А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

Таблица 5.18

Механические свойства винипластов

Винипласт применяют в качестве конструкционного материала в химической промышленности для изготовления ванн, емкостей, трубопроводов, запорной арматуры, футеровки (табл. 5.19).

Таблица 5.19

Основные области применения поливинилхлорида

211

Изделия из винипласта используются в системах коммунального водоснабжения, канализации, в строительстве в качестве отделочных материалов, кровельных листов, оконных рам; в качестве материала для тары и бытовых товаров – сосудов, контейнеров, флаконов.

Еще одна область применения поливинилхлорида – защитные покрытия. Некоторые физико-механические показатели и эксплуатационные характеристики покрытий из винипласта приведены в табл. 5.20.

Таблица 5.20

Основные свойства покрытий из винипластов

__________

*1 – поливинилхлорид непластифицированный (винипласт), 2 – поливинилхлорид пластифицированный (пластикат листовой, прокладочный).

** Для ударопрочного винипласта.

212

Эластичные массы на основе поливинилхлорида (пласти-

каты). Пластикат – техническое название термопластичных смесей пластифицированного и подвергнутого термомеханической пластикации поливинилхлорида. В состав пластиката, кроме ПВХ и пластификатора, входят стабилизаторы (термостабилизаторы и антиоксиданты), наполнители, смазки и пигменты. Размер частиц порошкообразных стабилизаторов, наполнителей, пигментов и смазок не должен превышать 2–10 мкм. В производстве пластикатов используют ПВХ, полученный суспензионной полимеризацией или полимеризацией в массе, со среднечисловой молекулярной массой 90–115 тыс. Пластификаторы вводят в композицию в количестве от 30 до 90 % от массы поливинилхлорида.

При выборе пластификатора следует учитывать его физические свойства, совместимость с полимером, стойкость к внешним воздействиям, токсичность, огнестойкость и т. д. В качестве пластификаторов применяют вещества, хорошо или ограниченно совместимые с поливинилхлоридом. К ним относятся диалкилфталаты и трикрезилфосфат. Ограниченно совместимыми пластификаторами являются диоктилсебацинат, адипинаты, триоктилфосфат, полипропиленадипинат и поли-пропиленсебацинат.

Для получения пластиката с высоким электрическим сопротивлением и морозостойкостью до –40 °С применяют фталаты, а с морозостойкостью до –60 °С – смеси ограниченно совместимых низкомолекулярных пластификаторов с хорошо совместимыми пластификаторами. Весьма эффективный способ повышения морозостойкости пластификатора – введение в композицию бутадиеннитрильного каучука.

Антиоксиданты – фенолы, эпоксидированные растительные масла вводятся в отношении 0,02–0,5 % от массы пластификатора. Они повышают атмосферо- и светостойкость пластиката. Антиоксиданты предотвращают деструкцию поливинилхлорида и пластификатора. Количество наполнителей обычно не превышает 30 % от массы поливинилхлорида. В качестве наполнителей используют каолин, аэросил, диоксид титана, тальк, асбест.

Основные свойства поливинилхлоридного пластиката приведены в табл. 5.21 и 5.22.

213

Таблица 5.21

Свойства поливинилхлоридного пластиката различного назначения

214

_______________

* λ – теплопроводность; Сv – теплоемкость; а – температуропровод-

ность.

** Поливинилхлорид на основе смеси РС 40 с добавкой пластификатора бутилбензинфталата-160 (США).

Смазки обеспечивают переработку пластиката и улучшают внешний вид изделий. В качестве смазок применяют стеарин, стеа-

215

риновую кислоту, стеараты кальция, кадмия, бария и свинца в количестве от 1 до 3 % от массы.

Пластикаты перерабатываются в изделия на экструдерах, прессах и литьевых машинах. Температура переработки гранул пластиката должна быть примерно на 5 °С выше, чем при пластикации.

Пластифицированный поливинилхлорид имеет высокие электроизоляционные свойства, обладает атмосферостойкостью, влагонепроницаемостью, хорошей эластичностью. Изоляционный пластикат и пластикат для защиты оболочек на проводах, кабелях и телефонных шнурах эксплуатируются в интервале температур от –60 до 70 °С, а спиральные телефонные шнуры от –30 до 55 °С.

216

Пластикаты широко применяются для изготовления изделий медицинского назначения и товаров народного потребления, а также во многих других отраслях промышленности для технических целей.

Кроме того, пластикаты используются в качестве изоляции для изготовления уплотнительных прокладок, мягких резервуаров, тары, трубок, лент, пленок, колпачков, втулок, мембран, профильных и погонажных изделий.

Полимерные материалы на основе хлорированного поли-

винилхлорида. Поливинилхлорид подвергают хлорированию в целях улучшения растворимости и повышения теплостойкости. С увеличением содержания хлора возрастает устойчивость поливинилхлорида к действию агрессивных сред. В России продукты ограниченного хлорирования поливинилхлорида, содержащие в составе 62,5–64,5 % связанного хлора, принято называть перхлорвиниловыми смолами.

