Полимерные материалы трубных производств

 

При производстве полимерных труб и фитингов различного назначения используются практически все известные методы переработки полимеров и, соответственно, практически все известные полимерные материалы и композиты, от резиновых смесей до стеклопластиков, но доминируют в производстве труб экструзионные технологии и, следовательно, композиции на основе термопластичных полимеров.

Некоторые принципы классификации ВМС, полимеров и полимерных материалов

Примерно 90% общего производства пластмасс приходится на десять групп пластмасс, а именно полиэтилены низкой плотности и высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и сополимеры стирола, полиакрилаты, полиацетали, полиамиды, полиимиды, простые и сложные полиэфира, полисульфоны (ПСУ), фено- и аминопасты, полиэпоксиды и кремнийорганические полимеры.

Для большинства из перечисленных разновидностей пластиков разработан марочный ассортимент, опирающийся на базовые марки, отличающие вязкостью расплавов. Модификацией базовых марок создают пластмассы с теми и иными актуальными свойствами. Полимерная промышленность развитых стран на базе примерно трех десятков крупнотоннажных полимеров выпускают более 4000 разновидностей пластмасс.

Для правильного выбора полимерного материала  учетом технологии изготовления изделия и его условий эксплуатации полезны представления о классификации высокомолекулярных соединений и полимеров.

Классификация высокомолекулярных соединений по химической структуре. ВМС – химические соединения, обладающий высокой молекулярной массой, можно разделить на карбоцепные и гетероцепные. К первым относятся, макромолекулы углеводородов с различными боковыми заместителями. Свойства ВМС этого ряда закономерно изменяются с изменением природы боковых заместителей в мономере. В молекулярной цепи гетероцепных ВМС помимо углерода содержатся атомы других элементов. Классификация ВМС аналогична классификации органических веществ. Наиболее часто гетероатомами являются кислород, азот, сера, кремний и некоторые другие.

Химическая структура ВМС определяет характер межмолекулярного взаимодействия, растворимость, гибкость, макромолекул, способность кристаллизоваться и многие другие физические, а также химические свойства макромолекул.

Классификация полимеров по макромолекулярным характеристикам. В отличие от термина «ВМС», относящегося, по существу, к отдельной макромолекуле, термин «полимер» относится к определённому набору макромолекул, составляющему данный полимер. Для описания полимеров важны представления о макромолекулярных характеристиках: средних молекулярных массах, молекулярно-массовом распределении, в частности его модальности, разветвленности и распределении макромолекул по функциональности.

Большинство теплофизических характеристик полимеров зависят от конфирмации сравнительно коротки структурных элементов. Их связь с молекулярной массой хорошо описывается линейным уравнением вида:

Х=Х8 – А/Мn, причем предельные значения Х достигаются при очень низких значениях ММ, т.е. в области олигомеров.

Механические характеристики резко изменяются при варьировании масс в области характерных для полимеров значений Мn.

Характеристики, связанные с большими деформациями в значительной мере определяются величиной Мw, то есть той массой, которая должна быть перенесена в процессе деформации. Однако которая должна быть перенесена в процессе деформации. Однако ММР и разветвленность очень сильно влияют на эти характеристики.

Мz – определяет длительные свойства полимеров и вязкоупругие свойства расплавов.

Свойства многих полимеров зависят не только от строения основной цепи, но и от распределения макромолекул по функциональности. Так, например, от распределения сомономера по молекулам полиэтилена зависит долговечность труб при статических нагрузках.

Еще важнее распределение макромолекул по функциональности для реакционно-способны функциональных групп. Трифункциональные олигомеры способны формировать более однородные сетки, чем смесь полифункциональных с ди-, моно- и безфункциональных олигомеров.

Разветвленность макромолекул весьма актуальна для ряда свойств полимеров. Ветви могут быть короткие и длинные. Свойства полимеров очень сильно зависят от длины разветвлений.

Так, например, известны полиэтилены низкого давления (ПНД). Их макромолекулы или линейны или имеют короткоцепные разветвления.

ПВД с длинноцепными разветвлениями имеет прочность около 10 Мпа, а ПНД с короткоцепными разветвлениями примерно вдвое больше.

Процессы разветвления могут приводить к получению сшитых структур и, в частности, непрерывной пространственной сетки. Процессы сшивки крайне нежелательны при производстве и переработке линейных полимеров. Напротив, при получении теплостойких полимеров, изделий из реактопластов, вулканизации резин и т.п. сшивка производится целенаправленно.

Структура пространственной сетки определяет основные свойства сетчатых полимеров, наряду с химическим строением цепи. ММ и ММР исходного полимера для сетчатых материалов, в значительной мере, теряют актуальность.

Основные термины, используемые при описании сетчатых полимеров: цепи, узлы сетки, активные и пассивные цепи, гель и золь.

Макромолекулярные характеристики позволяют устанавливать весьма актуальные качественные и количественные градации полимеров, необходимые технологами для априорного выбора условий переработки.

Классификация по технологическим свойствам – литьевые, экструзионные, пресс-материалы, а также материалы для изготовления труб, листов, пленок и т.д. – носит уловный характер, и может быть уточнена.

Так, например, нет проблем с экструзией труб из подходящих композиций сэвиленов.

Из силоксановых эластомерных композиций и полиуретановых термоэластопластов также изготавливаются трубы различных диаметров в промышленных масштабах, хотя это и непростая технологическая задача. Многие марки полиуретанов, термопластичных, а также литьевых с лабильными поперечными связями превосходно свариваются.

