваркой трением, ультразвуковой сваркой и сваркой горячим воздухом. Импульсную термоконтактную сварку используют для соединения пленок.

Так как полиолефины – неполярные полимеры, то склеивание их с другими материалами с помощью высокопрочных полярных конструкционных клеев (эпоксидных, полиуретановых и др.)

идостижение высокой адгезионной прочности соединений затруднено и требует предварительной обработки (модификации) поверхности полимера.

Внастоящее время полиэтилен нашел широкое применение в различных отраслях промышленности. Так, полиэтилен высокого давления является наиболее распространенным конструкционным материалом среди полиолефинов. Из этого материала изготавливают пленки, применяемые в быту (для упаковки), медицине, сельском хозяйстве. Кроме того, ПВД широко применяется в машиностроении и на транспорте в качестве противокоррозионных покрытий, уплотнений; он используется в виде гофрированных трубок, корпусов для электрических батарей, емкостей для топлива, текстильных шпулей, отделки интерьеров автомобилей и самолетов, труб различных диаметров и назначения. В электротехнике этот материал используется как изоляция для кабелей дальней связи

ивысокого напряжения, в виде установочных трубок, корпусов распределительных коробок и корпусов бобин, крышек вентиляторов для электродвигателей и т. п.

Встроительстве нашли широкое применение полиэтиленовые трубопроводы для питьевой воды, сточных вод и отопления, фитинги, ведра, баки, мешки и другая тара для строительных и лакокрасочных материалов. Он также используется в виде пленки для защитных покрытий и гофрированных уплотнительных пленок, искусственного травяного покрова; из него изготавливаются различные товары народного потребления – игрушки всех видов, емкости для домашнего хозяйства, бутылки, бочки, контейнеры, упа-

193

ковочные пленки, трубки, коробки, сборники отходов, бочки для мусора, пленки для хозяйственных сумок и др.

Областями применения ПНД являются машиностроение, транспорт и электротехника. Наиболее часто этот материал применяется для изготовления корпусов электрических батарей, емкостей для топлива, отделки интерьера автомобиля, при производстве труб для газоснабжения и вентиляционных установок, скрубберов, отстойников и оросительных колонн, корпусов центробежных насосов для перекачивания агрессивных сред, в виде упаковочной пленки; для изоляции кабелей высокого напряжения, установочных трубок, корпусов распределительных коробок и индукционных катушек и т. п. В строительстве из ПНД изготавливают трубопроводы холодного питьевого и хозяйственного водоснабжения и трубы для сточных вод, временные сети горячего водоснабжения и отопления, фитинги, ведра, баки и другую тару для строительных и лакокрасочных материалов.

Полипропилен. Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена и представляет собой аморфно-кристалличе- ский неполярный термопласт со степенью кристалличности 60–70 %. Это бесцветный, полупрозрачный полимер, иногда с легким бежевым оттенком, окрашиваемый во все цвета с матовым оттенком при высоком поверхностном глянце. Полипропилен имеет повышенные по сравнению с полиэтиленом жесткость, твердость и прочность, но более низкую ударную вязкость (при испытаниях образцов с надрезом).

Ударную вязкость полипропиленовых пластиков можно существенно повысить путем смешения полипропилена с этиленпропиленовыми сополимерами, полиизобутиленом, бутилкаучуком и термоэластопластами, представляющими собой тройные этиленпропилендиеновые сополимеры. Вследствие повышенной жесткости и высокой температуры стеклования (–5...–15 °С) механические свойства полипропилена в еще большей степени, чем у полиэтилена, чувствительны к температуре и скорости деформирования. При высоких скоростях растяжения разрушающее напряжение при растяжении полипропилена может стать меньше предела его текучести, характер разрушения полимера при этом изменится: от пластического оно перейдет к квазихрупкому.

194

Полипропилен состоит из макромолекул линейного строения и отличается преобладанием кристаллической фазы, обусловливающей сравнительно узкий температурный интервал перехода из твердого в вязкотекучее состояние. Так, при 155 °С полипропилен, не воспринимающий деформирующих нагрузок, находится в твердом состоянии, а при 170 °С полностью переходит в расплав. Поэтому детали из полипропилена могут эксплуатироваться при температуре не выше 130–140 °С. Полипропилен выпускают в виде тонкодисперсных порошков и гранул, а также в виде пленок.

Основные физико-механические и электрические свойства полипропилена приведены в табл. 5.7, 5.8.

Таблица 5.7

Физико-механические свойства полипропилена

Полипропилен не гигроскопичен, его диэлектрические свойства почти не зависят от влажности воздуха. При комнатной темпе-

195