Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полибутилен
Полибутен-1.svg
Имена
Другие имена
полибутен-1, поли (1-бутен), ПБ-1
Идентификаторы
ChemSpider
  • никто
ECHA InfoCard100.111.056 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
(C 4 H 8 ) сущ.
Плотность0,95 г / см 3 [1]
Температура плавления135 ° С (275 ° F, 408 К) [1]
Родственные соединения
Родственные соединения
1-бутен (мономер)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Полибутилен ( полибутен-1 , поли (1-бутен) , ПБ-1 ) представляет собой полиолефин или насыщенный полимер с химической формулой (C 4 H 8 ) n . Его не следует путать с полибутеном , олигомером с низким молекулярным весом .

Полибутилен получают путем полимеризации из 1-бутена , с использованием поддерживаемых катализаторов Циглера-Натта . PB-1 представляет собой высокомолекулярный, линейный, изотактический и полукристаллический полимер. ПБ-1 сочетает в себе типичные характеристики обычных полиолефинов с некоторыми свойствами технических полимеров.

ПБ-1 при применении в виде чистой или армированной смолы может заменять такие материалы, как металл, резина и технические полимеры. Он также синергетически используется в качестве элемента смеси для изменения характеристик других полиолефинов, таких как полипропилен и полиэтилен . Из-за своих специфических свойств он в основном используется в напорных трубопроводах, гибкой упаковке, водонагревателях, компаундировании и клеях-расплавах.

Синтез [ править ]

Изотактический ПБ-1 коммерчески синтезируется с использованием двух типов гетерогенных катализаторов Циглера-Натта . [2] Первый тип катализатора содержит два компонента: твердый предварительный катализатор, δ-кристаллическую форму TiCl 3 и раствор алюминийорганического сокатализатора, такого как Al (C 2 H 5 ) 3 . Поддерживается второй тип предварительного катализатора. Активным ингредиентом катализатора является TiCl 4, а носителем является микрокристаллический MgCl 2.. Эти катализаторы также содержат специальные модификаторы, органические соединения, относящиеся к классам сложных эфиров или простых эфиров. Предварительные катализаторы активируются комбинациями алюминийорганических соединений и других типов органических или металлоорганических модификаторов. Двумя наиболее важными технологическими преимуществами катализаторов на носителе являются высокая производительность и высокая доля кристаллического изотактического полимера, который они производят при 70–80 ° C в стандартных условиях полимеризации. [3] [4] [5]

Характеристики [ править ]

При нагревании до 190 ° C и выше ПБ-1 легко подвергается компрессионному формованию, литью под давлением, выдуванию на полые детали, экструзии и сварке. Он не трескается от напряжения. [ сомнительно - обсудить ] Благодаря своей кристаллической структуре и высокой молекулярной массе, PB-1 имеет хорошую устойчивость к гидростатическому давлению, показывая очень низкую ползучесть даже при повышенных температурах. [6] Он гибкий, хорошо сопротивляется ударам и имеет хорошее упругое восстановление. [2] [7]

Изотактический полибутилен кристаллизуется в трех различных формах. Кристаллизация из раствора дает форму III с температурой плавления 106,5 ° C. При охлаждении из расплава получают форму II, которая имеет точку плавления 124 ° C и плотность 0,89 г / см 3 . При комнатной температуре он самопроизвольно превращается в форму-I с температурой плавления 135 ° C и плотностью 0,95 г / см 3 . [1]

PB-1 обычно устойчив к химическим веществам, таким как детергенты, масла, жиры, кислоты, основания, спирт, кетоны, алифатические углеводороды и горячие полярные растворы (включая воду). [2] Он показывает более низкую стойкость к ароматическим и хлорированным углеводородам, а также к окисляющим кислотам, чем другие полимеры, такие как полисульфон и полиамид 6/6. [6] Дополнительные характеристики включают превосходную стойкость к истиранию во влажном состоянии, легкую текучесть расплава (разжижение при сдвиге) и хорошую дисперсию наполнителей. Он совместим с полипропиленом , этиленпропиленовым каучуком и термопластичными эластомерами .

Некоторые свойства: [6]

  • Модуль упругости 290–295 МПа
  • Предел прочности на разрыв 36,5 МПа
  • Молекулярная масса 725000 (г / моль)
  • Кристалличность 48–55%
  • Водопоглощение <0,03%
  • Температура стеклования от –25 до –17 ° C [2] [6]
  • Теплопроводность 0,22 Вт / (м · К)

Области применения [ править ]

Системы трубопроводов [ править ]

Основное применение ПБ-1 в гибких системах трубопроводов давления для распределения воды горячей и холодной питьевой, предварительно изолированных районных отопительных сетей и поверхность нагрева и охлаждения. ISO 15876 определяет требования к характеристикам трубопроводных систем PB-1. [8] Наиболее яркими характеристиками являются свариваемость, термостойкость, гибкость и устойчивость к высокому гидростатическому давлению. Материал может быть классифицирован как PB 125 с минимально необходимой прочностью (MRS) 12,5 МПа. Другие особенности включают низкий уровень шума, низкое линейное тепловое расширение, отсутствие коррозии и известкового налета.

Трубопроводные системы PB-1 больше не продаются в Северной Америке (см. Ниже « Групповые иски и исключение из использования, разрешенного строительными нормами »). Общая доля рынка в Европе и Азии довольно мала, но трубопроводные системы PB-1 в последние годы демонстрируют устойчивый рост. На некоторых внутренних рынках, например, в Кувейте, Великобритании, Корее и Испании, трубопроводные системы PB-1 занимают прочные позиции. [7]

Пластиковая упаковка [ править ]

Несколько марок PB-1 коммерчески доступны для различных применений и конверсионных технологий (экструзионная пленка, экструзионная пленка, экструзионная пленка). Есть две основные области применения:

  • Отслаиваемая, легко открывающаяся упаковка, в которой ПБ-1 используется в качестве компонента смеси, преимущественно с полиэтиленом, для обеспечения прочности и качества отслаивания, в основном в пищевой потребительской и медицинской упаковке.
  • Снижение температуры начала герметизации (SIT) высокоскоростной упаковки пленок на основе полипропилена. При смешивании ПБ-1 с полипропиленом можно достичь температуры термосваривания до 65 ° C, сохраняя широкое окно герметизации и хорошие оптические свойства пленки.

Клеи-расплавы [ править ]

ПБ-1 совместим с широким спектром смол для повышения клейкости . Он обеспечивает высокую когезионную и адгезионную прочность и помогает регулировать «открытое время» клея (до 30 минут) из-за его медленной кинетики кристаллизации. Улучшает термическую стабильность и вязкость клея. [9]

Компаунды и суперконцентраты [ править ]

PB-1 допускает очень высокие загрузки наполнителя, превышающие 70%. В сочетании с низкой температурой плавления он может использоваться в безгалогенных огнестойких композитах или в качестве носителя маточной смеси для термочувствительных пигментов. PB-1 легко диспергируется в других полиолефинах и при низкой концентрации действует как технологическая добавка, снижая крутящий момент и / или увеличивая производительность.

Другие приложения [ править ]

Другие области применения включают бытовые водонагреватели, электрическую изоляцию, компрессионную упаковку, провода и кабели, подошвы для обуви и модификацию полиолефинов (термическое соединение, повышение мягкости и гибкости жестких составов, повышение термостойкости и деформации мягких составов при сжатии).

Экологическое долголетие [ править ]

Сантехнические и отопительные системы из ПБ-1 используются в Европе и Азии более 30 лет. Первые эталонные проекты в системах централизованного теплоснабжения и теплых полов в Германии и Австрии с начала 1970-х годов все еще работают. [7]

Одним из примеров является установка труб PB-1 в Венском геотермальном проекте (1974), где агрессивная геотермальная вода распределяется при рабочей температуре 54 ° C и давлении 10 бар. Другие материалы труб в той же установке вышли из строя или корродировали, и тем временем были заменены. [7]

Международные стандарты устанавливают минимальные требования к характеристикам труб из ПБ-1, используемых в системах горячего водоснабжения. Стандартные методы экстраполяции позволяют прогнозировать срок службы более 50 лет при 70 ° C и давлении 10 бар. [7]

Групповые иски и исключение из разрешенного использования строительным кодексом [ править ]

Polybutylene сантехника была использована в нескольких миллионов домов , построенных в Соединенных Штатах от около 1978 до 1997. Проблем с утечками и сломанных труб привели к коллективному иску , Кокс против Shell Oil , которая поселилась на $ 1 млрд. [10] [11] Утечки были связаны с разрушением полибутилена под воздействием хлорированной воды. [12]

Полибутиленовые водопроводные трубы больше не принимаются строительными нормами США и были предметом [13] коллективных исков как в Канаде, так и в США [14] [15] В Национальном сантехническом кодексе Канады 1995 г. полибутиленовые трубы указаны как приемлемые для использования. за исключением рециркуляционной сантехники. Трубопровод был удален из списка допустимых для использования в выпуске стандарта 2005 года. [16]

Имеются данные, позволяющие предположить, что присутствие хлора и соединений хлорамина в городской воде (часто преднамеренно добавленных для замедления роста бактерий) вызовет ухудшение внутренней химической структуры полибутиленовых трубопроводов и связанных с ними фитингов из ацеталя. [17] Реакция с хлорированной водой значительно ускоряется из-за растягивающего напряжения., и чаще всего наблюдается в материалах, испытывающих самые высокие механические нагрузки, например, при арматуре, резких изгибах и перегибах. Побеление материала под действием локальных напряжений обычно сопровождает и предшествует разложению полимера. В крайних случаях, эта химическая «коррозия», вызванная напряжением, может привести к сквозной перфорации и утечке в течение нескольких лет, но она также может не выйти из строя в течение десятилетий. Фитинги с мягким компрессионным уплотнением могут обеспечить достаточный срок службы. [ требуется дальнейшее объяснение ]

Поскольку химическая реакция воды с трубой происходит внутри трубы, часто бывает трудно оценить степень износа. Проблема может вызвать как медленные утечки, так и разрыв трубы без каких-либо предупреждений. Единственное долгосрочное решение - полностью заменить полибутиленовую сантехнику во всем здании. [18]

См. Также [ править ]

  • Криминалистическая инженерия
  • Судебная полимерная инженерия
  • Деградация полимера
  • Полибутилентерефталат

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Марк Алджер, Марк С. М. Алджер (1997). Словарь по полимерологии . Springer. п. 398. ISBN 978-0-412-60870-4.
  2. ^ a b c d Чарльз А. Харпер (2006). Справочник по технологиям пластмасс: полное руководство по свойствам и характеристикам . McGraw-Hill Professional. п. 17. ISBN 978-0-07-146068-2.
  3. ^ Hwo, Чарльз С .; Уоткинс, Ларри К. Ламинированная пленка с повышенной прочностью на разрыв , Европейская заявка на патент EP0459742, дата публикации 12.04.1991
  4. ^ Бу-Деук Ким и др. (2008) Патент США 7,442,489
  5. ↑ Симидзу, Акихико; Итакура, Кейсуке; Оцу, Такаяки; Имото, Минору (1969). «Мономер-изомеризационная полимеризация. VI. Изомеризация бутена-2 с катализатором TiCl 3 или Al (C 2 H 5 ) 3 –TiCl 3 ». Журнал науки о полимерах. Часть A: химия полимеров . 7 (11): 3119. DOI : 10.1002 / pol.1969.150071108 .
  6. ^ a b c d Фримен, Эндрю; Mantell, Susan C .; Дэвидсон, Джейн Х. (2005). «Механические характеристики полисульфона, полибутилена и полиамида 6/6 в горячей хлорированной воде». Солнечная энергия . 79 (6): 624–37. DOI : 10.1016 / j.solener.2005.07.003 .
  7. ^ a b c d e Полибутилен. Архивировано 30 ноября 2006 г. на Wayback Machine.
  8. ^ ISO 15876-1: 2003 iso.org
  9. ^ TE Роландо (1998). Клеи без растворителей . п. 35. ISBN 978-1-85957-133-0.
  10. ^ Хенслер, Дебора Р .; Пейс, Николас М .; Домби-Мур, Бонита; Гидденс, Бет; Гросс, Дженнифер; Моллер, Эрик К. (2000). «Судебный процесс по водопроводным трубам из полибутилена: Кокс против Shell Oil » . В Hensler, Дебора Р. (ред.). Дилеммы коллективного иска: преследование общественных целей ради личной выгоды . Санта-Моника, Калифорния: Институт гражданского правосудия РАНД. С.  375–98 . ISBN 978-0-8330-2601-9.
  11. ↑ Шнайдер, Мартин (21 ноября 1999 г.). «Устранение проблемы с трубой» . Балтиморское солнце .
  12. ^ Vibien, P .; Couch, J .; Oliphant, K .; Чжоу, Вт .; Zhang, B .; Чудновский, А. (2001). «Оценка характеристик материалов в хлорированной питьевой воде» (PDF) . Книжный институт материалов . 759 : 863–72. ISSN 1366-5510 .  также опубликовано как: Vibien, P .; Couch, J .; Oliphant, K .; Чжоу, Вт .; Zhang, B .; Чудновский, А. (2001). «Испытание на хлоростойкость трубных материалов из сшитого полиэтилена» . ANTEC 2001 Proceedings . Бока-Ратон: CRC Press. С. 2833–9. ISBN 978-1-58716-098-1.
  13. ↑ Несбыточная мечта - кошмар для многих , Miami Herald - 12 сентября 1993 г.
  14. ^ DuPont USA Урегулирование канадских коллективных исков
  15. ^ Устройство утечки из полибутиленовых водопроводных труб
  16. ^ "Полибутилен (Поли-B) напорный водопровод" (PDF) . unicipalaffairs.alberta.ca . Правительство Альберты. 2012-01-06 . Проверено 9 сентября 2019 .
  17. ^ Причина выхода из строя полибутиленовых труб и ацетальных фитингов http://www.polybutylene.com/poly.html
  18. ^ "Полибутиленовые трубы" . PropEx.com . Архивировано из оригинала на 2015-08-29 . Проверено 17 июля 2015 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Данлоп, Карсон (2003). «Подозрительные соединения на полибутиленовых трубопроводах» . Принципы домашнего осмотра: сантехника . Чикаго: Обучение инспекции дома Дирборн. С. 84–7. ISBN 978-0-7931-7939-8.
  • Примеры монтажа систем трубопроводов из полибутена-1
  • Варианты замены трубопровода из полибутена.
  • Варианты замены труб из полибутена.
  • Информационный ресурс по полибутилену.