Полибутилен

Полибутилен
Имена
	Другие имена полибутен-1, поли(1-бутен), ПБ-1
Идентификаторы
Номер CAS	9003-28-5 ;
ХимическийПаук	никто ;
Информационная карта ECHA	100.111.056
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID00904731 ;
Характеристики
Химическая формула	(С 4 Н 8 ) н
Плотность	0,95 г/см 3
Температура плавления	135 ° C (275 ° F; 408 К)
Родственные соединения
Родственные соединения	1-бутен (мономер)
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Полибутилен ( полибутен-1 , поли(1-бутен) , ПБ-1 ) — полиолефин или насыщенный полимер с химической формулой (CH ₂ CH(Et)) _n . Не путать с полибутеном , ПБ-1 в основном используется в трубопроводах. ^[2]

Производство

Полибутилен получают полимеризацией 1 -бутена с использованием нанесенных катализаторов Циглера-Натта .

Катализаторы

Изотактический ПБ-1 в промышленных масштабах производится с использованием двух типов гетерогенных катализаторов Циглера-Натта . ^[3] Катализатор первого типа содержит два компонента: твердый предкатализатор, 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 – микрокристаллический MgCl ₂ . Эти катализаторы также содержат специальные модификаторы, органические соединения, относящиеся к классам сложных или простых эфиров. Предварительные катализаторы активируются комбинациями алюминийорганических соединений и других типов органических или металлорганических модификаторов. Двумя наиболее важными технологическими преимуществами нанесенных катализаторов являются высокая производительность и высокая доля кристаллического изотактического полимера, который они образуют при 70–80 °С в стандартных условиях полимеризации. ^[4]^[5]^[6]

Характеристики

ПБ-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 заменить такие материалы, как металл, резина и конструкционные полимеры. Он также синергетически используется в качестве компонента смеси для модификации характеристик других полиолефинов, таких как полипропилен и полиэтилен . Благодаря своим специфическим свойствам он в основном используется в напорных трубопроводах, гибкой упаковке, водонагревателях, компаундах и термоплавких клеях.

Нагретый до 190 °C и выше, ПБ-1 легко подвергается прессованию, литью под давлением, выдуванию полых деталей, экструзии и сварке. Он не склонен к растрескиванию из-за стресса. ^{[ сомнительно – обсудить ]} Благодаря своей кристаллической структуре и высокой молекулярной массе ПБ-1 обладает хорошей устойчивостью к гидростатическому давлению, демонстрируя очень низкую ползучесть даже при повышенных температурах. ^[7] Он гибкий, хорошо противостоит ударам и обладает хорошим эластичным восстановлением. ^[3]^[8]

Изотактический полибутилен кристаллизуется в трех различных формах. Кристаллизация из раствора дает форму III с температурой плавления 106,5 °С. При охлаждении из расплава образуется форма II, имеющая температуру плавления 124 °C и плотность 0,89 г/см. ³. При комнатной температуре он самопроизвольно переходит в форму-I с температурой плавления 135 °С и плотностью 0,95 г/см. ³. ^[1]

ПБ-1 обычно устойчив к химическим веществам, таким как моющие средства, масла, жиры, кислоты, основания, спирт, кетоны, алифатические углеводороды и горячие полярные растворы (включая воду). ^[3] Он демонстрирует меньшую устойчивость к ароматическим и хлорированным углеводородам, а также к окисляющим кислотам, чем другие полимеры, такие как полисульфон и полиамид 6/6. ^[7] Дополнительные характеристики включают превосходную стойкость к мокрому истиранию, легкую текучесть расплава (утончение при сдвиге) и хорошую дисперсию наполнителей. Совместим с полипропиленом , этиленпропиленовым каучуком и термопластичными эластомерами .

Некоторые свойства: ^[7]

Модуль упругости 290–295 МПа.
Предел прочности 36,5 МПа
Молекулярная масса 725 000 (г/моль)
Кристалличность 48–55%
Водопоглощение <0,03%
Температура стеклования от –25 до –17 °C. ^[3]^[7]
Теплопроводность 0,22 Вт/(м·К)

Области применения

Системы трубопроводов

Основное применение ПБ-1 – гибкие напорные трубопроводные системы для распределения горячей и холодной питьевой воды, предизолированные сети централизованного теплоснабжения , а также системы поверхностного отопления и охлаждения. ISO 15876 определяет требования к характеристикам трубопроводных систем из ПБ-1. ^[9] Наиболее примечательными характеристиками ПБ-1 являются свариваемость, термостойкость, гибкость и устойчивость к высокому гидростатическому давлению. Материал может быть отнесен к классу PB 125 с минимально необходимой прочностью (MRS) 12,5 МПа. Другие особенности включают низкий уровень шума, низкое линейное тепловое расширение, отсутствие коррозии и кальцификации.

