Полимеры и их применение

- малая плотность (легче  воды);

- очень хорошая химическая  стойкость;

- очень незначительное  водопоглощение;

- непроницаемость для  водяного пара;

- высокая вязкость, гибкость, растяжимость и эластичность  в интервале температур от  –70 до +100°С;

- хорошая прозрачность;

- легкая перерабатываемость всеми пригодными для термопластов методами;

- очень хорошая свариваемость.

Области применения полиэтилена  высокой плотности, как правило, совпадают с областями, потребляющими  материал малой плотности, но измененные свойства первых, несомненно, улучшают качество вырабатываемых продуктов. Так, пленка из полиэтилена высокой плотности  будет прочнее и прозрачнее, формованные  детали могут иметь меньшее сечение, а трубы и волокна будут  обладать большей прочностью. Повышение  температуры плавления новых  полиэтиленов позволяет проводить  стерилизацию водяным паром. Эти  факторы в сочетании с возможностью регулировать свойства продуктов будут  способствовать росту применения полиэтиленов, вырабатываемых на поверхностных катализаторах. Следует отметить, что в ряде случаев  применение полиэтиленов высокой плотности  может лимитироваться растрескиванием  при длительном приложении нагрузки.

А вот относительно высокая  проницаемость полиэтилена для  кислорода, двуокиси углерода, ароматических  веществ, а также проблемы при контакте с определенными средами (например, растворами смачивающих веществ), феномен так называемого образования трещин вследствие внутренних напряжений, в особенности у HDPE, сужают область его применения. Различные свойства HDPE по сравнению с LDPE обусловлены его высокой плотностью. При одинаковой толщине изделия из HDPE жестче и их поверхность тверже. Температура плавления на 20°С выше, и вследствие более плотной структуры молекулы непроницаемость для водяного пара, кислорода, углекислого газа и ароматических веществ, а также химическая стойкость лучше, чем у LDPE. Высокая температура плавления дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100°С).

Удачное и редкое сочетание  в полиэтилене химической стойкости, механической прочности, морозостойкости, хороших диэлектрических свойств, стойкости к радиоактивным излучениям, чрезвычайно низкие газопроницаемость  и влагопоглощение, легкость и безвредность делают полиэтилен незаменимым в  целом ряде областей применения.

ПЭНД перерабатывается практически  всеми базовыми способами, используемыми  при работе с термопластами –  экструзия, выдув, литье под давлением, ротоформование.

Таблица. Области  применения ПЭНД 

Экструзия.

Пленки

Фасовочный пакет, пакет "майка", пакет с вырубной ручкой, барьерный слой многослойных упаковочных  материалов (ламинаты и коэкструзионные пленки), воздушно-пузырьковая пленка, мусорные пакеты.

Трубы

Газоснабжение, холодное водоснабжение, защита электросетей, дренаж, внешняя  канализация, внутренняя канализация, обсадные трубы для скважин.

 

Кабельная изоляция

Изоляция кабелей высокого напряжения.

Листы, мембраны, мягкие ленты Листы: гидроизоляция, формование деталей изделий для машиностроения. Мембраны: гидроизоляционные работы. Ленты: конвейерные ленты, геоячейки.

Сетки

Бытовые, сельскохозяйственные, сетки для армирования дорожных покрытий, сетки для проведения строительных работ, сетки для ограждения зданий и сооружений.

Выдув

Пленки

Фасовочный пакет, пакет "майка", пакет с вырубной ручкой,  мусорные пакеты.

Емкости

Флаконы для косметики, парфюмерии, бытовой химии, канистры, бочки, баки, цистерны.

Литье под давление.м

Товары  народного потребления

Изделия для цветоводства, изделия для ванной комнаты, изделия  для кухни, предметы домашнего обихода, детские товары, садово-огородный  инвентарь.

Крышки

Двухсоставные и односоставные  крышки для ПЭТ бутылок, укупорочные  изделия для парфюмерии, косметики, бытовой химии, автохимии.

Ящики. 

Тарные ящики.

Мебельная фурнитура

Лицевая, декоративная, крепежная, опорные элементы, прочие комплектующие.

Автокомплектующие

Около 400 наименований изделий  для автомобиля.

Другая  продукция

Не будучи приоритетным видом  сырья ПЭНД используется при произодстве другой литьевой продукции: мебели, тарных ведер, детских игрушек, фитингов.

