Сшитый полиэтилен
(перенаправлено с «Сшитый пенополиэтилен»)
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 марта 2021 года; проверки требуют 5 правок.
 | Эту страницу предлагается переименовать в «Сшитый пенополиэтилен». |
Сшитый полиэтилен (PE-X или XLPE, ПЭ-С) — полимер этилена с поперечно сшитыми молекулами (PE — PolyEthylene, X — Cross-linked).
Во вспененном виде поперечно-связанная молекулярная структура сшитого полиэтилена обладает высокой прочностью и плотностью, низкой теплопроводностью, низким влагопоглощением, высокой стойкостью к химическим воздействиям и хорошими показателями поглощения ударного шума. Сшитый пенополиэтилен отличается сложной технологией производства, экологической безопасностью. Молекулы сшиваются за счёт химических веществ введённых в полимер или за счёт облучения пучком электронов, поэтому различают химически и физически (радиационно) сшитый полиэтилен.
При сшивке в молекулярных цепочках, содержащих атомы углерода и водорода, под воздействием определённых факторов (повышенная температура, кислород, облучение электронами высокой энергии), отрываются отдельные атомы водорода. Образовавшаяся свободная связь используется для соединения отдельных цепочек между собой.
Технология производства[править | править код]
- Химическая сшивка
.jpg)
- Смешение и гомогенизация компонентов, основными из которых являются полиэтилен низкой плотности (LDPE). В состав также входят вспениватель, катализаторы вспенивания, стабилизаторы и другие добавки.
Физически сшитый пенополиэтилен - Нагрев матрикса, вследствие чего происходит сшивка с одновременным вспениванием материала.
Химически сшитый пенополиэтилен эластичен, имеет мелко пористую структуру (размер пор <1 мм). Пора закрытая (в отличие от поролона) поверхность со значительной шероховатостью.
- Физическая сшивка
- Смешение и гомогенизация компонентов, основными из которых являются полиэтилен низкой плотности (LDPE). В состав также входят вспениватель, катализаторы вспенивания, стабилизаторы и другие добавки;
- Облучение экструдированного листа быстрыми электронами, которые генерируются ускорителем, содержащим эмиттер электронов и систему их разгона до требуемых уровней энергии;
- Вспенивание облучённого экструдированного листа в специальной печи вспенивания, содержащей ряд функциональных зон и несколько типов источников нагрева — получение собственно физически сшитого пенополиэтилена.
Физически сшитый пенополиэтилен эластичен, имеет микропористую структуру. Пора закрытая. Поверхность гладкая.
- Технологии производства сшитого полиэтилена PE-X для труб
- Пероксидная (нагрев в присутствии пероксидов), при которой получают материал с обозначением PEX-A. Трубы PEX-A обладают лучшими характеристиками устойчивости к нагрузкам среди всех разновидностей. Сшивание пероксидом позволяет скрепить до 90 % макромолекул. При разматывании бухты они быстро выпрямляются и хорошо держат форму. На изгибах (в пределах допустимых норм и соблюдении технологии) не заламываются;
- Силановая (обработка влагой, в которую предварительно был имплантирован силан + катализатор), при которой получают материал с обозначением PEX-B. Сшивка силаном даёт около 80% скрепления молекул исходного полимера. Производственный процесс проходит в два этапа. На первом полимер насыщается силаном, на втором – насыщается дополнительной водой (гидратируется). Трубы не уступают по прочности пероксидным, но менее эластичны и хуже восстанавливают первоначальную форму;
- Электронная (облучение пучком электронов), при которой получают материал PEX-C. Здесь применяется облучение пучком электронов высокой энергии промышленного ускорителя для сшивки полимеров, выход поперечных связей в готовом материале составляет около 60% от общего числа возможных. Выходные характеристики материала зависят от пространственной ориентации при производстве. Трубы получаются не слишком гибкими, склонными к заломам. Заломы устранить можно только с помощью соединительной муфты;
- Азотная, при которой получают материал с обозначением PEX-D. Полезный выход здесь около 70%, что больше, чем у PEX-C. Однако эта технология самая сложная в практической реализации и производители от её использования постепенно отказываются.
