23. Полимеризационные пластмассы (поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен): химическая стойкость, основные свойства, области и условия применения, изделия.

1. Полиэтилен.

Полиэтилен – линейный полимер этилена (-СН₂ - СН₂-)n – в зависимости от технологии получения разделяется на полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и полиэтилен низкого давления (ПЭНД).

Полиэтилен отличает высокая химическая стойкость к действию самых различных реагентов: кислот, щелочей, солей, органических растворителей, нефтепродуктов. Химическую деструкцию вызывают сильные окислители (азотная кислота, концентрированная серная кислота). Под действием поверхностно-активных веществ наблюдается растрескивание полиэтилена, опасность которого возрастает при наличии растягивающих напряжений. В процессе переработки полиэтилена, включая термические методы нанесения покрытий из порошка, он подвергается термоокислительной деструкции, а также термоструктурированию. Поэтому полиэтилен и сополимер этилена с пропиленом термостабилизируют диафеном НН, бисалкофеном БП, тиолкофеном БМ в концентрации 0,15 – 1,00 масс. частей. Хороший эффект дает введение 0,15 – 1,00 масс. частей серы в качестве термостабилизатора. Из светостабилизаторов эффект дает только сажа.

В технике противокоррозионной защиты более широкое применение нашел ПЭНД.

2. Полипропилен

Полипропилен – продукт полимеризации пропилена

Молекулярное строение полипропилена определяется расположением боковых метильных групп СН3 по отношению к главной цепи макромолекул. Различают изотактический (метильные группы находятся в одном положении), синдотактический (попеременное чередование метильных групп относительно главной цепи) и атактический полипропилен (хаотическое расположение метильных групп). Наибольшее распространение получил изотактический полипропилен, хотя в последнее время в антикоррозионной технике все большее внимание стали уделять атактическому полипропилену, из которого можно изготавливать различные мастики, отличающиеся высокой адгезией и эластичностью, но значительно уступающий по прочности и термостойкости изотактическому полипропилену.

В сравнении с полиэтиленом полипропилен более прочен, жесток и теплостоек, но уступает по морозостойкости. Он отличается химической стойкостью в тех же средах, что и полиэтилен, однако он более чувствителен к окислению и термодеструкции из-за боковых метильных групп. Поэтому в полипропилен вводят стабилизаторы: амины, фенолы, серусодержащие соединения, серу.

Стабилизаторы аминного и фенольного типа снижают адгезионную прочность покрытия, а серосодержащие соединения и сера ее повышает. Для покрытия рекомендуется использовать полипропилен с высокой молекулярной массой (до 720000). Атактическая фракция, находящаяся в полимере в количестве 5 – 20%, выполняет роль пластификатора и снижает внутренние напряжения в покрытиях при их нанесении термическими способами. Очевидно, вследствие этого полипропилен менее подвержен растрескиванию при воздействии жидких сред, чем полиэтилен.

3. Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ) – линейный полимер винилхлорида (-СН2-СНСl-)n, получаемый блочной, суспензионной или эмульсионной полимеризацией.

Способ получения определяет и свойства ПВХ, которые также изменяются в зависимости от вводимых пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей.

Различают два вида ПВХ: жесткий (винипласт) и мягкий (пластикат). Винипласт в противокоррозионной технике чаще всего используется как самостоятельный конструкционный материал, но нашел и применение как защитное покрытие (футеровки) для труб и химических аппаратов.

Для противокоррозионных покрытий широко применяется пластифицированный ПВХ – пластикат. Материал хорошо формуется, склеивается и сваривается. В качестве пластификаторов ПВХ применяют фталаты, себацинаты, трикрезилфосфаты и другие вещества. Пластификаторы, помимо повышения эластичности, улучшают морозостойкость ПВХ. Существенным недостатком пластификации является снижение прочностных характеристик ПВХ и ухудшение его химической стойкости.

Как и для полиолефинов (полиэтилена, полипропилена, сополимеров этилена и пропилена), для ПВХ характерна сильная зависимость прочностных характеристик от температуры и существенное развитие ползучести. По этой причине температурный предел эксплуатации изделий и покрытий из ПВХ ограничивается 60 0С.

ПВХ обладает высокой химической стойкостью в кислотах (серная – до 90%, соляная, плавиковая, уксусная и др.), в щелочах, солях, нефтепродуктах, органических растворителях (кроме ароматических и хлорированных углеводородов). Олеум, азотная кислота (свыше 30%) и другие сильные окислители разрушают ПВХ.

Винилхлорид хорошо совмещается с винилиденхлоридом с образованием в процессе полимеризации сополимера, известного под названием «саран». Саран превосходит ПВХ по физико-механическим характеристикам и по теплостойкости (до 70 – 95 0С). Из химических реагентов на него действуют только сильные окислители и некоторые органические растворители (дихлорэтан, серный эфир и др.).

Заслуживают внимания и сополимеры винилхлорида с винилацетатом – винилиты. Они негорючи и устойчивы к действию бактерий.

4. Полиизобутилен

Это линейный полимер получаемый при полимеризации изобутилена (- СН2С(СН3)2 - )n.

Наиболее широкое применение в антикоррозионной технике нашли высокомолекулярные марки полиизобутилена (молекулярный вес 104 – 204).

Полиизобутилен отличается сравнительно высокой морозостойкостью, озоностойкостью, светостойкостью, устойчивостью формы, химической стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами. Прочностные показатели полиизобутилена невысокие. Для повышения механических и других свойств полиизобутилены вальцуют с наполнителями (графит, сажа и др.).

Полиизобутилен применяется, главным образом, в качестве обкладочного материала по металлу, бетону, для защиты их от действия агрессивных сред и в качестве прослоечного эластичного изолирующего материала для покрытий полов и футеровок. В связи с тем что полиизобутилены деформируются под действием механических нагрузок, применение его для прокладок нецелесообразно. Для аппаратов, работающих при разрежении, применение полиизобутиленовых обкладок не допускается.