Ротоформование.

Емкости

Баки, мусорные баки, бочки.

Мобильные туалеты. 

Передвижные туалеты.

Детские площадки: детские игровые комплексы (горки, горки-тоннель, городки).

Дорожные  ограждения: Дорожные блоки, конусы, буферы.

Колодцы: Колодцы, септики, мусоросборы.

Эстакады: Эстакады для мойки колес, установки оборотного вод

Вспенивание.

Пенополиэтилен. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Поливинилхлорид

Поливинилхлорид - синтетический  термопластичный полярный полимер. Продукт полимеризации винилхлорида. Твердое вещество белого цвета. Выпускается  в виде капилярно-пористого порошка с размером частиц 100-200 мкм, получаемого полимеризацией винилхлорида в массе, суспензии или эмульсии. Порошок сыпуч и хорошо перерабатывается. На основе поливинилхлорида получают жесткие (винипласт) и мягкие (пластикат) пластмассы, пластизоли (пасты), поливинилхлоридное волокно. Винипласт используется как жесткий конструкционный материал, применяемый в строительстве в виде погонажа, профилей, труб. Пластикат применяется для изготовления пленок, шлангов, клеенки, линолеума.

Обычное обозначение поливинилхлорида на российском рынке - ПВХ, но могут  встречаться и другие обозначения: PVC (поливинилхлорид), PVC-P или FPVC (пластифицированный поливинилхлорид), PVC-U или RPVC или U-PVC или UPVC (непластифицированный поливинилхлорид), CPVC или PVC-C или PVCC (хлорированный поливинилхлорид), HMW PVC (высокомолекулярный поливинилхлорид). Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (-15°C). Нагревостойкость: + 65°C.

ПВХ - это старейший строительный материал. Сочетание «Профиль - ПВХ» уже достаточно прочно вошло в  нашу жизнь, при этом, мало кто знает (конечно, кроме химиков), что обозначают эти буквы. ПВХ - это аббревиатура полезнейшего материала - поливинилхлорида.

История открытия поливинилхлорида очень интересна и, при этом, драматична. Его открывали и благополучно забывали, затем вновь открывали. И так несколько раз. В результате это довольно простое соединение имеет четырех создателей, а признание  к нему пришло спустя век.

Давно известно, что учеными  или исследователями, когда они  что-то изобретают новое (прибор или  материал), движут совсем не соображения  удобства и экономии, а желание  познать или создать это новое  на более высоком уровне. Тоже самое было и с французским химиком и горным инженером Реньо, первым получившим поливинилхлорид. Это произошло в 1835г., когда Анри Виктор Реньо работал в Гессене, в лаборатории Юстуса фон Либигса. В растворе, содержащем винилхлорид, который находился несколько дней в пробирке на подоконнике, произошли существенные изменения: образовался порошок белого цвета. Скорее всего, этому способствовал солнечный свет, вступивший в реакцию с раствором. Свои испытания Реньо продолжил в Лионе (Франция). Он пробовал проводить с полученным порошком разные опыты, но ни вызвать какой-либо дополнительной реакции, ни растворить его Реньо так и не смог. В результате ученый, записав и опубликовав свои наблюдения, больше не стал заниматься этим, полученным случайно, веществом. Таким образом, Анри Виктор Реньо впервые получил поливинилхлорид, сам того не зная.

Впервые более подробно продукт  полимеризации винилхлорида был  исследован в 1878 году, однако результаты этих исследований достоянием промышленности так и не стали. Произошло это  только в следующем столетии.

В 1912г. начались новые поиски возможностей для промышленного  выпуска поливинилхлорида (ПВХ). Ученый Фриц Клатте, служащий немецкой химической фирмы «Грайсхайн Электрон», соединил ацетилен с хлороводородом и, получившийся раствор, поставил на полку. Через небольшой промежуток время он увидел, выпавший, осадок. Так как химия, в то время, уже достаточно знала о строении вещества, ученый понял, что это полимер (винилхлорид). В 1913 году Фрицем Клатте первым был получен патент на производство поливинилхлорида (ПВХ). Он рассчитывает ПВХ использовать вместо целлулоида, так как по сравнению с ним ПВХ трудно воспламенялся. Начало Первой мировой войны помешало Фрицу Клатте заняться более подробно свойствами ПВХ и возможностями его применения, производство было замороженно. Несмотря на это, Клатте заслуженно считается родоначальником промышленного производства поливинилхлорида.

