Єдина Країна! Единая Страна!
Полипластик
RU   UA
     
Забули пароль? -->
Вхід         Реєстрація
Прайс-листи Акції Продукція Документація Філіали Про нас

Популярні статті

ПОЛІБУТЕН-1 - НА ПОРОЗІ НАСТУПНОГО ПОКОЛІННЯ

21 Липня 2009г.

Короткий огляд

Полібутен-1 (ПБ-1) - порівняно мало вивчений поліолефін, властивості якого схожі з більшістю загальновідомих поліолефінів, таких як поліпропілен і поліетилен. У той же час він володіє універсальністю, гідністю і можливостями, зазвичай не асоційованими з цими типами пластмас. 

Труби, виготовлені з ПБ-1, представлені на ринку з середини 1960-х років. 

Завдяки стратегічній важливості ПБ-1 для господарського портфеля LyondellBasell, компанія вивчила нову технологію процесу синтезу ПБ-1 з каталізаторами Циглера-Натта. З 2003 року працює завод потужністю 45 тис. т, що використовує цю технологію у м. Моердійк (Moerdijk), Нідерланди. 

Нова технологія дозволила LyondellBasell поліпшити властивості ПБ-1 пластиків, що призвело до появи нового покоління ПБ-1 для застосування у трубах. За класифікацією MRS, використовуваної для стандартних поліолефінів (20 ° C, 50 років), нове покоління ПБ-1 може бути класифіковане як ПБ 140 (MRS = 14 МПа). Застосування для виготовлення пластикових труб з більш міцного полімеру дає можливість значно економити матеріал, а отже, і зменшити ціну на товар. Труби, виготовлені з ПБ-1, характеризуються не тільки меншою масою, але і підвищеною пластичністю і пружністю. 

Модуль пружності при згині матеріалів старого і нового поколінь близькі. Для труб малого діаметра пружність є важливою перевагою монтажу (наприклад, для обігріву стін); гнучкість труб більшого діаметра може дати особливі переваги. 

Разом з нашими клієнтами ми з'ясували, що вироби з ПБ-1 різних марок легко піддаються зварюванню. Це дає можливість виготовляти з нього, методами екструзії або пресування, найрізноманітніші фасонні деталі - від класичних компресійних фітінгів до фасонних деталей із заставними нагрівачами (для електромуфтового зварювання) і, таким чином, забезпечувати комплектацію практично будь-яких трубопроводів. 

Труби з ПБ-1 піддаються повторній переробці. ПБ-1 можна розглядати як екологічно чистий, матеріал не шкодить довкіллю, і з інших причин: менша вага на метр труби, при формуванні екструзією або пресуванням молекулярна структура полімеру істотно не змінюється; має високу зносостійкість. 

Так як ми починаємо вивчення можливостей нашої нової технології, то приймемо властивості матеріалів «наступного покоління» ПБ-1 в якості відправної точки. Ми продовжуємо працювати над підвищенням якості матеріалу для задоволення особливих вимог ринку і клієнта до різноманітності виробів. Ми зосереджені на поступовій заміні традиційних матеріалів і забезпеченні стабільного зростання. 

Озираючись назад: «З днем народження, ПБ-1!» 

2004 можна назвати ювілейним для ПБ-1, так як виповнилось 50 років з моменту його відкриття. Професор Джуліо Натта (Giulio Natta), що отримав у 1963 році Нобелівську премію, «батько» поліпропілену, був першим, хто синтезував ПБ-1 в лабораторних умовах [1]. Десять років по тому, у 1964 році,  хімік Верк Хюльс (Werke Hls) заснував перше промислове виробництво ПБ-1 в Європі. Компанія Salen, попередник Flexalen Trading, була однією з перших в оцінці та вивченні специфічних властивостей систем трубопроводів з ПБ-1. У 1965 році Salen встановила труби ПБ-1 в системі опалення Австрійського інституту полімерів OKI (Osterreichisches Kunststoff-Institut). Ці труби експлуатуються до цього часу. 

У 1972 році 6,5 км труб діаметром 25 і 225 мм були встановлені в геотермальному басейні Відень-Оберлаа (Vienna-Oberlaa), Австрія. Незважаючи на агресивну середу геотермальної води (відносно високий вміст сірки, робоча температура 54 ° C), труби ПБ-1 працюють досі, в той час як більшість зливних труб для стічних вод, виготовлених з інших полімерів, були замінені [2]. 