Преимущества сшивки[править | править код]
За счёт сшивки молекул вспененного полиэтилена улучшаются следующие параметры:
- теплостойкость (рабочий температурный интервал сшитых пенополиэтиленов, как правило, на 20-30 °C выше не сшитых);
- физико-механические показатели (разрушающее напряжение при растяжении, предел прочности при сжатии, относительная остаточная деформация при сжатии, динамическая жесткость) при равной плотности и толщине могут быть лучше на 5-15%;
- возможность использования сшитого пенополиэтилена при кратковременных точечных нагрузках (5-20 кг/см2 (50-200 тонн/м2), использование «несшитого» пенополиэтилена в данном случае не желательно, так как ячейки могут необратимо деформироваться (лопаться));
- стойкость к ультрафиолету и атмосферостойкость;
- стабильность геометрических размеров;
| Показатель | Сшитый
полиэтилен |
ПЭВД
(LDPE) |
Пенополиетилен | Пенополиэтилен
не сшитый |
|---|---|---|---|---|
| Доля сшивки. % | 60-90 | <3 | не определяется1 | не определяется1 |
| Плотность, кг/м3 | 940-960 | 900-930 | 25-200 | 17-40 |
| Температура размягчения, °С | 130-140 | 100 | нет данных | 100 |
| Максимальная рабочая температура, °С | 90-95 | - | 95 | 85 |
| Удлинение при разрыве, % | 350-500 | 100-800 | 100-160 | 100-200 |
| Напряжение на разрыв, МПа
В продольном направлении В поперечном направлении |
20-25
|
7-17 | >0,25
>0,2 |
~0,36
~0,17 |
| Коэффициент теплопроводности ʎ25, Вт/мК | 0,35-0,4 | 0,20-0,36 | 0,039-0,05 | 0,039-0,045 |
| Модуль упругости на изгиб, МПа | 600-900 | 118-225 | - | - |
| Динамический модуль упругости, МПа | - | - | 0,14-1,80 | 0,12-0,93 |
| Относительное сжатие, нагрузка 2000 кПа | - | - | 0,01-0,1 | 0,02-0,1 |
| Остаточная деформация, %
(после 25% линейной деформации) |
- | - | <7 | 3-6 |
| Срок службы2, лет | 3-50 | - | 50 | 50 |
Примечания:
- Стандартизированная методика ГОСТ Р 57748-2017, не пригодна для определения доли сшивки вспененных материалов.
- Срок службы для труб нормирует ГОСТ Р 57748-2017. Сроки службы сильно сокращаются при высокой температуре теплоносителя, так при температуре до 70 °С срок службы труб 25 лет и более. При температуре 95 °С срок службы сокращается до 2-3 лет. Срок службы пенополиэтиленов определен по ГОСТ ISO 188-2003. Эта методика даёт не релевантные результаты для полимерных материалов, чей срок службы отличается от срока хранения.
Области применения сшитого пенополиэтилена[править | править код]
 | В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
- строительно-ремонтная отрасль (теплоизоляция; снижение ударного шума в конструкциях плавающих полов и ступеней, а также в качестве подложки под паркет, доску-ламинат и различные напольные покрытия; звукоизоляция; гидроизоляция);
- кабельная промышленность (изоляция жил и внешняя оболочка кабелей и проводов);
- автомобилестроение (формирование интерьера автомобиля, панелей приборов, дверных карт; тепло- , шумоизоляция, формирование воздуховодов и другое);
- медицина (изготовление пластырей, бандажа, применение в ортопедической обуви);
- обувная промышленность (формование стелек, запятников, мягких вставок);
- спорт, отдых, туризм (применение в виде ковров, матов, плавательных досок, спасательных средств и т. д.);
- авиа и вертолетостроение (теплоизоляция);
- армия, спецподразделения (ковры хаки).
Области применения сшитого полиэтилена[править | править код]
Сшитый полиэтилен обладает уникальными свойствами по прочности и стойкости к различным разрушающим явлениям, исключая высокую температуру.
- Изготовление напорных труб для холодного и горячего водоснабжения;
- Изготовление систем отопления;
- Изготовление изоляции кабелей высокого напряжения;
- Изготовление специальных строительных материалов и как элемент конструкционного назначения.
Литература[править | править код]
- ГОСТ Р 57748-2017 «Композиты полимерные. Метод определения параметров полимерной сетки сшитого сверхвысокомолекулярного полиэтилена в растворителе»
- ГОСТ 32415-2013 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия»
- В. К. Князев, Н. А. Сидоров. Облучённый полиэтилен в технике. М., «Химия», 1974, 376 с.
- Князев В. К., Сидоров Н. А. Применение облучённого полиэтилена в радиоэлектронике. М., «Энергия», 1972. 64 с.
- Прижижецкий С. И., Самсоненко А. В. «Новый стандарт проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.», Промышленное и Гражданское Строительство 12/2008, Издательство «ПГС», ISSN 0869-7019
- Батраков А. Н., Амплеева И. А., «Сшитые и несшитые пены, их сходство и различие», Промышленное и Гражданское Строительство 9/2005, Издательство «ПГС», ISSN 0869-7019
- А. И. Ларионов, Г. Н. Матюхина, К. А. Чернова, «Пенополиэтилен, его свойства и применение», Ленинградский дом научно-технической пропаганды, г. Ленинград, 1973 г.
- И. В. Кулешов, Р. В. Торнер, «Теплоизоляция из вспененных полимеров», Москва Стройиздат 1987 г.
- Берлин А. А. Основы производства газонаполненных пластмасс и эластомеров. М" Гюсхимиздат, 1954.
- Воробьёв В. А, Андрианов Р А, Федосеев Г П Полимерные теплоизоляционные материалы в строительстве М., ВЗСТ, МВнССО РСФСР, 1964