Трубопроводные системы ПБ-1 больше не продаются в Северной Америке (см. « Коллективные иски и исключение из использования , одобренного строительными нормами» ниже). Общая доля рынка в Европе и Азии довольно невелика, но трубопроводные системы из ПБ-1 в последние годы демонстрируют устойчивый рост. На некоторых внутренних рынках, например, в Кувейте, Великобритании, Корее и Испании, трубопроводные системы из ПБ-1 занимают сильные позиции. ^[8]

Пластиковая упаковка

На рынке имеется несколько марок ПБ-1 для различных применений и технологий переработки (пленка с раздувом, литая пленка, экструзионное покрытие). Существует две основные области применения:

Легко открывающаяся легко открывающаяся упаковка, в которой ПБ-1 используется в качестве компонента смеси преимущественно в полиэтилене для обеспечения прочности и качества отрыва, в основном в пищевой потребительской упаковке и медицинской упаковке.
Снижение температуры начала сваривания (SIT) высокоскоростных упаковочных пленок на основе полипропилена. При смешивании ПБ-1 с полипропиленом можно достичь температуры термосваривания до 65 °C, сохраняя широкий диапазон сваривания и хорошие оптические свойства пленки.

Клеи-расплавы

ПБ-1 совместим с широким спектром смол , повышающих клейкость . 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. ^[10]

Компаундирование и мастербатчи

ПБ-1 допускает очень высокие загрузки наполнителя , превышающие 70%. В сочетании с низкой температурой плавления его можно использовать в безгалогенных огнезащитных композитах или в качестве маточной смеси для термочувствительных пигментов. ПБ-1 легко диспергируется в других полиолефинах и при низкой концентрации действует как технологическая добавка, снижающая крутящий момент и/или увеличивающая производительность.

Теплоизоляция

ПБ-1 можно вспенивать. ^[11] Использование пены ПБ-1 в качестве теплоизоляции имеет большое преимущество для труб централизованного теплоснабжения, поскольку количество материалов в сэндвич-конструкции сокращается до одного, что облегчает ее переработку. ^[12]

Другие приложения

Другие области применения включают бытовые водонагреватели, электроизоляцию, компрессионную упаковку, провода и кабели, подошвы обуви и модификацию полиолефина (термическое соединение, повышение мягкости и гибкости жестких компаундов, повышение термостойкости и остаточной деформации мягких компаундов).

Экологическое долголетие

Сантехнические и отопительные системы из ПБ-1 используются в Европе и Азии уже более 30 лет. Первые эталонные проекты в области систем централизованного отопления и подогрева пола в Германии и Австрии, реализованные в начале 1970-х годов, все еще находятся в эксплуатации. ^[8]

Одним из примеров является установка труб ПБ-1 в Венском геотермальном проекте (1974 г.), 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 подверглись коррозии, и тем временем они были заменены. ^[8]

Международные стандарты устанавливают минимальные требования к характеристикам труб из ПБ-1, используемых в системах горячего водоснабжения. Стандартизированные методы экстраполяции прогнозируют срок службы более 50 лет при 70 °C и 10 бар. ^[8]

Коллективные иски и исключение из разрешенного строительного кодекса использования

Сантехника из полибутилена использовалась в нескольких миллионах домов, построенных в Соединенных Штатах примерно с 1978 по 1997 год. Проблемы с утечками и поломками труб привели к коллективному иску « Кокс против Shell Oil» , который был урегулирован на сумму 1 миллиард долларов. ^[13]^[14] Утечки были связаны с разложением полибутилена под воздействием хлорированной воды. ^[15]

Полибутиленовые водопроводные трубы больше не принимаются строительными нормами США и являются предметом ^[16] коллективных исков в Канаде и США ^[17]^[18] В Национальном водопроводно-канализационном кодексе Канады 1995 года полибутиленовые трубы разрешены к использованию, за исключением рециркуляционного водопровода. Трубопровод был исключен из списка разрешенных к использованию в выпуске стандарта 2005 года. ^[19]

В Австралии марте 2023 года Департамент горнодобывающей промышленности, регулирования промышленности и безопасности сообщил, что австралийские дома, построенные в 2019-2020 годах, в которых использовались полибутиленовые трубы определенной марки, стали предметом расследования из-за серьезности сообщений об утечках воды. ^[20]^[21]