У 1977 році Shell Chemicals USA, філія Shell Oil Company, придбала виробництво ПБ-1 у Witco Chemical Corp. і почала обширну інвестиційну програму для підвищення продуктивності заводу в місті Тафт, Луїзіана (Taft, Louisiana). Інтенсивна науково-дослідна робота призвела до значного поліпшення якості продукції, що випускається. У 1982 році Shell представила новий клас водопровідних і опалювальних систем для холодної та гарячої води. Ці марки ПБ-1 знаходились в експлуатації більше двох десятиліть і задовольняли вимоги експлуатації. 

У 2003 році, коли LyondellBasell запустила свою нову ділянку полімеризації в Нідерландах потужністю 45 тис. т на рік, прогресивні заводські технології відкрили нові можливості для розробки і виробництва продукції з полібутену. Нове покоління матеріалів, які використовуються для труб, відкриває нові можливості ПБ-1.

 

Изображение

Погляд зсередини: полімер ПБ-1 

ПБ-1 синтезують полімеризацією бутена-1 із стереоспеціфічним каталізатором Циглера-Натта з отриманням лінійного, високомолекулярного, ізотактичного, напівкристалічного полімеру. 

Полібутен-1 відноситься до класу поліолефінів, як поліетилен або поліпропілен. Особливості морфології та процесу кристалізації в поєднанні з ретельно контрольованими молекулярними параметрами надають ПБ-1 сукупність властивостей, яка об'єднує типові характеристики стандартних поліолефінів і специфічні особливості конструкційних полімерів. 
ПБ-1 показує відмінну опірність плинності, тертю, утворенню тріщин під хімічним впливом і впливом навколишнього середовища - властивості, які клієнти LyondellBasell відзначають як бажані для труб, які застосовуються для опалення та водопостачання. Також полімер має низьку жорсткість, володіє відносно вісоким подовженням на межі плинності (навіть при досить низьких температурах) і високою пружністю. Нова технологія полімеризації LyondellBasell і нове покоління каталізаторів дозволили дуже ретельно контролювати основні молекулярні параметри, такі як молекулярна маса, молекулярно-масовий розподіл, ізотактічность і кристаллиічність.

 

Кристалічна фаза напівкристалічного полімеру впливає на певні характеристики. Взагалі, при збільшенні кристалічності збільшуються жорсткість, міцність, щільність, опірність плинності, термостійкість, зносостійкість і зменшується набухання при впливі реактивів. Аморфна фаза визначає такі властивості, як міцність при ударі і розтягуванні, розвиток тріщин і опір розтріскування при напрузі.

 

Як показує практика, труби з ПБ-1 зручні в роботі, а їх використання економічно вигідно. Широко відомо, що простота в обігу і швидкість установки пов'язана з низькою масою ПБ-1, гнучкістю (навіть при знижених температурах), низьким ефектом запам'ятовування і широким розмаїттям наявних сполучних деталей. 

Перевагою пластмасових труб перед металевими є їх гнучкість. Низьке значення модуля Юнга в поєднанні з високими характеристиками міцності робить труби з ПБ-1 виключно гнучкими.
Изображение

 

Очевидно, що чим легше згинати трубу і надавати їй потрібну форму, тим швидше складання. Висока гнучкість труб з ПБ-1 дозволяє прокладати їх відрізками великої довжини в підготовлені канали, що зменшує кількість необхідних сполучних і фасонних деталей і суттєво знижує трудомісткість монтажу. У ПБ-1 є додаткова перевага в тому, що один і той же полімер може використовуватися як для виробництва труб, так і фітингів. Виробники розробили складні системи трубопроводів, що включають муфти, трійники, відводи, редуктори, заглушки, переходи та багато іншого.

 

Изображение
Повзучість 

Взагалі, поліолефінові матеріали, як і більшість інших полімерів, при тривалій безперервній напрузі володіють повзучістю. 
Ця здатність до пластичної деформації може бути зменшена створенням тривимірної структури, наприклад зшиванням. Для РЕХ широко використовують методи пероксидного, силанольного або радіаційного зшивання. 

