Инженерные пластики и их применение. Часть 5

Самый большой недостаток сверхвысокомолекулярного полиэтилена заключается в том, что он едва ли термопластичен; Он продаётся в формах, которые должны пройти достаточно серьёзную обработку до конечной продукции, в то время как некоторые производители разработали машину непрерывного производства СВМПЭ в виде листов и ламината. Кроме того, его модуль, прочность и температура теплового искажения не лучше, чем у обычного полиэтилена средней плотности. Пруток, пластина и стержень до обработки имеют среднюю стоимость. СВМПЭ находит применение в промышленном машиностроении, в основном благодаря его высокой смазывающей и абразивной стойкости. Используется для производства винтов ГРМ на линиях розлива, крышек ёмкостей при производстве бумаги, деталей текстильных ткацких станков, желобов для добычи угля, износостойких накладок на пивоваренных заводах и линий для консервирования и спортивных товаров, например, в производстве беговых лыж. Масштабный рост СВМПЭ, вероятно, будет зависеть от разработки новых недорогих методов обработки.

Поли-4-метил-пентен-1. Впервые он был обнаружен Наттом, а позже исследован многими компаниями на предмет синтетического волокна, и, наконец, коммерциализирован в качестве специального формовочного пластика. Он в основном изотактический, 40-65% микрокристаллический, и имеет самую низкую плотность среди всех пластиков, 0,83, что может приближаться к теоретическому минимуму. Он также имеет высокую температуру плавления, +240 °С, отличные электрические свойства и более высокую прозрачность, чем у любого другого полиолефина. Его недостатки: низкая жесткость и стойкость к растворителям, чувствительность к окислению и высокая проницаемость, которая иногда может быть преимуществом. Его стоимость ниже, чем у СВМПЭ, и он находит применение в больницах и лабораторных изделиях. Более раннее применение в Великобритании включало дополнительные приложения в осветительных приборах, доильных аппаратах и смотровых стеклах для дозаторов жидкостей, фильтрах для раковин, кожухах для электрических двигателей и упаковках для разогреваемых пищевых продуктов. Другие специализированные приложения развиваются постепенно, но крупномасштабный рост будет зависеть от гораздо более низкой потенциальной цены, присущей исходному материалу на основе пропилена.

Следующий любопытные материал: поли-пара-ксилилен, также известный у нас, как поли-п-ксилилен. Он был обнаружен Шварцем, исследован несколькими компаниями и, наконец, экспериментально коммерциализирован некоторыми компаниями. Его получают путем пиролиза п-ксилола при высокой температуре и вакууме, затем конденсируя на холодной поверхности, и, таким образом, он в первую очередь приспособлен для получения однородных тонких пленок и покрытий. Обладает превосходными диэлектрическими свойствами, между майларом и тефлоном. Также к его преимущества относятся чрезвычайная стойкость к растворителям и воде и очень низкая проницаемость. В то время как поли-пара-ксилилен имеет кристаллическую температуру плавления +400 °С, разлагается он при более низких температурах: +200-300 °С в инертной атмосфере, а окисляется при температурах от +6 до +100 °C на воздухе, так что поли-п-ксилилен нельзя назвать термостойким материалом.

Вакуумное осаждение — довольно сложная операция, которая стоит очень дорого, и это вынужденный способ, поскольку высокая температура плавления и нерастворимость предотвращают любые традиционные методы термопластичной обработки. Поли-пара-ксилилен представляет интерес в первую очередь для очень однородных ультратонких пленок и покрытий (0,002-5 мил) в таких приложениях, как электрические резисторы, термисторы, термопары, сердечники статора, разъемы, быстродействующие зонды, фотоэлементы, блоки памяти, конденсаторы пара, для извлечения морской воды, пленок для светоделителей в оптических приборах, окон для счетчиков радиационного излучения, панелей для обнаружения микрометеоритов, диэлектрических опор для плоских конденсаторов, капсулирования реактивных порошков и опор в рентгеновской и оптической работе. Любой значительный рост будет зависеть от серьезного прорыва в технологиях производства и последующего снижения цены.

Теперь рассмотрим поливинилгалогениды и конкретно поливинилхлориды. Здесь нас особенно интересует такой материал, как PVC-C, то есть хлорированный поливинилхлорид или ХПВХ. Он был произведен в Германии уже почти 80 лет назад, но в основном это был продукт с повышенной растворимостью для производства волокон. Гудрич разработал процесс активированного светом суспензионного хлорирования, который дает 1,2-дихлорированные структуры с повышенной жаропрочностью, термостойкостью и огнестойкостью. Этот высокотемпературный материал превосходит обычный жесткий ПВХ (PVC-U, НПВХ или непластифицированный поливинилхлорид) прежде всего, благодаря более высокой температуре теплового искажения (98-112 °C при давлении 18 бар). С другой стороны, его обработка несколько сложнее, и стоимость хлорирования увеличивает общую цену материала. Основные области применения — это специальные трубы для горячих и холодных сред, трубопроводы для горячей воды и оборудование для горячей химической обработки, такое как трубы, гальванические ванны, вытяжка горячего кислого дыма от травления стали, травления распылением и обработки металла.

В России качественные трубы из PVC-C представляет швейцарская компания Georg Fischer. Эти трубы способны стабильно работать (в постоянном режиме) при температуре до +80 °C и при этом они демонстрируют хорошую химическую стойкость и выдерживают большинство агрессивных химических растворителей в течение достаточно длительного времени. Преимущество в термостойкость по сравнению с трубами PVC-U составляет у PVC-C 20 °C (трубы PVC-U нельзя эксплуатировать при постоянной температуре выше +60 °C). Из других преимуществ хлорполивинилхлорида отметим пожаростойкость — этот материал способен долгое время противостоять воздействию открытого пламени и является самозатухающим. Поэтому ХПВХ достаточно активно используют в производстве систем пожаротушения и противопожарной защиты. В следующий части рассмотрим большую группу фторопластов и другие инженерные термопластичные материалы.