В крупных масштабах производство поливинилхлорида началось в Германии в тридцатые годы. В 1931г. объединение  pASF выпустило первые тонны ПВХ. В 1938г. в немецком городе Биттерфельде была запущенна линия, предназначенная для производства полторы тысячи тонн поливинилхлорида в год. Фирмой вещество было запатентовано в Германии, но применения практически ему так и не нашлось; в 1925г. срок на патент истек. В это же время над получением полимера работает американский ученый Уолдо Силон. В 1926г. ему удается получить поливинилхлорид и Силон вновь его описывает. В этом же году американская компания, в которой работал ученый, получает патент на поливинилхлорид, однако, в отличие от немцев, очень быстро придумывает способ его применения. Инициатива опять же происходит от Силона, порекомендовавшего делать из полимера занавески для ванн. Далее судьба ПВХ начала складываться очень и очень удачно: в 1931г. концерн BASF запустил первое производство (многотонное) по выпуску продукции из поливинилхлорида, делали практически все - от детских бутылочек до деталей автомобиля.

После Второй мировой войны ПВХ приобрел статус самого массового материала для изготовления пленок, покрытий для пола, профилей, труб и многих других пластмассовых изделий.

В середине двадцатого века поливинилхлорид начали применять  и для производства окон. Сначала  в США, а затем и в Германии были получены патенты на первые оконные  профили с использованием поливинилхлорида.

Поливинилхлорид перерабатывается всеми известными способами переработки  пластмасс: экструзией, литьем под давлением, каландрированием, прессованием, вальцеванием - и является одним из наиболее распространённых пластиков. Мировой выпуск поливинилхлорида составляет 16,5% от общего выпуска пластмасс - третье место в мировой табели о рангах полимерных материалов.

Ассортимент изделий, выпускаемых  на основе поливинилхлорида и продуктов  его переработки - винипласта и пластиката, чрезвычайно высок. Они используются в электротехнической, лёгкой, пищевой  промышленности, тяжёлом машиностроении, судостроении, сельском хозяйстве, медицине, в производстве стройматериалов.

Из поливинилхлорида может  быть получен широкий спектр пленок с различными свойствами за счет варьирования состава и степени ориентации. Изменения в составе, главным  образом, введение пластификатора, позволяет  получить пленки от твердых, хрупких до мягких, клейких, растяжимых. Изменяя степень ориентации, получают пленки от полностью одноосноориентированных до равнопрочных двухосноориентированных.

Пленки из ПВХ содержат стабилизаторы термической и  термоокислительной деструкции, антистатическую добавку для предотвращения слипания за счет накопления статического электричества. Свойства пластифицированных поливинилхлоридных пленок зависят от природы и количества пластификатора. В целом увеличение содержания пластификатора увеличивает прозрачность и мягкость пленки, улучшая се свойства при низких температурах. Пластифицированные и непластифицированные ПВХ-пленки герметизируются высокочастотной сваркой. На оба типа пленок может быть нанесена печать без предварительной обработки поверхности в отличие от пленок из полипропилена и полиэтилена. Тонкие пленки из пластифицированного ПВХ широко используются как усадочные и растяжимые для заворачивания подносов и лотков с пищевыми продуктами, например со свежим мясом. Они должны обеспечить высокую кислородопроницаемость для сохранения пурпурного цвета свежего мяса. Толстые пленки из пластифицированного поливинилхлорида используются для производства упаковки для шампуня, смазочных масел. Благодаря прочности и легкой формуемости пленки из непластифицированного ПВХ и его сополимеров используют для термоформования различных изделий. Отличительным свойством материалов на основе сополимеров поливинилхлорида и поливинилиденхлорида (ПВДХ) является очень низкая паро- и газопроницаемость. ПВДХ-пленку часто используют как усадочную пленку для заворачивания птицы, ветчины, сыра. Использование для этих целей пленок из ПВДХ, обладающих низкой газопроницаемостью, диктуется необходимостью поддерживать вакуум для исключения возможности роста бактерий. Вакуумированные мешки ПВДХ используют также для созревания сыров. Применение ПВДХ при этом исключает дегидратацию и образование корки, позволяя получать более мягкие сыры. ПВДХ широко используется для покрытия различных подложек, таких, как бумага, целлофан, полипропилен.