ПБ-1 спочатку властива знижена повзучість. Він не вимагає додаткового зшивання чи якоїсь іншої модифікації. При переході ПБ-1 з розплаву в твердий стан формується щільна сітка прохідних молекул між кристалічними доменами (рис. 1). Кристаліти ПБ-1 виступають як вузли зшивання. При цьому повзучість частково пригнічується внаслідок наявності бічних підвісок С2.

 

Дуже велика молекулярна маса (близько 500 000) і порівняно велика кількість бічних груп в ланцюзі полімеру ефективно сприяють формуванню вузлів з великою кількістю пов'язаних молекул, які перешкоджають повзучості навіть при високих температурах, близьких до температури плавлення ПБ-1.

 

Хімічна стійкість і розтріскування під напругою 

Будучи поліолефіном, ПБ-1 має гарну стійкість до кислот, основ, поверхнево-активних речовин, масел, жирів, спиртів, кетонів, аліфатичним вуглеводням та гарячим полярним розчинникам, включаючи воду. Як і інші поліолефіни, ПБ-1 чутливий до сильних окислювачів, ароматичних і хлорвмісних вуглеводнів. 

ПБ-1 дуже стійкий до впливів навколишнього середовища і в цьому сенсі вигідніше інших поліолефінів. Лабораторні тести показали, що ПБ-1 не пошкоджується після 15 000 год витримування у 10% розчині Igepal C0630 при 50 ° C згідно ASTM D1693. 

Враховуючи кристалічну структуру полімеру, можна очікувати, що нове покоління ПБ-1 володітиме аналогічними існуючим маркам показниками хімічної стійкості і стійкості до розтріскування під дією напруги. Санітарні норми передбачають прийняття періодичних заходів, що перешкоджають розвитку бактерій у водопровідних мережах. Один з поширених методів - хлорування. 
Випробування труб з ПБ-1 показали, що їх стійкість до хлору порівнянна з іншими поліолефінами і традиційними матеріалами. ПБ-1 має відмінну термостійкість, і випробування труб з ПБ-1 показали, що вони добре пристосовані до циклів температурної обробки. 

Захист від замерзання та ізоляція 

За даними наших клієнтів, труби, виготовлені з ПБ-1, зберігають працездатність в широкому діапазоні температур. Завдяки високій еластичності ПБ-1, виготовлені з нього труби не руйнуються при замерзанні у них води і повністю відновлюють свої розміри після відтаювання. Практика показує, що труби з ПБ-1 залишаються гнучкими навіть при температурі нижче точки замерзання, і будівельні роботи можуть проводитись у холодну пору року (при температурі до -10 ° C). 

Іншою перевагою ПБ-1 є низька теплопровідність в порівнянні з металами. При негативній температурі навколишнього середовища вода в ПБ-1 трубопроводі довше не замерзає. 
Для захисту такого трубопроводу від замерзання необхідна менша теплоізоляція. 

Дифузія кисню 

Для систем опалення пластикові труби, виготовлені з поліолефіну, необхідно забезпечити кисневим бар'єром для запобігання дифузії кисню крізь стінки труби. Вимірювання, проведені KIWA відповідно до вимог DIN 4726 або BS 7291, показали, що швидкість дифузії кисню через ПБ-1 нового покоління (ПБ 4237) в 4 рази нижче в порівнянні зі старими марками ПБ-1 (ПБ 4137). Це може бути пояснено більшою ступенню кристалічності нового ПБ-1. 

Попри підтверджені бар'єрні властивості нового ПБ-1, за діючими стандартами для труб опалення все ще потрібне використання додаткового кисневого бар'єру. Для цього трубу додатково покривають шаром етілвінілового спирту (ЕВС). 

Акустичні властивості 

Застосування труб з полімерних матеріалів у житлових будинках підвищує особистий комфорт домовласників. Одна з найбільш очевидних гідностей пластикових труб - зменшення шуму при експлуатації. Завдяки високій еластичності і низькій щільності ПБ-1, труби з нього чудово поглинають звукові хвилі, що виникають при коливаннях тиску води. 

Безшумна робота водопровідної системи забезпечується її конструкцією, вибором матеріалів труби, способом кріплення труб і положенням трубопроводу щодо будівельної конструкції. 