Перхлорвиниловые смолы – аморфный полимер. Его молекулярная масса зависит от молекулярной массы исходного поливинилхлорида, находящейся обычно в диапазоне от 40 до 80 тыс., и способа хлорирования. В результате гомогенного хлорирования поливинилхлорида в его макромолекуле в среднем у каждой третьей метиленовой группы водород заменяется на хлор. Такой состав соответствует содержанию в полимере 64 % хлора, тогда как в исходном поливинилхлориде содержится не более 56 % хлора.

Физические свойства хлорированного поливинилхлорида зависят от способа хлорирования, типа исходного поливинилхлорида и содержания хлора. Физико-механические, теплофизические и электрические свойства перхлорвиниловых смол приведены в табл. 5.23.

При нормальной температуре перхлорвиниловая смола относительно устойчива к действию хромовой смеси, царской водки, фосфорных кислот, окислителей типа гипохлорита, перманганата калия и растворов различных солей. К щелочам перхлорвиниловая смола менее устойчива, чем к кислотам. Однако с повышением температуры до 80 °С ее устойчивость к кислотам снижается. Нагревание в инертной атмосфере при температуре ниже 330 °С сопровождается выделением НС1.

217

Таблица 5.23

Основные свойства перхлорвиниловых смол

Суспензионные хлорированные поливинилхлориды перерабатывают экструзией, каландрованием, литьем под давлением. Из них изготавливают трубы для транспортировки горячих (вплоть до 100 °С) и агрессивных жидкостей, например трубы для центрального отопления и канализации, контейнеры, ванны и другие конструкции в химическом машиностроении. Растворы перхлорвинила являются хорошими клеями для поливинилхлоридных пластиков и применяются в качестве антикоррозионных лаков. Перхлорвиниловые краски можно применять для наружной окраски

218

зданий даже зимой; кроме того, на основе хлорированного ПВХ изготавливают электроизоляционные и упаковочные пленки, а также синтетические волокна.

Полимерные материалы на основе сополимеров винилхло-

рида. Сополимеры винилхлорида – это продукты, получаемые сополимеризацией винилхлорида с одним или несколькими мономерами, прививкой одного или нескольких мономеров на макромолекулу поливинилхлорида либо прививкой винилхлорида на макромолекулы других полимеров или сополимеров (привитые сополимеры), а также взаимодействием поливинилхлорида с полимерами различной химической природы (привитые и блок-сополимеры). Сополимеры винилхлорида синтезируют в целях модификации свойств поливинилхлорида, придания ему особых физических, химических или механических свойств.

Практически все сополимеры винилхлорида – твердые продукты белого цвета с различной молекулярной массой. Сополимеры винилхлорида используют преимущественно для производства лаков, эмалей, волокон, пленок. К числу наиболее важных и широко применяемых сополимеров винилхлорида относятся продукты совместной полимеризации винилхлорида с винилиденхлоридом, винилацетатом, акрилонитрилом, метилметакрилатом и бутилакрилатом.

Наибольшее распространение получили сополимеры винилхлорида, содержащие от 5 до 95 % винилиденхлорида. При содержании винилиденхлорида не более 70 % сополимеры аморфны, имеют высокое относительное удлинение при разрыве, обладают повышенной растворимостью и лучшей совместимостью с пластификаторами и бутадиеннитрильными каучуками, чем поливинилхлорид. Если содержание винилиденхлорида превышает 70 %. то сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом кристалличны. Кристаллические сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом обычно содержат 80–95 % винилиденхлорида. Их выпускают в виде порошка белого цвета и гранул размером не более 5 мм. Эти сополимеры могут содержать стабилизаторы, пластификаторы и пигменты. Основные свойства кристаллических сополимеров винилхлорида с винилинденхлоридом приведены в табл. 5.24.

Кристаллические сополимеры малогорючи. Они устойчивы к действию спиртов, жиров, масел, нефтепродуктов, соляной и ор-

219

ганических кислот, растворов солей, щелочных и щелочно-зе- мельных металлов; ограниченно устойчивы к действию бензола, серной кислоты; неустойчивы к действию дихлорэтана, кетонов, эфиров, водных растворов аммиака.

Таблица 5.24

Основные свойства кристаллических сополимеров винилхлорида с винилинденхлоридом

Методы переработки сополимеров винилхлорида аналогичны методам, используемым для переработки поливинилхлорида. Обычно применяют те же пластификаторы и стабилизаторы, что и для поливинилхлорида Эти сополимеры используют для производства жестких изделий и деталей (различной арматуры, фильер для формования вискозного волокна, медицинских инструментов, корпусов электрических батарей и аккумуляторов, тары, антикоррозионных обкладок и т. д.), формуемых методом прессования при температуре 100–180 °С, давлении 3,5–35 МПа или методом литья под давлением при температуре 130–200 °С, давлении 50–210 МПа.

220