Существуют материалы, которые можно успешно перерабатывать в изделия большинством известных методов. При этом указание на то, что данный полимер может перерабатываться различными методами, подразумевает, как правило что существует определенное количество марок полимера, значительно различающихся по технологическим характеристикам, например по показателю текучести расплава.

Следует отметить, что требования технологичности трубны марок и надежности изделий к структуре базовых марок полимеров и составу композиций настолько противоречат друг другу, что макромолекулярный дизайн новейших базовых марок трубных полимеров и дизайн композиций представляет собой последовательность очень точно выверенных компромиссных решений.

Классификация полимеров по областям применения выделяет материалы, сходные по основному, для данной области применения, эксплуатационному показателю. Можно выделить несколько таких групп. Это, в частности эластомеры, способны к высокоэластическим, в значительной мере обратимым деформациям при сравнительно небольших напряжениях. Конструкционные жесткие материалы. Основным признаком их является жёсткость. К этой группе можно отнести в частности ПСУ, ПА, армированные ПП и др.

Ударопрочные материалы. Ударная прочность пластмасс этой группы должна быть не ниже 20 кДж/м2, в ряде случаев они должны обеспечивать значительные деформации. К этой группе можно отнести Пэ, сополимеры этилена с пропиленом или винилацетатом, ПП, пластифицированный ПВХ, фторопласт, ПУ, ПА, ударопрочные сополимеры стирола, а также армированные пластики и др.

Теплостойкие материалы: способные работать при повышенных температурах. К этой группе можно отнести Па, ПБТФ, ПЭТФ, ПСФ, кремнийорганические композиции и др.

Морозостойкие материалы, способные работать при низких температурах. К этой группе относят ПЭ, сополимеры этилена с полипропиленом или винилацетатом, морозостойкие композиции ПП, фторопласты, ПА, и др.

Классификация пластмасс по совокупности параметров эксплуатации. Данная система классификации представляет собой деление множества пластмасс на две большие группы общетехнического и инженерно-технического назначения существенно различаются по поведению при воздействии механической нагрузки при повышенных температурах и, следовательно, по возможности применения.

Пластмассы общетехнического назначения имеют сравнительно низкие предел текучести при растяжении, жесткость, твёрдость при обычной температуре и теплостойкость, что определяет резкое снижение их механических характеристик с повышением температуры. Пластмассы общетехнического назначения неработоспособны при кратковременной нагрузке при повышенной температуре: они главным образом работают в ненагруженном или в слабонагруженном состоянии при обычных или средних температурах.

Пластмассы общетехнического назначения имеют более низкие модули ползучести при обычной температуре, а также неработоспособны в условиях повышенных температур. При длительных нагрузках их применяют в малонагруженном состоянии при обычных температурах.

Пластмассы общетехнического назначения по совокупности параметров эксплуатационных свойств уступают пластмассам инженерно-технического назначения. Из таких материалов изготавливают трубы работающие при обычных температурах.

Пластмассы инженерно-технического назначения имеют более высокие механические характеристики и теплостойкость, что определяет меньшее снижение этих параметров с повышением температуры. Им свойственны достаточно высокие значения модулей ползучести при обычной, повышенной температурах и высокая температура длительной эксплуатации под нагрузкой. Их можно применять для изготовления ответственных деталей, работающих при длительной нагрузке при повышенных температурах.

Классификации по объему производства представляет собой подразделение полимерных материалов на крупнотоннажные, среднетоннажные и малотоннажные.

Доля крупнотоннажных материалов достигает 80% от общего объема производства полимеров. На долю мало тоннажных полимерных материалов приходится лишь несколько процентов от общего объема производства. Границы указанных выше групп условны и зависят от структуры производства в данный момент времени. Учитывая опережающее развитие производства полимеров инженерно-технического назначения, в основном относящихся к группе среднетоннажных материалов, можно ожидать перехода ряда этих полимеров в группу крупнотоннажных.

Еще более нестабильна классификация пластмасс по стоимости. Как правило, наиболее дешевыми являются крупнотоннажные пластмассы. Наиболее дороги малотоннажные трубные материалы фторопласта, морозостойкие полиамиды, кремнийорганические композиции.

Карта проезда


Полезная информация

Купить трубы для водоснабжения в Нижнем Новгороде
Выбор труб для водоснабжения и газоснабжения в Нижнем Новгороде
Фитинги в Нижнем Новгороде
Купить задвижки, Задвижки Ziggiotto
Люки в Нижнем Новгороде, Чугунные люки,Композитные люки,Полимерно-композитные люки
Пожарное оборудование в Нижнем Новгороде
Крепеж, метизы в Нижнем Новгороде
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ в Нижнем Новгороде
СИСТЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ VIKING JOHNSON в Нижнем Новгороде
Запорное оборудование: шаровые краны и вентили (клапаны).
Трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД)
Чугунные задвижки - как выбрать?
Стальные задвижки и их особенности
Трубы полипропиленовые
Полипропилен
Цена на полипропиленовые трубы
Купить полипропиленовые трубы
Трубы пп и соединительные детали
Новое слово в укладке водопровода
ТЕХНИКА ДЛЯ СВАРКИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ТРУБНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ МАКРОМОЛЕКУЛ НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ЭКСТРУЗИОННЫХ ПОЛИЭТИЛЕНОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРУБ