Пвх и полиэтилен: Поливинилхлорид и полиэтилен

Опубликовано в Разное
/
29 Май 1979

Содержание

Поливинилхлорид и полиэтилен

Полимерные материалы в виде полиэтилена и поливинилхлорида относятся к термопластам и достаточно широко используются в производстве различных изделий, которые используются в повседневной жизни. Именно полиэтилен и ПВХ занимают первое место в эксплуатации пластиковых изделий. Из данного полимерного сырья изготавливаются трубопроводы, емкости для транспортировки и хранения различных материалов, оконные рамы и мн. др.

Обработка ПВХ и полиэтилена относительно молодая отрасль. Еще два столетия назад эти материалы получали в лабораториях в очень малом количестве и не имели, какого либо представления где это можно использовать.

ИСТОРИЯ ПВХ

Люди изначально трудились над тем, чтобы подобрать или изобрести материалы, которые будут способны заменить сырье природного происхождения с целью экономической выгоды и малых трудозатрат.

 


ПВХ

— один из самых первых изобретенных синтетических материалов с самой долгой историей промышленного производства. Его изобретали и изучали множество раз в различных местах и в разное время.

Можно найти литературу, свидетельствующую о том, что только в 19 веке как минимум 2 раза пытались определить, что такое ПВХ, и где его можно использовать. Первые записи свидетельствуют, что в 1838 году поливинилхлорид изобрел и изучал французский физик и химик Анри Виктор Рено. А в 1872 подобное изобретение рассматривал немецкий ученый Ойген Бауман.

В обоих случаях полимер выглядел как белое твердое вещество, образовавшееся внутри колбы с винилхлоридом, оставленным на солнце. Материал плохо поддавался изучению и обработке, и вообще изначально было не понятно, где его можно использовать и какую пользу он принесет.

В 1913 году немецкий изобретатель Фридрих Генрих Август Клатте получил патент на ПВХ. Его методика производства ПВХ включала полимеризацию винилхлорида с участием солнечного света.

Наиболее значительный прорыв произошел в Соединенных Штатах, когда компания BFGoodrich наняла ученого-промышленника Уолдо Семона для разработки синтетических материалов, способных заменить дорогостоящий натуральный каучук. В своих экспериментах он снова получил поливинилхлорид. Но, в 1920 годах массовое изготовление данного материала было нерентабельно из-за экономической регрессии. Исходя из этого Семон, чтобы не получить отказа от ПВХ в замене каучука предложил его использовать как водостойкое покрытие для тканей. Продажи быстро пошли вверх благодаря быстро расширяющемуся ассортименту продукции. Спрос на ПВХ снова увеличился во время Второй мировой войны. В это время поливинилхлорид быстро заменил традиционный материал для изоляции проводов на военных кораблях.

В 1950-х годах производством ПВХ заинтересовались многие компании, и объем его изготовления быстро возрос.

За прошедшее десятилетие разработчики быстро нашли новые инновационные применения и усовершенствовали методы повышения долговечности полимера, открыв двери для применения ПВХ в строительстве. К середине 20-го века всего пять компаний производили ПВХ, а в 1960-е годы появились новаторские способы применения ПВХ, или как его еще называют «винила». В надувных конструкциях и для тканевых покрытий начали применять латекс на виниловой основе. В этот период были также разработаны методы повышения долговечности ПВХ, позволяющие применять его в строительной промышленности. Продукция из ПВХ быстро стала незаменимой в строительной отрасли; устойчивость пластика к свету, химическим веществам и коррозии сделала его лучшим вариантом для применения в строительстве. Повышение устойчивости материала к экстремальным температурам позволило ПВХ транспортировать воду в тысячи домов и промышленных предприятий. К 1980-м годам ПВХ производили двадцать компаний. Сегодня ПВХ является третьим по объему продаж товарным пластиком в мире после полиэтилена и полипропилена. Низкая стоимость, превосходная долговечность и технологичность ПВХ делают его предпочтительным материалом для десятков отраслей, таких как здравоохранение, информационные технологии, транспорт, текстильная промышленность и строительство.

История полиэтилена

27 марта 1933 года два химика-органика, работавшие в Исследовательской лаборатории Imperial Chemical Industries, тестировали различные химические вещества. К удивлению Р. О. Гибсона и Э. В. Фосетта белое восковое вещество, которое они тестировали, стало революционным материалом, которое быстро изменило мир.


Исследователи запустили реакцию между этиленом и бензальдегидом в автоклаве. В испытательном контейнере произошла утечка, и все давление спало. Вследствие этого возникло белое воскообразное вещество, очень напоминающее пластик. Внимательно повторив и проанализировав эксперимент, ученые обнаружили, что потеря давления лишь частично была вызвана утечкой. В процессе полимеризации остался полиэтилен. Первые патенты на полиэтилен были зарегистрированы в 1936 году компанией Imperial Chemical Industries. Год спустя было обнаружено первое практическое использование материала в качестве пленки. В 1953 году Карл Циглер из Института кайзера Вильгельма и Эрхард Хольцкамп изобрели HDPE (полиэтилен высокой плотности). Два года спустя, в 1955 году, из полиэтилена высокой плотности стали производить трубы.

В годы второй мировой войны полиэтилен изначально использовался как покрытие подводного кабеля, а затем как критически важный изоляционный материал для жизненно важных военных применений в качестве изоляции для радаров.

Он был настолько легким и тонким, что его можно было использовать для покрытия радаров самолетов. Состав и метод производства полиэтилена долгое время были секретными. После войны полиэтилен стал огромным хитом для потребителей. Он был первым пластиком в Соединенных Штатах, который продавался более чем на миллиард фунтов в год. В настоящее время этот полимер занимает наибольший объем в производстве пластмасс в мире.

Современный полиэтилен обладает такими преимуществами, как превосходная  влаго-паровая, химическая и электрическая стойкость. Он широко используется для изготовления контейнеров, изоляции проводов, труб, футеровок, покрытий и технических пленок . Его можно применять для передачи электроэнергии, товаров народного потребления, упаковки, бытовой электроники и многого другого. Главный недостаток — низкая механическая прочность. С развитием технологии его производства продолжают улучшаться его функциональные качества.

Атомная структура

ПВХ состоит из длинных атомов углерода. К каждому второму атому углерода присоединен атом хлора. Полиэтилен, напротив, представляет собой большую цепочку атомов углерода, к которой присоединены только атомы водорода. В нем нет атомов хлора, кислорода или каких-либо других элементов.


В то время как у ПВХ всегда одна и та же основная структура, полиэтилен образует несколько различных типов структур в зависимости от степени разветвления от основной цепи в каждом полимере. Некоторые типы полиэтилена, такие как полиэтилен низкой плотности, сильно разветвлены, тогда как другие типы имеют менее неразветвленную структуру.

Радикальная полимеризация ПВХ и полиэтилена

Производители создают полиэтилен и ПВХ путем радикальной полимеризации, при которой пероксид расщепляется на два радикала. Один из этих радикалов атакует группу углерода с двойной связью, которая становится радикалом и может, в свою очередь, атаковать другие группы углерода с двойной связью. Однако ПВХ состоит из субъединиц винилхлорида. Каждый мономер винилхлорида имеет пару атомов углерода с двойной связью, к одному из которых присоединен атом хлора. Полиэтилен поступает из этиленовых субъединиц. Специальные катализаторы, используемые при производстве полиэтилена, обеспечивают неразветвленность цепи, в то время как для ПВХ катализатор не требуется.

Сходства и отличия ПВХ и полиэтилена

Основой этих полимеров является этилен, который сам по себе является бесцветным горючим газом. При его смешении с хлором и кислородом происходит полимеризация, в итоге которой в условиях определенной температуры и давления возникают макромолекулы полимеров.


ПВХ и полиэтилен плавятся приблизительно при одних и тех же термических значениях. И тот и другой пластик обладают хорошими диэлектрическими свойствами, высокой стойкостью к кислотной и щелочной среде. Износостойкость и механическая устойчивость также на высоком уровне. Главным отличием этих материалов является быстрое старение полиэтилена, что стоит учитывать при длительном использовании изделий изготовленных из него. Оба полимера обладают приблизительно одинаковым уровнем жесткости. Но, демпфирующие свойства все же лучше у полиэтилена. В принципе все виды пластиков обладают стойкостью к коррозии и воздействию влажной среды. Благодаря таким характеристикам и относительно невысокой стоимости сравнительно с другими материалами, которые могут использоваться аналогичным образом изделия из ПВХ и полиэтилена используются достаточно широко во всем мире. В промышленности производство этих полимеров занимает 1 и 2 места в мире.

Способы производства изделий из ПВХ и полиэтилена

В принципе из-за схожести основных характеристик оба эти полимера изготавливаются аналогичными методами.

Экструзивным метод обработки предполагает «литье» труб и оплетки для кабеля и проводов. Экструзией можно изготавливать листовые ПВХ и полиэтилен для применения в строительстве. Для достижения необходимого температурного режима обработки полимеров экструзией используются специальные электронагреватели, без которых достичь качественных изделий не удастся. В основном используются такие группы нагревательных элементов, как кольцевые ТЭНы, плоские и патронные электронагреватели контактного действия. Получить более подробную информацию о них, вы можете на сайте «ТЭН24».

Термо-вакуумная формовка и литье ПВХ и полиэтилена используются в производстве самых разнообразным упаковок.

Ротационная и выдувная формовка необходимы для производства емкостей, канистр, тары и различных сосудов из ПВХ и полиэтилена.

Полиэтилен и ПВХ являются термопластами и подходят для вторичной переработки. Из-за безотходного производства их можно считать экологически чистыми. Термопластический материал можно плавить неограниченное количество раз и преобразовывать в разные изделия.

Применение в промышленности и быту

ПВХ — один из самых популярных пластиков при производстве деталей сантехники. Из него также делают садовые шланги, плащи и сумки из виниловой кожи. Полиэтилен имеет почти бесчисленное множество применений. Из полиэтилена низкой плотности изготавливаются пластиковые пленки и пакеты для покупок, а из более прочного полиэтилена высокой плотности — все, от больших контейнеров до пластиковых кувшинов для молока и детских игрушек. Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, настолько прочен, что он может входить в состав пуленепробиваемых жилетов.


Разница между Сшитым полиэтиленом и Поливинилхлоридом

Сшитый полиэтилен сокращенно обозначается как XLPE или ПЭ-С. Поливинилхлорид сокращенно обозначается как ПВХ. Ключевое различие между Сшитым полиэтиленом (XLPE) и Поливинилхлоридом (ПВХ) заключается в том, что Сшитый полиэтилен имеет поперечные связи между полимерными цепями, тогда как ПВХ не имеет поперечных связей между полимерными цепями.

ПВХ также известен как полихлорэтан. Это связано с тем, что мономером, используемым для производства ПВХ, является хлорэтен.

Содержание
  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое Сшитый полиэтилен
  3. Что такое Поливинилхлорид
  4. Сходство между Сшитым полиэтиленом и Поливинилхлоридом
  5. В чем разница между Сшитым полиэтиленом и Поливинилхлоридом
  6. Заключение
Что такое Сшитый полиэтилен?

Сшитый полиэтилен (еще он обозначается как XLPE, PEX или XPE) – это форма полиэтилена. Полиэтилен – это полимерный материал. Мономер, используемый для изготовления этого полимера, представляет собой этилен. Полиэтиленовые полимерные цепи получают аддитивной полимеризацией этиленовых мономеров. Сшитый полиэтилен получают из полиэтиленовых полимерных цепей путем добавления сшивающего агента. Сшитый полиэтилен – хорошая альтернатива для ПВХ.

Трубы из Сшитого полиэтилена

Основные свойства Сшитого полиэтилена следующие:

  • Низкотемпературная ударная вязкость
  • Сопротивление истиранию
  • Трещиностойкость
  • Более низкая твердость и жесткость (по сравнению с несшитым полиэтиленом)
  • Химическая устойчивость
  • Устойчивость к царапинам

Основные преимущества использования Сшитого полиэтилена заключаются в следующем:

  • Может работать с широким диапазоном напряжений
  • Низкие материальные затраты на производство
  • Обеспечивает механическую защиту
  • Термостойкость позволяет использовать его даже при значительно высоких температурах
  • Гибкость
  • Устойчивость к влаге
  • Коррозионная стойкость

Однако при использовании этого материала есть и недостатки. Солнечный свет может повредить сшитый полиэтилен. Деградация происходит довольно быстро. Кроме того, этот сшитый полиэтилен может быть поврежден некоторыми грызунами и насекомыми.

Что такое Поливинилхлорид?

Поливинилхлорид (ПВХ или PVC) – это термопластичный полимерный материал, изготовленный из хлорэтеновых мономеров. ПВХ является одним из наиболее часто используемых полимерных материалов наряду с полиэтиленом и полипропиленом. Существует два основных типа ПВХ, называемых жесткой формой и гибкой формой. Жесткий ПВХ используется в строительных целях, а гибкая форма используется для проводки и кабелей.

Трубы их ПВХ

Производство ПВХ состоит из трёх этапов:

  1. Превращение этена в 1,2-дихлорэтан (через хлорирование)
  2. Крекинг 1,2-дихлорэтана в хлорэтен (на этой стадии удаляется HCl 
  3. Полимеризация хлорэтена с получением ПВХ (посредством свободнорадикальной полимеризации)

Основные свойства ПВХ следующие:

  • Высокая твердость и полезные механические свойства
  • Плохая термостабильность
  • Хорошая огнестойкость
  • Высокие диэлектрические свойства
  • Химическая устойчивость

Основные преимущества использования ПВХ заключаются в следующем:

  • Легкая доступность
  • Дешевизна
  • Хорошая прочность на растяжение
  • Стойкость к химическим веществам, таким как кислоты и основания
Сходство между Сшитым полиэтиленом и Поливинилхлоридом?
  • И Сшитый полиэтилен и ПВХ являются двумя видами пластика.
  • Оба устойчивы к химическим веществам
  • Оба дешевы
  • Сшитый полиэтилен гибкий и также есть гибкие формы ПВХ
В чем разница между Сшитым полиэтиленом и Поливинилхлоридом?
Сшитый полиэтилен против Поливинилхлорида
XLPE, PEX или XPE – это сшитый полиэтилен ПВХ или PVC – это поливинилхлорид
Сшивание
Сшитый полиэтилен имеет поперечные связи между полимерными цепями ПВХ не имеет поперечных связей между полимерными цепями
Тип мономеров
Сшитый полиэтилен состоит из этиленовых мономеров ПВХ состоит из хлорэтеновых мономеров
Способ полимеризации
Сшитый полиэтилен образуется в результате аддитивной полимеризации ПВХ изготавливается с помощью свободнорадикальной полимеризации
Заключение – Сшитый полиэтилен и Поливинилхлорид

Сшитый полиэтилен и ПВХ обладают многими схожими свойствами, которые позволяют использовать их взаимозаменяемо. Основное различие между Сшитым полиэтиленом и ПВХ состоит в том, что Сшитый полиэтилен имеет поперечные связи между полимерными цепями, тогда как ПВХ не имеет поперечных связей между полимерными цепями.

Мифы и правда о ПНД и ПВХ покрытиях

1. Согласно ГОСТ Р 51285-99 «Сетки проволочные крученые с шестиугольными ячейками для габионных конструкций» в качестве дополнительного защитного покрытия проволоки применяют различные вещества. Цитата из данного документа — пункт Б 2: «Для покрытия проволоки полимером применяют ПВХ марки И50-13 по ГОСТ 5960 или другому нормативному документу, полиэтилен марки ПЭ 805-275, полиэтилен других марок по НД, утвержденной в установленном порядке, не ухудшающих эксплуатационные свойства покрытия».

2. Оба покрытия являются полимерными, а значит – обладают заведомо более низкой прочностью на сжатие, чем проволока-основа или технологический инструмент, применяемый при изготовлении сетки, то возможна деформация покрытия в местах скрутки проволоки, но при нарушении технологии (настроек оборудования) при использовании обоих типов покрытий – как ПНД, так и ПВХ. Наш опыт работы с полимерными покрытием из ПНД показал более высокие эксплуатационные свойства покрытия по сравнению с ПВХ. Было замечено, что при изготовлении сетки покрытие из ПВХ периодически деформировалось, отслаивалось и разрывалось, а также не имело прочного сцепления с проволочной основой.

3. Приведем сравнительные характеристики полимерных материалов ПВХ и ПНД. Отметим, что свойства обоих материалов, в зависимости от марки, меняются в очень широком диапазоне.

N п/п

Наименование показателей

Единица измерения

ПНД

ПВХ

ОРIАНА НХF4810Н ТУ У6-05743160. 026-97

293-285ДТУ 2243-127-00- 203335-2000

ОН М40ТУ 2246-413057 61784-96

1

Плотность

г/см3

0,946-0,950

0,943-0,949

1,56-1,62

2

Прочность при разрыве, не менее

Мпа

30

20,6

12,25

3

Термостабильность при 200С, не менее

мин

не норм

не норм

80

Выводы:

1. Прочность на разрыв низка у обоих покрытий, разница  – несущественна, поскольку роль силового каркаса выполняет стальная проволока – основа.

2. Устойчивость к ультрафиолетовому излучению – низка в исходном состоянии у обоих полимеров, поэтому и в тот и в другой полимер до формирования покрытия в обязательном порядке вводят комплексы светостабилизирующих добавок. Поэтому сравнение стабилизированного ПВХ с нестабилизированным ПНД мягко говоря — некорректно. Применяемые длительное время   на производствах «Северсталь-метиз» в качестве добавок к базовому полимеру ПНД специальные стабилизирующие концентраты – доказали свою эффективность, в том числе и при натурных испытаниях.

3. Плотность (удельная масса) –никак не влияет на защитные свойства и долговечность подобного покрытия.

4. Твердость — общеизвестным является тот факт, что более твердые полимерные покрытия обладают меньшей стойкостью к абразивному износу. Меньшая твердость по Шору для покрытий из ПНД позволяет более успешно противостоять истиранию, в первую очередь – за счет обратимых упругих деформаций.

Дополнительно хотелось бы отметить:

1. Особенностью ПНД является более широкий диапазон температур эксплуатации, влияние которых не оказывает негативного воздействия на целостность и защитные качества покрытия: применяемые нами ПНД имеют нижнюю границу беспроблемной эксплуатации минус 60 градусов Цельсия, тогда как ПВХ — не более минус 20. В условиях климата РФ это является неоспоримым преимуществом наших изделий.

2. Полиэтилен является химически инертным покрытием, стойким как к воздействиям внешней среды, так и в отношении влияния на неё: он не выделяет токсичных веществ и не оказывает влияния на организм человека. Работа с ним не требует особых мер предосторожности. Тогда как ПВХ имеет свойство со временем разлагаться, что приводит к разрушению покрытия – с одной стороны, и к негативному воздействию на внешнюю среду с другой. Агрессивные составляющие продуктов разложения (в первую очередь – сложные хлориды) могут вступать во взаимодействие с контактирующими средами (воздух, вода, химические элементы в применяемых для наполнения конструкций камнях, почвах и скальных породах),  образуя т.н. «кислые» соединения и, при этом, способствуют разрушению как самого дополнительного покрытия сетчатых конструкций, так и защитного слоя цинка, находящегося под ним. В связи с усилением инициированных Правительством РФ мероприятий по «экологической ответственности» производителей и пользователей продукции, применение конструкций с дополнительным защитным покрытием в виде безопасного и долговечного полиэтилена имеет объективное преимущество.

Настоящие сведения и выводы приведены на основе данных, полученых от аттестованного физико-механического подразделения Отдела технического контроля Управления технологии и качества ОАО «Северсталь-метиз» (копия сертификата прилагается).

Сравнение террасной доски из полиэтилена по сравнению с ДПК из ПВХ

Пожаростойкость ДПК 

 «ПВХ не поддерживает горение» – так Вам будут утверждать производители ДПК из поливинилхлорида, но есть нюанс: ДПК – это не просто пластик ПВХ, а композитная смесь, где все же основное связующее – ДРЕВЕСНЫЕ ОТХОДЫ.  Опилки даже после процесса экструзии с ПВХ не полностью теряют свои характеристики (воспламеняемость).

Класс горючести Г2 (не поддерживает самостоятельное горение и не является источником пламени), у ДПК из различных пластиков одинаковый. Так как производители добавляют в состав композита добавки для повышения огнестойкости материала.

 

Плюсы ДПК с полиэтиленом

  1. Экологичность

Не выделяет едкий дым (опасный для человека) при горении. Утверждение что ПВХ не горит – на Земле горит все, только процесс горения начинается при различных температурах.

Опробывали образцы террасной доски из полиэтилена и ПВХ разных производителей, как из России, так и из-за рубежа – результат один: при одинаковом нагреве открытым огнем, образцы одинаково себя вели, различие лишь оказалось в том, что декинг с ПВХ выделял черный едкий ядовитый дым.

 

Теплостойкость ДПК

Для повышения температуры теплостойкости террасной доски из полиэтилена, принимают следующие меры: в доски из ПП и ПЭТ добавляют комплекс безопасных различных дорогих присадок, которые не оказывают пагубное влияние на окружающую среду и организм человека.

В ДПК на основе ПВХ в большинстве рецептов такие добавки не требуюся, так как ПВХ – это и так уже «Таблица Менделеева».

Влагопоглащение дерево-композита

Утверждение производителей ДПК из ПВХ: «Так как количество древесной муки в декинге на основе ПП и ПЭТ больше чем с ПВХ, то последние гораздо больше набирают влагу и, как следствие, например, при частично открытой и находящейся под крышей террасе через некоторое время будет отличаться внешний вид, а технологические зазоры разного размера» — опробовав за последние 4 года ряд образцов декинга из ПВХ, мы убедились, что практически 90% испытуемых экземпляров отстают от ДПК на основе ПЭТ по влагостойкости. Так как на влагостойкость ДПК влияет не ПВХ, количество опилок и т.п., а самое главное – ПРАВИЛЬНЫЙ процесс экструзии, опыт и оригинальная рецептура!

Стойкость к ультрафиолету

Утверждение производителей ДПК из ПВХ: «Стойкость к УФ-террасной доски ПВХ составляет 1600 часов УФ-облучения с циклом влажности, тогда как, например, с основой из ПЭТ (без химич. добавок) данный показатель не достигает и 300 часов, а это приводит к тому, что доска выцветает и начинают появляться трещины (доска начинает крошиться) примерно через 1 год службы (достаточно вспомнить полиэтиленовую пленку, которую дачники вынуждены покупать каждые 1-2 года, т.к. к концу летнего периода она становится хрупкой, ломается, тем самым теряя свои свойства)» — полное заблуждение и не правильное информирование покупателя!

Полиэтилен в составе композитной смеси с древесными отходами, имеет другие характеристики и служит во многих случаях даже больше дпк из ПВХ.

 

Весь импортый декинг из Западных стран производится исключительно из полиэтилена или полипропилена и он на сегодняшний день служит эталоном древесно-полимерных материалов. На ПВХ работают только в Азии и России.

Экологичность террасной доски из полиэтилена

Производители ДПК из ПВХ стабилизируют его свинцом, который при нагреве свыше 70С начинает выделяться. Свинец является крайне не экологичным, так пары данного тяжелого металла накапливаются в организме человека, что неблагоприятно сказывается на здоровье.

Мелкая фракция древесных опилок в дпк

Есть заблуждение, что чем виднее и больше опилок, тем лучше, «деревяннее», естественней внешний вид доски. Это очень серьёзное заблуждение, т.к. качественно подготовленные опилки — процесс сложный и дорогостоящий, в идеальном варианте лучшее сырьё — это деревянная мука с влажностью не более 3%.

Поэтому самая качественная доска имеет почти невидимые опилки, но обязательно обладает запахом дерева, в противном случае (без запаха) — это больше уже полимерный материал, нежели деревянный.

Изменение габаритных размеров дпк при разных климатических условиях

Показатель изменения длины под воздействием влажности/тепла у материалов из ПВХ составляет не более 1мм/п.м., у декинга это значение соответствует менее 0,5 мм/м.п.

Вывод из этого можно сделать такой: при сухой холодной погоде будут уменьшаться расстояния между стыками, а при высокой влажности и жаре доска расширится (это одна из основных причин почему террасные доски из полиолефинов никогда не стыкуются, иначе их «выпрет» и поведет (закрутит).
 

ВЫВОДЫ из СРАВНЕНИЯ:

 

ДПК с ПЭТ  — экологически чистая композиция дерева и полиэтилена, которая при правильном производстве и монтаже служит намного дольше, чем декинг из ПВХ!

Таблица. Физические свойства полимеров. Полиамид, Полиэтилен, ПОМ, ПВХ…


Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы — свойства, обозначения / / Резины, пластики, эластомеры, полимеры.  / / Таблица. Физические свойства полимеров. Полиамид, Полиэтилен, ПОМ, ПВХ…

Физические свойства полимеров.
Данная таблица содержит информацию о физических свойствах полимеров (Полиамид, Полиэтилен, ПОМ, ПВХ, Полипропилен, Полистирол, Фенол-Формальдеидная смола, АБС, Полиуретан).

Полиамид-6

Полиамид-6.6

Полиэтилен

ПОМ (POM)

ПВХ (PVC) (мягкий)

ПВХ (PVC) (твердый)

Полипропилен

Полистирол (цельный)

Полистирол (пенопласт)

Фенол — формальдегидная смола

АБС (ABS)

Полиуретан

Удельная масса , г/см3 1.14 1.14 0.95 1.42 1.3 1.4 0.92 1.05 1.05 1.4 1.05 1.26
Предел прочности на разрыв , МН/м2 55 60 24 75 16 60 32 55 55 25 50 50
Предел прочности на изгиб , МН/м2 27 38 37 108 44 35 70
Относительное удлинение при разрыве, %

250

140 350 65 400 40 350 30 30 3 600
Коэффициент эластичности, МН/м2 950 1500 1000 3000 20 3000 1300 2500 2500 7000 2500 25
Ударная вязкость (прочность) , КДж/ м2 35 17 3 8.14
Тангенс угла диэлектрических потерь 0.2 0.15 0.001 0.025 0.1 0.1 0.0005 0.0004 0.0004 <0.3 0.015 0.1
Электрическая прочность , МВ*м 35 30 53 70 30 32 80 >40 >40 75 85 20
Горючесть, по UL94(США)>1.6мм V2 V2 HB HB HB HB HB HB VO HB HB
Коэффициент трения по стали
0.3 0.3 0.25-0.3 0.25 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.15-0.4

Коэффициент линейного расширения ,

10-6/oC

85 85 200 120 70 160 90



Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Полипропилен полиэтилен поливинилхлорид ПП, ПЭНД, ПЭВД, ПВХ

Основные физико-химические свойства полипропилена

Полипропилен (ПП) получают полимеризацией мономера пропилена в присутствии металлоорганических катализаторов. Листовой полипропилен получают методом экструзии полипропилена. Он практически не проявляет гидроскопичности, обладает прекрасной химической стойкостью в большинстве агрессивных сред, эксплуатируется в органических и неорганических концентрированных и разбавленных кислотах, является прекрасным диэлектриком.

Листы могут иметь матовую или глянцевую поверхность, различные виды тиснения. Они могут быть дополнены УФ-стабилизатором, модификаторами ударной прочности, пластификаторами, окрашиваться различными цветами по каталогу RAL, также могут иметь слоистую структуру и разнообразные оттенки. На листы с глянцевой поверхностью возможно нанесение защитной пленки.

Область применения листового полипропилена очень разнообразна. Листы могут использоваться для изготовления вентиляции в химическом производстве, бассейнов, купелей, барабанов, воздуховодов, фильтровальных установок, насосов, гальванических линий; в качестве электроизоляционного, облицовочного материала в различных отраслях промышленности. Кроме того, полипропиленовые листы используют для изготовления бытовых изделий: табуреток, ящиков для рассады и т.п., а также изделий, контактирующих с пищевыми продуктами: разделочных досок (например, для мяса, рыбы, фруктов), ёмкостей для воды, ГСМ. Также часто используется в машиностроении (элементы конструкций, подверженные истиранию, например, ходовые катки, зубчатые колёса, направляющие цепей, опорные втулки, натяжные цепи), химической промышленности (лопастные насосы, краны, вентили, облицовка силосохранилищ), горном деле и углеобогащении (облицовка транспортных желобов, скаты, вагоны, бункеры).

Основные свойства полипропилена и блоксополимеров пропилена:

Полипропилен является весьма устойчивым почти во всех отношениях полимером, что вполне доказуемо следующими его свойствами. Во-первых, полипропилен устойчив к высоким температурам (t плавления = 175°С). Во-вторых, для полипропилена характерны высокая ударная прочность (чем выгодно отличается от ПЭ), высокая стойкость к многократным изгибам, твердость, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. В-третьих, вследствие своей неполярной структуры, полипропилен устойчив к действию химикалий. Поэтому он противостоит воздействию большинства полярных органических растворителей, таких, как спиртов, сложных эфиров и кетонов (например, ацетона) и кислот даже при высокой их концентрации и температуре выше 60 °С. Также полипропилен устойчив к воздействию водных растворов неорганических соединений — солей, кипящей воды и щелочей.

Только такие сильные окислители, как, например, хлорсульфоновая кислота, серная (олеум) и концентрированная азотная кислоты, а также хромовая смесь могут разрушить полипропилен уже при комнатной температуре.
Некоторые углеводороды (алифатические, ароматические, галогенизированные) приводят к набуханию полипропилена. После испарения углеводорода, вызвавшего набухание, жёсткость и иные механические свойства полимера полностью восстанавливаются.

Стержни (ПП, ПЭ, ПВХ, ПВДФ)

Сплошные стержни из пластиков имеются следующих марок:

 1. Стержни из полипропилена (PP, ПП)

 2. Стержни из полиэтилена (PE, ПЭ)

 3. Стержни изполивинилхлорида (ПВХ, PVC)

 4. Стержни изфторопластов (PVDF, ECTFE) 

 5. Стержни из СВМПЭ (PE1000)

Характеристики стержней соответствуют характеристикам листов соответствующих марок.

Стержни

Диаметр и вес стержней:

Диаметр, мм Вес 1 пог. м., кг*
10 0,07 — 0,14
15 0,16 — 0,31
20 0,29 – 0,59
25 0,45 — 0,91
30 0,65 – 1,30
35 0,88 – 1,81
40 1,15 – 2,31
45 1,46 – 2,93
50 1,80 – 3,61
55 2,17 – 3,42
60 2,59 – 5,17
65 3,04 – 6,15
70 3,52 – 6,85
75 4,04 – 8,21
80 4,60 – 9,22
90 5,82 – 11,67
100 7,19 – 14,42
110 8,70 – 17,45
120 10,35 – 16,30

 

Диаметр, мм Вес 1 пог. м., кг*
125 11,23 – 22,35
130 12,15 – 19,11
140 14,09 – 27,40
150 16,17 – 31,46
160 18,40 – 36,00
170 20,77 – 40,40
180 23,28 – 46,00
200 28,75 – 57,65
225 36,38 – 70,77
250 44,91 – 90,08
300 64,68 – 129,40
350 88,03 – 171,26
400 114,98 – 223,68
450 145,52 – 151,90
500 179,66 – 349,50
550 217,39 – 226,90
600 258,71 – 270,02
700 352,13 – 367,53
800 459,93 – 480,04

* в зависимости от марки материала

Цвет: натуральный (белый), светло серый, черный и другие.

Область применения: при изготовлении гальванических ванн, для токарной и фрезерной обработки, для изготовления деталей трубопроводов (заглушки, переходники, крышки и т.д.), технологических линий (шестерни, звездочки и т.д.), при изготовлении направляющих, в автомобилестроении, машиностроении, в электротехнике, в бумажной и упаковочной промышленности, в текстильной промышленности, в медицинской промышленности, в приборостроении, пищевой промышленности и др.

Наша компания имеет возможность поставки стержней, а также других товаров (листы, прутки, профиль и др.) в любой город мира.

Основные различия между HDPE и PVC

Если вы планируете строительство подземных коммуникаций, вы можете использовать трубы из поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена высокой плотности (HDPE). Тем не менее, оба варианта предлагают множество преимуществ, и выбрать одно из них бывает сложно.

Общие характеристики

Трубы из ПВХ широко используются во многих областях. Однако есть определенные обстоятельства, при которых использование полиэтилена высокой плотности более целесообразно. И трубы из ПНД и ПВХ:

  • Пластиковый
  • Легкий
  • Нержавеющая
  • Устойчив к бактериальным и химическим накоплениям

Существенные различия

Композиция

ПВХ — прочный полиэтиленовый термопласт, изготовленный из нефти.HDPE сделан более прочным по сравнению с PVC.

Прочность

Трубы из ПНД и ПВХ прочнее при более высоких температурах. Однако в определенных обстоятельствах нельзя использовать силу для сравнения этих двух. ПВХ имеет рейтинг отказа 1 из 48 650 происшествий, в то время как HDPE — 1 из 10 000 000. Этот показатель показывает, что при воздействии экстремальных погодных условий HDPE оказывается более долговечным.

Тепловые характеристики

При воздействии жаркой или холодной погоды может наблюдаться медленное расширение.HDPE расширяется в 4 раза больше по сравнению с трубами из ПВХ.

Установка

Для сборки труб ПНД необходим обученный оператор и дорогостоящее энергоемкое оборудование. Для маневрирования трубопроводов большого диаметра требуется дополнительное оборудование. Сплавление труб из полиэтилена высокой плотности может быть дорогостоящим, и требуются электрические генераторы.

Монтаж труб ПВХ происходит намного быстрее. Они могут быть установлены в любых погодных условиях, не требуют специального оборудования и быстро устанавливаются.Эти факторы снижают общие затраты на установку.

Орошение

ПВХ трубы широко используются для орошения. Однако HDPE становится все более популярным выбором для систем орошения полей для гольфа.

Трубы из ПНД с непрерывной сваркой — это безопасное решение. В местах, где копать трудно или невозможно, лучшим выбором будет ПНД.

Приложения

ПВХ очень часто используется для канализации, орошения, сточных вод и других промышленных применений.

HDPE имеет различное применение. Он используется для распределения природного газа, химикатов и нефтепродуктов. Другие области применения включают системы водоснабжения, канализации и ливневой канализации.

Вы все еще ищете дополнительную информацию? Свяжитесь с нашей командой экспертов по всем требованиям к трубам из полиэтилена высокой плотности и ПВХ прямо сегодня!

Сильные и слабые стороны нейлона, поли и ПВХ

Нейлон против поли против ПВХ … какой из них вам нужен? Выбор кажется простым, просто выберите один. Но на самом деле это немного сложнее.У каждого материала есть свои сильные и слабые стороны. У них есть заметные отличия; Нейлон — натуральный цвет, поли — светло-серый, а ПВХ — темно-серый, но как насчет неочевидных различий?

В этом блоге мы рассмотрим плюсы и минусы каждого материала, а также то, для каких приложений каждый из них наиболее подходит. Это упростит вам задачу, когда вам в следующий раз потребуются пластиковые фитинги. Давайте взглянем.

нейлон

Сильные стороны

Нейлон — самый прочный материал между нейлоном, поли и ПВХ.Нейлон идеально подходит для использования в колодцах и под землей. Он чрезвычайно прочен, что делает его пригодным для использования в сараях, животноводстве и системах водопоя. Нейлон может выдержать самые большие злоупотребления растяжением и скручиванием.

Слабые стороны

Нейлон не подходит для воздействия солнечных лучей. Ультрафиолетовые лучи могут привести к тому, что нейлоновые фитинги станут чрезвычайно хрупкими и выходят из строя. Также существует очень небольшое количество химикатов, которые можно использовать с нейлоновыми фитингами.

Поли (полипропилен)

Сильные стороны

Поли — самый экономичный из трех материалов, обладающий действительно хорошей химической стойкостью.Он чрезвычайно популярен на рынке бассейнов и спа. Есть несколько химикатов, которые можно использовать с фитингами из полимера, но нельзя использовать с фитингами из ПВХ.

Слабые стороны

Поли — наименее прочный из трех материалов, и в переходных фитингах доступно меньше деталей.

ПВХ (поливинилхлорид)

Сильные стороны
ПВХ

имеет широчайший ассортимент фурнитуры. Он наиболее популярен при орошении, поскольку не подвержен воздействию ультрафиолетовых лучей.Он обладает высокой химической стойкостью, и есть некоторые химические вещества, с которыми ПВХ может справиться, а Поли не может. Это очень прочный материал, поэтому его используют в системах орошения, где линии не ниже уровня мороза.

Слабые стороны
ПВХ

не имеет заметных недостатков, таких как нейлон или поли, но обычно он дороже, чем фитинги из поли. В зависимости от области применения, для которой требуется вставной фитинг, ПВХ может оказаться излишним. Нейлон и поли могут лучше подходить для определенного применения, поэтому перед принятием решения убедитесь, что вы изучили, с чем вам нужно работать.Поступая так, вы можете сэкономить немного денег.

Приложения

В оросительных системах все трубопроводы зимой необходимо продувать, чтобы предотвратить повреждение от замерзания. Практически невозможно удалить 100% воды из труб, поэтому это означает, что некоторое количество воды все еще будет в трубопроводе после того, как они будут продуваны. Фитинги из ПВХ лучше всего подходят для этого применения, так как расширение льда будет происходить в трубе по длине вместо увеличения диаметра фитинга.Это гарантирует, что зажимы для труб и зубчатых колес будут поддерживать прочное уплотнение.

Нейлон может быть прочным материалом, но в этом конкретном случае нейлоновые фитинги будут растягиваться в диаметре. Если это растяжение произойдет, это может ослабить зажим, и, поскольку нейлон имеет память размера, он вернется к своему исходному размеру, что в конечном итоге приведет к негерметичному соединению.

Как вы можете видеть выше, у каждого материала есть свои сильные и слабые стороны. В зависимости от области применения, для которой вам нужна фурнитура, это определит, какой материал будет лучшим вариантом.Хранение этих плюсов и минусов в заднем кармане поможет вам выбрать правильный материал для вашего конкретного применения.

ПВХ ткань и полиэтиленовая ткань

Legacy использует два типа архитектурной ткани: полиэтилен (ПЭ) и поливинилхлорид (ПВХ). Но в битве между ПВХ и полиэтиленом, что делает здание из ткани лучше?

Ответ: Это зависит от обстоятельств.

PE против ПВХ-ткани: сходства

Ткань из полиэтилена и ПВХ подходит для различных областей применения.Оба типа ткани прочны и долговечны и рассчитаны на хорошую работу при надлежащем натяжении. Сохранение натяжения ткани как по горизонтали, так и по вертикали предотвращает большинство проблем, связанных с тканевой структурой прошлого, включая чрезмерное напряжение ткани.

Ткань

PE и PVC доступны в нескольких цветах и ​​весах. Хотя многие владельцы зданий предпочитают классическую белую облицовку, творческое использование других цветов — хороший способ улучшить брендинг или отобразить логотип или талисман компании.

Узнайте больше о тканях из полиэтилена и ПВХ.

Один из наиболее важных способов сохранить качество ткани из ПЭ или ПВХ — это соблюдение производственных стандартов. Перед резкой и сваркой необходимо проверить каждый болт ткани. Сварочное оборудование необходимо протестировать, чтобы убедиться, что оно работает должным образом и что сварные швы выполняются должным образом.

Вместо того, чтобы задавать вопросы непосредственно производителю, сертификаты качества, включая ISO 9001 и CSA A660, являются хорошими показателями того, что производитель следует общепринятым методам обращения с тканями и их производства.

Тканевые панели производятся с использованием сварки горячим воздухом или клинья, а прочность сварного шва практически идентична прочности самой ткани. Ткань, рама и крепления — все это играет роль в прочности здания. Узнайте больше о преимуществах собственного производства.

PE против ткани из ПВХ: различия

Но ткань из полиэтилена и ПВХ имеет некоторые заметные различия, в том числе:

  • Срок службы
  • Начальная стоимость
  • Коэффициент пропускания света

Хотя не существует единой универсальной «правильной» ткани, сравнение качества ткани из полиэтилена и ПВХ поможет домовладельцу выбрать лучший материал для вашего использования.Опытный торговый представитель также может ответить на вопросы о структурной ткани и дать рекомендации в зависимости от местоположения и использования здания.

Ткань ПВХ

Ткань ПВХ

прочна и рассчитана на длительный срок службы — до 30 лет. Ткань ПВХ толще, чем ткань ПЭ, и ее вес составляет 20–28 унций на квадратный фут. По сравнению с полиэтиленом, ткань ПВХ имеет более высокую прочность на разрыв, что делает ее популярным выбором для зданий, подверженных воздействию высоких УФ-лучей, сильных ветров и других экстремальных условий.

Полупрозрачность ПВХ-ткани примерно на 5% ниже, чем у полиэтиленовой ткани, что способствует уменьшению естественного освещения внутри здания. Естественное освещение в здании из ПВХ можно увеличить, добавив больше осветительных приборов внутри здания или установив световой люк.

Чтобы получить более полное представление о здании, построенном из ПВХ-ткани, просмотрите профиль проекта хаба DHL Express в международном аэропорту CVG.

Ткань ПВХ

обладает естественной огнестойкостью, что является важным фактором для жилых зданий.Ткань ПВХ имеет долгую историю на спортивных стадионах, в том числе на Олимпийском стадионе Мюнхена.

Основным недостатком ткани из ПВХ является более высокая начальная цена, чем у ткани из полиэтилена.

PE Ткань

Полиэтиленовая ткань, также называемая PE, представляет собой более легкий тип архитектурной ткани, обычно весит от 12 до 15 унций. Ткань с меньшим весом имеет более низкую начальную цену и срок службы от 15 до 23 лет.

Ткань

PE состоит из тканого внутреннего слоя, называемого холстом, между двумя слоями пластифицированного покрытия.Покрытия содержат защитные средства, в том числе УФ-ингибиторы и фунгицид. Покрытия являются постоянными составляющими ткани и прослужат всю жизнь здания. Также доступно огнестойкое покрытие (в отличие от ПВХ, полиэтилен не является огнестойким).

Ткань может быть использована для создания драматических образов внутри и снаружи здания. Посмотрите The Venue at River Cree в качестве примера здания PE.

Одним из преимуществ полиэтиленовой ткани является то, что она очень хорошо самоочищается, при этом грязь и другие элементы смываются во время дождя.Полиэтиленовая ткань также более прозрачна и пропускает до 9% солнечных лучей в здание.

Заключение

Качество тканевой структуры определяется многими факторами, в том числе производством, каркасом и конструкцией. Сравнение ПВХ и ПЭ ткани является важным фактором при построении структуры ткани, но определение «правильного» варианта более тесно связано с вашими спецификациями и потребностями, чем с общепринятым стандартом.

Какой тип ткани лучше всего подходит для вашего дома? Свяжитесь с нами, чтобы узнать.

Что такое ПВХ и полиэтиленовые трубы?

Было время, когда для жилищного водопровода использовались только керамика, бетон и металл. Сегодня трубы производятся из самых разных материалов, таких как полиэтилен (ПЭ), поливинилхлорид (ПВХ), медь, оцинкованная сталь и железо. Учитывая все доступные на рынке материалы и конструкции систем, требуется опытный сантехник, чтобы выбрать правильную трубу для работы.

Два наиболее часто используемых материала для сантехники — ПВХ и ПЭ.ПВХ в основном используется в жилых домах, а полиэтилен — в жилых домах и на малых предприятиях. Изучение этих материалов позволит лучше понять их преимущества и то, для каких областей применения они подходят лучше всего.

Трубы ПВХ

Поливинилхлорид (ПВХ) — прочный материал с потенциальным сроком службы 100 лет. Трубы из ПВХ используются в самых разных сферах применения, как напорные, так и дренажные трубы. Первые трубопроводные системы из ПВХ, установленные 80 лет назад, в основном используются и сегодня.Это связано с тем, что ПВХ устойчив к химической коррозии, атмосферным воздействиям, истиранию и ударам, а также не ржавеет и не подвергается коррозии, как металл. Эта долговечность в сочетании с низкими затратами на техническое обслуживание и меньшим количеством утечек делает его рентабельным.

ПВХ

также имеет экологические преимущества. Поскольку это пластик с низким содержанием углерода, для производства этого материала требуется меньше энергии и меньше ресурсов. Он также требует меньше энергии для транспортировки, поскольку он легче, чем многие его альтернативы. ПВХ легко перерабатывается несколько раз без потери своих химических свойств.
Главный недостаток труб из ПВХ — они непригодны для горячего водоснабжения. Высокая температура воды может деформировать материал при установке в раковинах, ваннах и стиральных машинах. Он также разлагается, если с течением времени подвергаться воздействию ультрафиолетового излучения, что делает его непригодным для наземных применений на открытом воздухе.

Трубы PE

Полиэтиленовые (PE) трубопроводы представляют собой привлекательный вариант трубопроводов из-за разнообразного диапазона возможных применений в промышленной, горнодобывающей, морской, механической и сельскохозяйственной отраслях.Высокая прочность и гибкость обеспечивают срок службы полиэтиленовых труб более 100 лет, а зачастую и срок эксплуатации. По сравнению со всеми другими трубными материалами, используемыми для городского газораспределения, полиэтиленовые трубы имеют самую низкую частоту ремонта на километр трубы в год. Они также устойчивы к коррозии и химическим воздействиям.

Из-за широкого диапазона толщин и номинальных значений давления полиэтиленовые фитинги, трубы и оборудование могут создавать полностью гибкую систему. Трубы могут использоваться для транспортировки различных жидкостей, включая трубы для сточных вод, трубы для питьевой воды, трубы для шламов, трубы для горнодобывающих процессов, трубы для опасных отходов, трубы для химикатов, трубы для газа и трубы для сжатого воздуха.Полиэтиленовые трубы уникальны тем, что их можно соединять плавлением, обеспечивая однородное соединение, которое прочнее, чем исходная труба. Это главное преимущество перед трубопроводами из ПВХ, поскольку соединения из ПВХ не очень прочны по сравнению с полиэтиленом и могут взорваться или погнуться в углах, если не будет достаточного веса, чтобы удерживать трубопровод. При сварке плавлением полиэтиленовые соединения полностью устойчивы к торцевым нагрузкам, что устраняет необходимость в каких-либо бетонных упорных блоках и снижает затраты на материалы и рабочую силу. Это также позволяет безопасно производить выемку грунта вблизи трубопровода в будущем.

Рассмотрение вариантов материалов при проектировании приводит к повышению эффективности, когда система трубопроводов начинает работать. Выявление общих проблем с сантехникой, связанных с выбранным материалом, гарантирует, что безопасность и комфорт не будут поставлены под угрозу и соответствуют государственным постановлениям. Стоимость жизненного цикла трубы Acu-Tech HDPE отличается от труб из других материалов, поскольку «допустимая утечка воды» равна нулю, а не типичная скорость утечки 10–20% для ПВХ и высокопрочного чугуна. Плавленые стыки полиэтиленовых труб просто не протекают, что устраняет проблемы просачивания и эксфильтрации, возникающие при использовании альтернативных стыков труб.

Об Acu-Tech

Acu-Tech Piping Systems — ведущий производитель и поставщик трубопроводных систем и решений для транспортировки газа и жидкости, а также защиты кабелей. Их опыт в производстве полиэтиленовых труб вселил в них уверенность в том, что они могут поставлять высококачественные полиэтиленовые трубопроводные системы. Успех Acu-Tech с быстрым сроком выполнения заказов и современным оборудованием заключается в их стремлении предоставлять высококачественные продукты и отличное обслуживание клиентов.
Для ваших трубопроводных решений Acu-Tech производит трубы и фитинги из полиэтилена высокой плотности, а также импортирует и хранит широкий ассортимент полиэтиленовой продукции от международных производителей трубопроводной арматуры.Узнайте больше о нас, посетив наш веб-сайт www.acu-tech.com.au.

Заявление об ограничении ответственности: Как всегда с информацией, предоставленной Acu-Tech Piping Systems, мы предоставляем ее в качестве руководства для лучшего понимания технических свойств наших продуктов. Однако применение такой информации может потребовать инженерных решений, которые невозможно сделать правильно без детального знания всех условий, относящихся к конкретной установке. Acu-Tech Piping Systems не выступает в качестве консультанта в этом отношении; ответственность за использование любой информации или советов, содержащихся в данном документе, лежит исключительно на пользователе.Его не следует использовать вместо заключения или совета профессионального инженера, и он не предназначен для использования в качестве инструкций по установке. См. Полный отказ от ответственности по адресу: www.acu-tech.com.au/privacy-policy/.

ПЭТ против ПВХ: какой материал лучше для упаковки?

Для производства упаковки доступно множество видов пластмасс. Когда вам нужно создать дизайн для упаковки ваших продуктов, вы скоро обнаружите, что обычно используются два пластика: ПЭТ и ПВХ. В компании Plastic Ingenuity клиенты спрашивают нас, какие пластиковые материалы наиболее выгодны для их термоформованной упаковки.Здесь мы привели объяснения этих двух пластмасс, а также выяснили, какой из них наиболее полезен, чтобы помочь вам определить, какой из них использовать.

ПЭТ пластик

ПЭТ, или полиэтилентерефталатный пластик, является одним из наиболее широко используемых пластиков для термоформования. Этому материалу придают заданную форму, а затем сушат для повышения прочности. Пластик используется для производства пищевых контейнеров, бутылок для напитков, синтетических волокон и многого другого. ПЭТ является наиболее распространенным пластиком для термоформования конструкций упаковки из-за его высокопрочного барьера, который может противостоять внешнему вмешательству или другим элементам.

ПВХ пластик

ПВХ-пластик или поливинилхлорид — это жесткий пластик, который выдерживает резкие удары и экстремальные температуры. Этот материал чаще всего используется при создании кабелей, кровельных материалов, рекламных вывесок, полов, одежды из искусственной кожи, труб, шлангов и многого другого. ПВХ-пластик создается путем суспензионной полимеризации с образованием твердой жесткой структуры.

ПЭТ пластик

Ниже перечислены основные преимущества пластика ПЭТ:

  • Больше универсальности —ПЭТ-пластик можно термоформовать для различных применений.Хотя материал легкий, он все же достаточно прочен, чтобы выдерживать внешние воздействия во многих областях применения.
  • Безопаснее для хранения материалов, особенно продуктов питания —ПЭТ-пластик хорошо подходит для упаковки пищевых продуктов, а также для розничной торговли, электронных и других продуктов.
  • Повышенная прочность —ПВХ — это жесткий пластик, обладающий некоторой прочностью. Однако со временем материал может разрушиться под воздействием ультрафиолетовых лучей, что не идеально для упаковочных материалов, особенно для продуктов питания или розничной торговли.Однако полиэтилентерефталат разработан так, чтобы выдерживать ультрафиолетовые лучи, что делает его подходящим выбором почти для всех конструкций термоформованной упаковки.

Для получения дополнительной информации о ПЭТ, а также о том, как вы можете использовать его в дизайне пластиковой упаковки, свяжитесь с командой Pl сегодня. Чтобы узнать о дополнительных новостях и информации об упаковке, посетите наш Facebook.

Полиэтилен и поливинилхлоридные полистирольные нановолокнистые сорбенты и их применение при удалении различных разливов нефти

Полимеры обладают широким спектром свойств, и эти свойства можно значительно улучшить и изменить путем смешивания полимеров.Смесь полимеров сочетает в себе свойства и преимущества исходных полимеров. В этой статье представлены гидрофобные полимеры, полученные путем смешивания полимеров; Эти смеси охарактеризованы и оценены на предмет их эффективности при удалении разливов сырой нефти из водных сред. Применение этих смесей имеет большое значение для сохранения окружающей среды и восстановления потерянной нефти в результате разливов. Смеси производятся с использованием полистирола (ПС) в качестве матричного полимера и индивидуального смешивания поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена (ПЭ) с ПС в пропорциях 5–20 мас.% каждый. Затем смеси электроспрядили в микроволокна без гранул со взаимосвязанными пористостями, как показано на соответствующих сканированных электронных микрофотографиях. Все волокнистые сорбенты показали высокую способность к удалению разливов сырой нефти, моторного масла и дизельного топлива. Разлив высоковязкого двигателя показал другую картину сорбции на волокнах, чем разлив сырой нефти и дизельного топлива. При сравнении всех изученных электропряденых волокон с коммерчески доступными полипропиленовыми волокнистыми сорбентами результаты показывают, что эффективность сорбции электропряденых волокон выше.В частности, волокна как ПС-ПЭ5, так и ПС-ПВХ5 оказались более эффективными, чем коммерчески доступные полипропиленовые (ПП) сорбенты в отношении всех типов разливов нефти.

1. Введение

Полимеры отличаются простотой изготовления, модификации и функционализации по сравнению с другими классами материалов. Он также был смешан с другими классами материалов для создания композитов, которые обеспечивают комбинированные преимущества компонентов этих композитов для широкого спектра применений [1, 2].Структурные модификации полимеров расширяют эти области применения и преодолевают любые возможные недостатки, которые может иметь один полимер. Чаще всего вносятся модификации в структуру и молекулярную массу полимера, а также за счет использования сополимеров, которые будут обеспечивать совместные свойства составляющих сополимера.

Дополнительный метод модификации полимера — смешивание; используется процедура, которая включает смешивание основного интересующего полимера с другими компонентами для получения композитной смеси или смеси с улучшенными свойствами [3].Смешивание полимеров становится все более важным в различных приложениях для улучшения свойств, улучшения обработки или снижения стоимости производства [4]. Смешивание может также включать добавление к полимерам другого класса материалов, таких как процесс изготовления нанокомпозитов глина-полимер [5–7]. Смешивание полимеров также достигается за счет смешивания двух или более различных полимеров в жидкой фазе [8]. Смешивание полимеров разных классов может привести к смешивающимся и несмешивающимся смесям из-за явления разделения фаз [9].Смешиваемость полимерных смесей оценивается с помощью вискозиметрии, которая также дает информацию о взаимодействиях полимеров друг с другом посредством смешивания [10, 11].

Изменения вязкости полимерных смесей влияют на их обработку и свойства продуктов, которые производятся после этого [11]. Пример показан в использовании технологий производства волокон, которые зависят от вытягивания волокон из их расплавов или растворов [12–17]. Общей чертой этих методов является формирование волокон из вязкого полимерного раствора или расплава под действием центробежных сил или приложенного напряжения.Однако с помощью этих методов получаются волокна с размерами в микрометрах, которые, следовательно, характеризуются малой площадью поверхности. С другой стороны, электроспиннинг выгоден в области производства волокон благодаря своей универсальности, технической простоте и легкости адаптации [18]. Электросрядные волокна могут быть изготовлены из растворов или расплавов полимеров, которые затем пропускаются через шприцевой насос под действием высокого напряжения, которое при достижении критического значения преодолевает поверхностное натяжение жидкости и затем формирует струю волокон [19].На производство нано / микроволокон в процессе электроспиннинга влияют как электростатические силы, так и вязкоупругие свойства полимера [18]. Параметры процесса, такие как скорость подачи раствора, приложенное напряжение, расстояние между соплом и коллектором и среда прядения, а также свойства материала, такие как концентрация раствора, вязкость, поверхностное натяжение, проводимость и давление паров растворителя, влияют на структуру и свойства электропряденых нановолокон [ 20]. Значительная работа была проделана для сопоставления характеристик волокон с параметрами процесса и для характеристики свойств волокон в зависимости от параметров процесса и материала [19].Что касается влияния свойств материала, было показано, что концентрация раствора ограничивает границы для образования электропряденых волокон из-за изменений вязкости и поверхностного натяжения полимеров и смесей [19]. Раствор с низкой прочностью образует капли из-за влияния поверхностного натяжения, в то время как более высокая концентрация препятствует образованию волокон из-за более высокой вязкости [20]. Кроме того, было показано, что свойства электропряденого волокна, такие как диаметр волокна и морфология поверхности, полученного методом электроспиннинга поли ( ε -капролактона) (PCL), а также смесей PCL с поли (молочной кислотой) (PLA), связаны между собой. вязкости и проводимости растворителей и смесей сорастворителей [21].Кроме того, было также установлено, что увеличение количества PCL в смесях увеличивает вязкость раствора, что приводит к производству электропряденых волокон большего диаметра [21].

Одно из применений волокон из полимеров и смесей в окружающей среде — очистка разлитой нефти и ее отделение от водных сред [22]. В связи с этим были исследованы волокнистые сорбенты природного [23–33] и синтетического [34–38] происхождения; однако диапазоны их сорбционной способности были ограничены.Электросрядные волокна из полистирола в масштабе мкм, м / нм, как потенциальный гидрофобный синтетический полимер для сорбции масла, широко изучались [39–41]. Исследован потенциал нанопористых микроволокон PS для очистки моторного, бобового и подсолнечного масел. Однако максимальная сорбционная способность этих масел находилась в диапазоне 20–110 г / г, что, как утверждается, в 3-4 раза выше, чем у промышленных полипропиленовых волокон [40]. Наши предыдущие результаты показали более высокое сродство микроволоконных сорбентов ПС к различным типам разливов сырой нефти, приближающееся к 217 г / г [41].Наши эксперименты показали зависимость сорбции нефти от физических характеристик сырой нефти, таких как плотность и вязкость, а также свойств волокнистых сорбентов и взаимосвязи их пористости [41].

Помимо использования волокнистых сорбентов из гомополимеров, в качестве потенциальных сорбентов при разливе нефти были исследованы смеси и смеси различных полимеров [42, 43]. Многообещающие результаты показаны при смешивании ПС с ПВХ [44]. Использование концентраций ПС в качестве второго полимера в растворе присадки для ПВХ повысило химические и физические свойства полимера [44].Согласно нашим недавним исследованиям, электроспиннинг ПС и ПВХ увеличивает сорбционные возможности полимера за счет улучшения упругих свойств чистого ПВХ [44]. Аналогичные результаты были получены при смешивании ПС с ПУ [45]. В недавнем исследовании сорбционная способность электропряденого волокна поливинилхлорид (ПВХ) / полистирол (ПС) была оценена на предмет их эффективности в отношении поглощения моторного масла, арахисового масла, дизельного топлива и этиленгликоля. Результаты показали более высокую сорбционную емкость по сравнению с коммерческими сорбентами из полипропилена (ПП) с превосходной селективностью масло / вода [45].

В процессе смешения предполагается, что взаимодействия полимер-полимер доминируют над взаимодействиями полимер-растворитель. В случае притяжения между полимерами двухкомпонентные молекулы макромолекулярных клубков могут набухать, увеличивая вязкость из-за увеличения гидродинамического объема [10]. С другой стороны, если происходит отталкивание, может происходить усадка макромолекулярных клубков, что приводит к снижению вязкости из-за уменьшения гидродинамического объема [10].Было оценено влияние межфазного натяжения, соотношений вязкости и растворимости на нановолокна со смесями ПБ / ПК, ПММА / ПК и ПС / ПК, где был сделан вывод о том, что различия в растворимости полимерных компонентов в растворителе для электропрядения играли ключевую роль. в полученной фазовой структуре нановолокон [46]. Большие различия растворимости привели к образованию структур ядро-оболочка, тогда как меньшие различия растворимости компонентов смесей привели к образованию сплошных структур.

В данной работе было исследовано влияние смешения полиэтилена низкой плотности (ПЭ) и поливинилхлорида (ПВХ) с матрицей из полистирола (ПС) на характеристики волокнистых сорбентов, полученных после этого с использованием технологии электроспиннинга. Оптимально приготовленные сорбенты из смесей ПС-ПЭ и ПС-ПВХ дополнительно оценивались на их сродство к удалению сырой нефти, моторного масла и разливов дизельного топлива из смоделированной морской воды. Результаты коррелировали и сравнивали с результатами для коммерчески доступной волокнистой стрелы.Целью этих экспериментов является сравнение эффективности сорбции смесей полимеров с эффективностью чистых полимеров, а также сравнение композиций смесей с наивысшей сорбционной способностью с сорбционными характеристиками коммерчески доступного волокнистого сорбирующего продукта. Это часть наших постоянных усилий по производству волокнистых сорбентов с большой площадью поверхности и более высокой эффективностью сорбции масла, чем коммерчески доступные продукты.

2. Материалы и методы

Полистирол (PS, M w = 350 000 по GPC), поливинилхлорид (PVC, M w = 4800 по GPC) и полиэтилен (PE, M w = 4000 (GPC) были приобретены у Sigma-Aldrich, США.N, N-диметилформамид (ДМФ), 99,8%, также был приобретен у Sigma-Aldrich, США. Нефть была добыта TOTAL, Абу-Даби, ОАЭ. Вязкость полученной сырой нефти была измерена как 7,0 сП. Отработанное моторное масло с вязкостью 244,4 сП и дизельное топливо с вязкостью 5,8 сП были получены на местной автозаправочной станции в ОАЭ, и их сорбционная способность также оценивалась на исследуемых волокнистых сорбентах. Измерения вязкости проводили с использованием вискозиметра Брукфилда, США, при 50 об / мин.

Смеси ПВХ и ПЭ с ПС, содержащие 5, 10 и 20 мас.% Каждого из полимеров в ПС, были приготовлены путем смешивания соответствующего количества каждого из полимеров с ПС в ДМФ в течение 24 часов до получения полностью гомогенного раствора. получается. Вязкость полученных смесей ПС-ПЭ и ПС-ПВХ измеряли как функцию концентрации ПВХ и ПЭ с использованием вискозиметра Брукфилда (LV DV-II + Pro EXTRA) Spindle-S34 при 50 и 100 об / мин.

Смеси ПС-ПЭ и ПС-ПВХ электропрядили в микроволокнистые сорбенты с использованием установки для электропрядения (Spraybase, Ирландия).Постоянный объем 10 мл каждой из смесей в пластиковом шприце (MicroTouch Syringe, США), подключенном к металлическому игольчатому эмиттеру 18 G, электропрядили на волокна при постоянном напряжении 25 кВ и фиксированной скорости потока 10 мл / ч. , которые были установлены с помощью программного обеспечения Syringe Pump Pro. Расстояние между эмиттером и металлическим коллектором поддерживалось постоянным и составляло 15 см. Процесс электроспиннинга проводили в невлажной атмосфере при комнатной температуре. Электросрядные волокна собирали на листе алюминиевой фольги и оставляли до полного высыхания перед исследованием их структурных и морфологических характеристик.Напротив, волокнистые сорбенты из чистого полимера PS были изготовлены с использованием того же набора условий электропрядения. Кроме того, была предпринята попытка электроформования чистых полимеров ПЭ и ПВХ.

Оценка состава электропряденых волокнистых сорбентов проводилась с использованием инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье (FT-IR) (IRPrestige-21, SHIMADZU) в режиме пропускания и термогравиметрического анализатора SHEMADZU (TGA-50). Все образцы нагревали от 0 до 600 ° C со скоростью нагрева 10 ° C / мин.Волокнистые сорбенты также были охарактеризованы по их площади поверхности по БЭТ, пористости и распределению пор по размерам, которые были выполнены с использованием прибора для адсорбции N 2 (TriStar II PLUS, Micrometrics, США). Морфологию волокнистых сорбентов оценивали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) после золотого покрытия. Измерения краевого угла смачивания всех волокнистых сорбентов измеряли с помощью системы определения краевого угла смачивания для воды (DM-301, Kyowa Interface Science Co) при 25 ° C.

Волокнистые сорбенты, полученные методом электроспиннинга при различных условиях подготовки, были оценены на предмет их эффективности при сорбции всех разливов сырой нефти из среды, имитирующей морскую воду, в соответствии с установленной процедурой ASTM F726 [47].Как и в обычном эксперименте по сорбции, 10 мл сырой нефти наливали в химический стакан, содержащий 100 мл искусственной морской воды (35% NaCl). Основываясь на наших предыдущих выводах, постоянный вес каждого из сорбентов, 0,1 г, затем был равномерно нанесен на поверхность масла и оставлен для свободного плавания. После различных интервалов времени контакта до 15 минут маслосодержащие сорбенты удаляли, оставляли капать на 30 секунд и взвешивали, чтобы оценить их поглощающую способность (в г / г), используя следующее уравнение [48].Для достижения равновесия поглощения время контакта было дополнительно увеличено до 30 минут: где Q — емкость поглощения масла (г / г), м o — общая масса сорбентов после масло слито, а m s — масса сухого сорбента. Результаты выражаются как среднее трехкратное считывание.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Измерение вязкости

Полностью гомогенный раствор ПС в ДМФА, содержащий 20 мас.% PS показывает вязкость 175 сП, измеренную при комнатной температуре. При добавлении 5, 10 и 20 мас.% ПВХ и ПЭ к ПС при комнатной температуре проявилось заметное изменение вязкости полученных смешанных смесей, как показано на Фигуре 1 (а). Линейное увеличение вязкости смесей ПВХ-ПС наблюдалось с увеличением доли ПВХ в смеси, достигая вязкости 550 сП при добавлении 20 мас.% ПВХ. Влияние добавления ПЭ к раствору ПС на вязкость полученных смесей было менее выраженным.Эти данные подтверждаются вариациями абсолютного напряжения полученных смесей. Кроме того, визуальное наблюдение за обоими типами смесей показало более высокую смешиваемость ПВХ с ПС в их растворе в ДМФ, в то время как меньшая смешиваемость ПЭ с ПС в их растворе в ДМФ отражалась в том, что твердые частицы ПЭ были суспендированы в растворе.


3.2. Измерения SEM

Изменение вязкости смесей было дополнительно подтверждено исследованием морфологии волокнистых сорбентов, полученных из всех смесей методом электроспиннинга, как показано на рисунке 2.Волокнистый сорбент без шариков с однородным распределением волокон и пор по размерам и средним размером волокон 7 мкм мкм был получен после электроспиннинга чистых растворов ПС. При добавлении ПВХ и ПЭ к исходному раствору ПС было получено заметное увеличение размера волокна, как показано на рисунках 2 (б) –2 (з). По сравнению с размером волокон из чистого ПС добавление ПЭ и ПВХ к матрице ПС показало увеличение диаметра волокна до среднего диаметра 10 мкм, мкм и 15 мкм, мкм, соответственно.Это связано с повышенной вязкостью смесей ПС-ПВХ и ПС-ПЭ с добавлением ПВХ и ПЭ соответственно [42]. Несмотря на увеличение среднего размера волокон, все волокнистые сорбенты показали однородный размер волокон и распределение пор по размерам с высокой степенью взаимосвязанности пор. Добавление ПВХ и ПЭ также привело к увеличению гидрофобности волокнистых сорбентов, как показано на рисунке 2 (е). Чистый волокнистый сорбент PS показал краевой угол 108.3 °, в то время как смеси ПС-ПВХ показали более высокий угол смачивания до 117,9 °. С другой стороны, смеси ПС-ПЭ показали более высокий угол смачивания до 121 °. Это можно объяснить присутствием частиц обоих гидрофобных полимеров (ПВХ и ПЭ) на поверхности электропряденых волокон, как показано на рисунке 2.

3.3. Измерения пористости и площади поверхности

Все волокнистые сорбенты, полученные из смесей ПЭ или ПВХ с ПС путем электроспиннинга, показали изотерму IV типа с аналогичной степенью адсорбции N 2 , что указывает на аналогичную степень взаимосвязанности пор.Это сопровождалось уменьшением площади поверхности по БЭТ смешанных волокнистых сорбентов, как показано на рисунке 3 (с). Чистый волокнистый сорбент ПС показал площадь поверхности 52,5 м 2 / г, в то время как наблюдалось последовательное уменьшение площади поверхности волокнистого сорбента из смеси ПС-ПВХ и ПС-ПЭ, показав площадь поверхности 39,5 и 37,5 м 2. 2 / г соответственно. Можно также провести корреляцию между площадью поверхности смесей волокон ПВХ-ПС и площадью поверхности смесей волокон ПС-ПЭ с их соответствующим размером волокна, где более высокая площадь поверхности волокон ПС-ПЭ коррелировала с их меньшим размером волокна и тисками. наоборот.

Присутствие каждой из добавок (ПВХ и ПЭ) в волокнистых сорбентах, изготовленных из их соответствующих смесей с ПС, было подтверждено анализами FTIR и TGA. FTIR-спектры всех волокнистых сорбентов показали преобладание в спектрах полос матрицы ПС. Присутствие ПЭ и ПВХ подтверждалось соответствующими характеристическими полосами, как описано в других работах [49, 50]. Не было обнаружено дополнительных полос и не наблюдалось значительных сдвигов полос полистирольной матрицы. Эти данные указывают на отсутствие химического взаимодействия между каждым из наполнителей и полистирольной матрицей.

3.4. Термический анализ

Для дополнительной проверки вышеуказанных результатов, волокнистые сорбенты, изготовленные из смесей ПС-ПЭ и ПС-ПВХ, были изучены с помощью анализа ТГА, как показано на Фиг.4. Термограмма образца чистого ПС, показанная на Фиг.4, указывает на один Потеря веса, начинающаяся при 290 ° C и заканчивающаяся при 420 ° C, приписывается комбинированному разложению и горению полимера. С другой стороны, термограмма чистого PE, показанная на рисунке 4 (a), указывает на более раннюю потерю веса, начинающуюся при 250 ° C в течение двух крутых событий с медленной скоростью потери веса около 350 ° C в середине двух основных событий. .Затем последовало плато с более медленной потерей веса около 475 ° C до конца процесса. Взятые вместе, эти события потери веса обозначают деградацию и разложение полимерных цепей PE, оставляя после себя углеродистый остаток, составляющий оставшиеся 5% исходного образца чистого PE. С другой стороны, термограмма ТГА чистого ПВХ, показанная на рисунке 4 (b), описывает типичное поведение полимера, когда он прошел через три события потери веса с разной степенью до полного разложения [51].Первое событие началось при 275 ° C и привело к потере веса полимера 65%, что объясняется потерей HCl из основной цепи полимера [51]. За этим последовало второе мероприятие при 450 ° C, которое было сравнительно короче, чем первое мероприятие, когда было показано в общей сложности 16% потери веса. Это объясняется термической деструкцией основной цепи полиена, что приводит к образованию летучих ароматических соединений и стабильного углеродистого остатка [52]. Остаточный материал претерпел окончательную потерю веса 20% до его полного сгорания.

В присутствии различных пропорций ПЭ в смесях ПС-ПЭ было показано общее единичное событие резкой потери веса с небольшими вариациями в зависимости от доли ПЭ в исходной смеси, как показано на Рисунке 4 (а). Более того, все смешанные волокнистые сорбенты достигли одного и того же конечного плато при 420 ° C в результате полного разложения и разложения полимерных волокон. С другой стороны, при добавлении ПВХ в разных пропорциях волокнистые сорбенты, изготовленные из его смесей с ПС, показали замедленную потерю веса с таким же появлением чистого ПС около 290 ° C, как показано на Рисунке 4 (b).Удаление HCl из ПВХ-компонента смеси было очевидным в смесях, содержащих 10 и 20 мас.% ПВХ. Напротив, разложение оставшегося полиена ПВХ началось раньше при 425 ° C, чем разложение чистого ПВХ. Точно так же полное разложение, о котором свидетельствует третье событие, началось раньше около 500 ° C.

3.5. Оценка способности поглощения нефти

Волокнистые сорбенты на основе смесей полиэтилена и поливинилхлорида с полистиролом были оценены на предмет их эффективности при улавливании трех типов разливов; сырая нефть, моторное масло и дизельное топливо из смоделированной морской воды.Наши предыдущие результаты показали высокую эффективность сорбции разливов сырой нефти микроволокнистыми сорбентами, изготовленными из чистого полистирола [41]. Эти сорбционные характеристики чистых волокнистых сорбентов PS объясняются большой площадью поверхности его микроволокон, высокой степенью взаимосвязанности сорбента и высоким сродством к сырой нефти благодаря его высоким гидрофобным характеристикам. Эти характеристики также сохранялись в сорбентах, изготовленных из смесей ПС-ПЭ и ПС-ПВХ, где наблюдалась аналогичная картина начальной мгновенной сорбции сырой нефти после 30 секунд контакта между волокнами сорбента и разливом нефти, как показано на рисунках. 5 (а) –5 (д).Наибольшая сорбционная способность чистого волокнистого сорбента ПС по отношению к разливам сырой нефти составила 83 г / г в течение 30 секунд контакта, в то время как все волокнистые сорбенты, изготовленные из смесей ПС-ПЭ и ПС-ПВХ, показали более высокую сорбционную способность. Более гидрофобные волокнистые смеси ПС-ПЭ показали последовательное увеличение поглощающей способности сырой нефти с повышенным содержанием ПЭ в волокнистых смесях, где наивысшая поглощающая способность 130 г / г была достигнута для смесей ПС-ПЭ, содержащих 20 мас. .% ПЭ (рис. 5 (а)).С другой стороны, менее гидрофобный ПС-ПВХ показал сравнительно похожую картину поглощения сырой нефти с наивысшим значением 108 г / г, достигнутым для смесей ПС-ПВХ, содержащих 5 мас.% ПВХ (Рисунок 5 (d)). . При мгновенной адсорбции сырой нефти на и в волокна наблюдалась более медленная стадия разрешения в течение следующих 2 минут и заканчивалась через 5 минут после первого контакта сорбента с маслом. На этом этапе впитывающая способность волокнистых сорбентов снижалась в среднем на 10% от их первоначальной впитывающей способности.Масло, содержащееся в просвете волокна и межволоконных промежутках, стекало медленно, так как капиллярное давление и силы Ван-дер-Ваальса были недостаточны для удержания веса масла [50, 51]. Более того, это также может быть связано с образованием агломератов между волокнистыми сорбентами и первым адсорбированным слоем сырой нефти, в то время как следующие адсорбированные слои сырой нефти просочились из-за их слабой адсорбции на волокнах [53]. В отдельном эксперименте медленное добавление сырой нефти к чистым волокнистым сорбентам PS показало эту картину начальной агломерации из-за сильной адсорбции масла на / в волокна и возможной сольватации волокон адсорбированным маслом, как показано на рисунке. 6.Устойчиво более низкая скорость выщелачивания нефти наблюдалась в виде плато в течение оставшихся 25 минут всех экспериментов. Следует отметить, что количество десорбированной сырой нефти из всех волокнистых сорбентов во время стадий десорбции составляло 40% от их первоначальной сорбированной нефти через 30 секунд.


Аналогичная картина сорбции наблюдалась, когда волокнистые сорбенты были погружены в разливы дизельного топлива (Рисунки 5 (b) и 5 ​​(e)), где наблюдалась мгновенная сорбция разливов дизельного топлива с последующим устойчивым уменьшением сорбированное дизельное топливо из-за сегрегации волокон в разливе дизельного топлива и отделения неабсорбированного дизельного топлива.Было обнаружено, что сродство чистого волокнистого сорбента PS к разливу дизельного топлива выше, с поглощающей способностью 250 г / г после 30 секунд контакта.

В присутствии ПЭ и ПВХ смешанные волокнистые сорбенты показали меньшее сродство с сорбционной емкостью 150–230 г / г и 165–205 г / г соответственно. Более низкая вязкость дизельного топлива (5,8 сП) по сравнению с вязкостью сырой нефти (7,0 сП) может объяснить более высокую мгновенную сорбцию на всех типах волокон и, следовательно, более высокую степень высвобождения адсорбированного дизельного топлива.Это объясняется более легким течением дизельного топлива в волокнистом сорбенте и отделением слабо адсорбируемого дизельного топлива.

Другой профиль сорбции наблюдался при использовании чистых волокнистых сорбентов PS и его смесей с PE и PVC для удаления разливов моторного масла, как показано на Рисунках 5 (c) и 5 ​​(f). Мгновенная поглощающая способность моторного масла 265 г / г была достигнута с использованием чистого волокнистого сорбента PS после 30 секунд контакта между волокнами и моторным маслом. После этого продолжалась сорбция моторного масла на высокопористом волокнистом сорбенте и на нем в течение следующих 10 минут контакта между волокнами и моторным маслом.После этого было достигнуто плато, при котором максимальная поглощающая способность 625 г / г была достигнута через 30 минут. В присутствии ПЭ и ПВХ в составе смесевых волокнистых сорбентов наблюдается аналогичная картина с более низким сродством сорбции к моторному маслу, чем у чистого волокнистого сорбента ПС. Таким образом, общий различный профиль сорбции всех волокнистых сорбентов моторным маслом объясняется более высокой вязкостью моторного масла (244,0 сП) по сравнению с сырой нефтью (7,0 сП) и дизельным топливом (5,8 сП).Таким образом, высоковязкое моторное масло медленно течет и диффундирует в поры волокнистых сорбентов, что объясняет его повышенную сорбционную картину на всех волокнистых сорбентах в течение первых 10 минут и непосредственно перед достижением плато.

На рис. 7 (а) приведены максимальные поглощающие способности всех волокнистых сорбентов для трех типов разливов после 30 секунд контакта. Несмотря на более высокое сродство чистого волокнистого сорбента PS к моторному маслу, чем у смесей PS-PVC и PS-PE, они показали более высокое сродство к сырой нефти и сопоставимое сродство к дизельному топливу.Однако следует отметить, что полученные способности всех сорбентов к исследованным разливам нефти выше, чем указанные в литературе [43]. Это в значительной степени объясняется повышенным сродством волокнистых сорбентов с большой площадью поверхности и взаимосвязью их пористости, как показано на оптических изображениях сорбированных пятен (рисунки 7 (c) -7 (e)), на чистом волокнистом сорбенте PS. , по сравнению с таковым из свежеприготовленного волокнистого сорбента ПС (рис. 7 (б)). Интеграция разливов нефти на волокнистый сорбент и внутри него происходит за счет капиллярного явления, которое зависит от большой площади поверхности и сцепления волокон сорбента, а также от взаимосвязи присущей сорбенту пористости [54].Доказано, что в дополнение к присущим сорбентам характеристикам гидрофобность волокон сорбента повышает их совместимость с высокогидрофобными маслами. Сорбция разливов сырой нефти показана на Рисунке 6 с использованием типичного волокнистого листа. Высокая эффективность очистки волокнистого сорбента путем сбора пролитой сырой нефти очевидна на Рисунке 6 (d). С другой стороны, на рисунках 6 (e) –6 (f) показан сгусток, образованный волокнистым сорбентом и сорбированной сырой нефтью, который затем был собран, оставив после себя обезжиренную воду.


Напротив, коммерчески доступный волокнистый заградитель на основе полипропилена (ПП) был исследован на предмет его структуры, морфологии и поглощающей способности разлива сырой нефти. На рис. 8 (а) показана схематическая структура типичной волокнистой штанги, где основной сорбирующий материал находится в основной части штанги, окруженной тонкой гильзой с низким ворсом, которая удерживает волокна нетронутыми. Внешняя высокопористая сетчатая втулка формирует общую окончательную форму стрелы и помогает в обращении со стрелой.На рисунках 8 (b) и 8 (c) показана микроструктура волокнистого адсорбирующего материала стрелы (b) и внешнего листа стрелы (c). Сорбирующий материал состоит из нетканого волокнистого узла, который был изготовлен выдуванием из расплава полипропилена с неоднородным распределением волокон по размерам и средним размером волокон 12 мкм м, что в 10 раз превышает средний диаметр ПС, ПС. -ПЭ и ПС-ПВХ волокна, полученные в данном исследовании. С другой стороны, внешний лист стрелы также изготовлен из волокнистого листа из более толстых волокон, которые расположены в макропорах квадратной формы, площадью 1 мм 2 , которые выполнены внутри рукава для облегчения прохождения масла к волокнистому материалу. сорбент.Оба типа волокон, используемых при изготовлении волокнистого сорбента, и тонкий лист изготовлены из полипропилена, как показано в их ИК-спектрах на Рисунке 8 (d).


Типичный эксперимент по сорбции разлива сырой нефти был проведен с использованием волокнистого материала штанги и внешнего листа штанги независимо для оценки их эффективности сорбции. Результаты сравнивали с результатами для чистого ПС и смесей, содержащих 5 мас.% ПЭ и ПВХ, как показано на Рисунке 8 (е). Картина сорбции масла материалом стрелы показывала начальное увеличение адсорбированной нефти до тех пор, пока через 2 секунды не было достигнуто равновесие.5 минут. Однако максимальная поглощающая способность волокон штанги и тонкого листа составляла 10,5 и 26,5 г / г соответственно. Эти низкие способности к поглощению масла были приписаны более низкой площади поверхности полипропиленовых волокон, несмотря на высокую гидрофобную природу волокон. Следует отметить, что оба типа материалов стрелы продемонстрировали удержание адсорбированной нефти, при этом оба материала сохраняли свою равновесную сорбционную способность на протяжении всего эксперимента. Напротив, волокнистые сорбенты ПС-ПЭ5 и ПС-ПВХ5, использованные в данном исследовании, показали мгновенную сорбцию в течение первых 30 секунд с последующим высвобождением слабо адсорбируемого масла.Несмотря на более слабое удерживание синтетических волокон, их поглощающая способность через 30 минут все еще была выше, чем у коммерческого материала стрелы. На Рисунке 9 сравниваются самые высокие сорбционные способности коммерческих волокон стрелы и материалов рукавов, а также волокнистых сорбентов PS, PS-PVC5 и PS-PE5, исследованных в данном исследовании. Результаты, показанные на Рисунке 9, подтверждают превосходство предлагаемых смесей ПС, ПС-ПЭ и ПС-ПВХ в качестве волокнистых сорбентов для удаления сырой нефти и моторных масел, а также дизельного топлива по сравнению с коммерчески доступным материалом стрелы.


4. Выводы

В данном исследовании изучались образование и свойства волокнистых сорбентов из смесей ПС-ПВХ и ПС-ПЭ, а также их эффективность в качестве сорбентов для удаления сырой нефти, моторного масла и дизельного топлива. разливы. Смеси, состоящие из ПС в качестве основного полимера и до 20 мас.% ПЭ или ПВХ, были электроспрядены в микроволокнистые сорбенты с однородным размером волокон и распределением пор по размерам. Волокнистые сорбенты показали повышенную комбинированную гидрофобность при добавлении ПЭ и ПВХ перед электроспиннингом, и были протестированы соответственно как сорбенты для разливов нефти.Результаты показали усиление кинетики сорбции всех типов разливов при наличии ПЭ и ПВХ в волокнистых сорбентах, что объясняется их ролью в повышении гидрофобности смесевых волокон. Было обнаружено, что по сравнению с коммерчески доступными волокнистыми сорбентами из ПП сорбенты ПС-ПВХ5 и ПС-ПЭ5 превосходят их по поглощающей способности нефти 112 и 119 г / г соответственно. Эти значения более чем в 5 раз выше, чем у ПП. Эти результаты рекомендуют их применение в качестве потенциальных сорбентов для очистки различных разливов нефти (сырой, дизельной и моторной).

Доступность данных

Все результаты, представленные в рукописи, основаны на оригинальной работе, выполненной в наших лабораториях.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа финансировалась Эмиратским центром исследований в области энергетики и окружающей среды (ECEER), Университет Объединенных Арабских Эмиратов (проект № 31R094).

Дестабилизация структуры полиэтилена и поливинилхлорида штаммом морских бактерий

Пластмассы устойчивы и инертны к разложению, а дестабилизация приводит к накоплению в наземных и морских экосистемах; Потребность в разработке стратегий устойчивого сокращения этих пластиковых отходов была бы революционной.Мы изучили бактериальную адгезию, деградацию и дестабилизацию поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена низкой плотности (LDPE) и полиэтилена высокой плотности (HDPE) штаммом морских бактерий AIIW2 с помощью серии аналитических и микроскопических наблюдений в течение 3 месяцев. Основываясь на последовательности гена 16S рРНК и филогенетическом анализе штамма AIIW2, он показал 97,39% сходства с видами Bacillus. Разложение пластика определяли по потере веса через 90 дней с бактериальным штаммом, обнаруженным до 0.26 ± 0,02, 0,96 ± 0,02 и 1,0 ± 0,01% для пленок ПВХ, ПЭНП и ПЭВП соответственно сверх исходной массы. Было обнаружено, что минерализация пластиковой пленки максимальна в ПЭНП, за которым следуют ПЭВП и ПВХ. Взаимодействие бактерий привело к увеличению шероховатости и ухудшению поверхности пластика, что выявляется с помощью сканирующего электронного микроскопа и атомно-силового микроскопа. Изгибные колебания цепи алкановой породы (-CH 2 и -CH 3 ) и карбонильных (-CO) областей в пленках LDPE и HDPE, в то время как было небольшое растяжение в гидроксильных (-OH) областях карбоновой кислоты в ПВХ, который подтверждается инфракрасными спектральными исследованиями с преобразованием Фурье, свидетельствует об окислительной активности бактерий.

Оставить комментарий