Екологічні аспекти 

Берлінський Технічний університет, який проводить дослідження з оцінки впливу на навколишнє середовище матеріалів, які використовуються у водопостачанні протягом усього циклу життя продукту, класифікує ПБ-1 як «сумісний з навколишнім середовищем». Результати проведених досліджень ясно показують, що пластмасові трубопроводи, і особливо ті, які зроблені з ПБ-1, перевершують за екологічними показниками аналогічні трубопроводи з традиційних матеріалів. Вони вимагають менше енергії на стадіях виробництва, обробки, встановлення і використання, таким чином, зменшуючи виділення до грунту, воду і повітря [10]. 

Чудовий приклад того, як труби з ПБ-1 вносять свій внесок в охорону навколишнього середовища - це їх застосування в працюючих на біомасі мережах централізованого теплопостачання. Біомаса, що використовується для прямого нагріву, рекомендована як одне з найбільш економічно вигідних рішень для зменшення викиду CO2, що наближають нас до мети, встановленої на конференції в Кіото. 

У 1987 році в селі Зайберсдорф (Seibersdorf) в Австрії була побудована мережа централізованого теплопостачання, що працює на біомасі. 
Вона включала центральний бойлер потужністю 2,2 МВт, паливом для якого була солома, і 9 км трубопровідних мереж з ПБ-1. Солома, яка у ролі палива, зростає навколо села. Робоча температура подаючих трубопроводів становить 90 ° C, зворотніх - близько 60 ° C. 

Здатність ПБ-1 працювати при високих температурах зробила його найбільш відповідним матеріалом для даного застосування. Весь монтаж системи вклався у термін не більше 10 тижнів завдяки простій, безпечній та швидкій технології, розробленої нашими клієнтами. Прокладання труб було фактично здійснене фермерами, в той час як кваліфікований робітник виконував з'єднання [11]. Нове покоління ПБ-1 може поліпшити екологічний баланс. Цьому сприяють і більш ефективна технологія його виробництва, і поліпшені характеристики, що дозволяють знизити товщину стінки труби. 

Існують і інші приклади того, як ПБ-1 вносить вклад у поліпшення екологічної обстановки. Більш детальну інформацію Ви зможете знайти на сайті www.pbpsa.com. 

Погляд назад: «Нове покоління» 

LyondellBasell вивчає можливості нової технології виробництва ПБ-1. Властивості матеріалів нового покоління ПБ-1 можна вважати відправною точкою майбутніх досліджень. LyondellBasell продовжить роботу з поліпшення характеристик матеріалу для задоволення особливих вимог клієнтів і ринку. 

Література 

1. Chatterjee A., Encyclopedia of Polymer Science, chapter “Butene Polymers“, ref. to: Natta, Pino, Corradini, Danusso, Mantica, Mazzanti, and Moraglio. – J. Am. Chem. Soc. 77, 1708, 1955.
2. Engel C., Polybutylene – The alternative material for heating and domestic hot & cold water systems. – Plastics Pipes IX, 1995.
3. Website of the Polybutene Piping Systems Association PBPSA, www.pbpsa.com, 2003.
4. Schemm F., et al; Polybutene-1 Piping Systems: Material-specific Properties and Typical Applications. – Wiesbadener Rohrtage 2002.
5. Johansson D., Hydrostatic pressure testing – Pressure testing according to ISO 1167 of the pipe grade PB 4237 from Basell Polyolefins. – Bodycote Polymer AB, Final Report, 2003.
6. Johansson D., Standard Extrapolation Method (SEM) – SEM-evaluation according to ISO 9080:2003 (E) of the pipe grade PB 4237 from Basell Polyolefins. – Bodycote Polymer AB, Preliminary Report, 2003.
7. Website of the Polybutene Piping Systems Association PBPSA, www.pbpsa.com, case history of Georg Fischer Building Technology, 2003.
8. Website of the Polybutene Piping Systems Association PBPSA, www.pbpsa.com, 2003.
9. Website of the Polybutene Piping Systems Association PBPSA, www.pbpsa.com, case history of Georg Fischer Building Technology, 2003.
10. H. Kufer et al., Vergleichende normierende Bewertung der Umweltanalyse von Trinkwasserinsta llationssystemen, TU Berlin, 1994.
11. Website of the Polybutene Piping Systems Association PBPSA, www.pbpsa.com, case history of Flexalen Trading GmbH & Co. KG, 2003.


Знайшли помилку? Виділіть мишкою текст, і натисніть Ctrl + Enter.
Знайшли помилку?
Виділіть мишкою текст, і натисніть Ctrl + Enter
Виділений текст
Коментар