Имеются данные, позволяющие предположить, что присутствие соединений хлора и хлорамина в муниципальной воде (часто добавляемых намеренно для замедления роста бактерий) приведет к ухудшению внутренней химической структуры полибутиленовых труб и связанных с ними ацетальных фитингов. ^[22] Реакция с хлорированной водой, по-видимому, значительно ускоряется под действием растягивающего напряжения и чаще всего наблюдается в материалах, подвергающихся самым высоким механическим нагрузкам, например, на фитингах, резких изгибах и перегибах. Локальное побеление материала под напряжением обычно сопровождает и предшествует разложению полимера. В крайних случаях эта химическая «коррозия», активируемая напряжением, может привести к перфорации и утечке в течение нескольких лет, но также может не выйти из строя в течение десятилетий. Фитинги с мягким компрессионным уплотнением могут обеспечить достаточный срок службы. ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}

Поскольку химическая реакция воды с трубой происходит внутри трубы, зачастую трудно оценить степень износа. Проблема может привести как к медленным утечкам, так и к разрыву трубы без какого-либо предварительного предупреждения. Единственное долгосрочное решение — полностью заменить полибутиленовую сантехнику во всем здании. ^[23]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Марк Алджер, Марк С.М. Алджер (1997). Полимерный научный словарь . Спрингер. п. 398. ИСБН 978-0-412-60870-4 .
^ Уайтли, Кеннет С.; Хеггс, Т. Джеффри; Кох, Хартмут; Мавер, Ральф Л.; Иммель, Вольфганг (2000). «Полиолефины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a21_487 . ISBN 978-3527306732 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Чарльз А. Харпер (2006). Справочник по технологиям пластмасс: полное руководство по свойствам и характеристикам . МакГроу-Хилл Профессионал. п. 17. ISBN 978-0-07-146068-2 .
^ Хво, Чарльз С.; Уоткинс, Ларри К. Ламинированная пленка с повышенной прочностью на разрыв , заявка на европейский патент EP0459742, дата публикации 04.12.1991.
^ Бу-Дык Ким и др. (2008) патент США 7 442 489.
^ Симидзу, Акихико; Итакаура, Кейсуке; Оцу, Такаюки; Имото, Минору (1969). «Мономерно-изомеризационная полимеризация. VI. Изомеризации 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. Бибкод : 1969JPoSA...7.3119S . дои : 10.1002/pol.1969.150071108 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Фриман, Эндрю; Мантелл, Сьюзен С .; Дэвидсон, Джейн Х. (2005). «Механические характеристики полисульфона, полибутилена и полиамида 6/6 в горячей хлорированной воде». Солнечная энергия . 79 (6): 624–37. Бибкод : 2005SoEn...79..624F . doi : 10.1016/j.solener.2005.07.003 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Полибутилен. Архивировано 30 ноября 2006 г. в Wayback Machine.
^ ISO 15876-1: 2003 iso.org.
^ Т. Е. Роландо (1998). Клеи без растворителей . п. 35. ISBN 978-1-85957-133-0 .
^ Дойл, Люсия (20 марта 2022 г.). «Экструзионное вспенивание полибутена-1. На пути к многофункциональным сэндвич-структурам из одного материала» . Журнал прикладной науки о полимерах . 139 (12). дои : 10.1002/app.51816 . ISSN 0021-8995 .
^ Дойл Гутьеррес, Люсия (2 декабря 2022 г.). Подход экономики замкнутого цикла к многофункциональным сэндвич-конструкциям: полимерные пены для предварительно изолированных труб централизованного теплоснабжения (диссертация). Университет ХафенСити в Гамбурге. дои : 10.34712/142.35 .
^ Хенслер, Дебора Р.; Пейс, Николас М.; Домби-Мур, Бонита; Гидденс, Бет; Гросс, Дженнифер; Моллер, Эрик К. (2000). «Судебный процесс по полибутиленовым водопроводным трубам: Кокс против Shell Oil » . В Хенслере, Дебора Р. (ред.). Дилеммы группового иска: преследование общественных целей ради личной выгоды . Санта-Моника, Калифорния: Институт гражданского правосудия RAND. стр. 375–98 . ISBN 978-0-8330-2601-9 .
^ Шнайдер, Мартин (21 ноября 1999 г.). «Проблема с трубой решается» . Балтимор Сан . Архивировано из оригинала 4 июня 2012 г. Проверено 29 июля 2010 г.
^ Вибьен, П.; Коуч, Дж.; Олифант, К.; Чжоу, В.; Чжан, Б.; Чудновский, А. (2001). «Оценка характеристик материалов при использовании хлорированной питьевой воды» (PDF) . Книжный институт материалов . 759 : 863–72. ISSN 1366-5510 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июня 2010 г. Проверено 30 июля 2010 г. также опубликовано как: Вибьен, П.; Коуч, Дж.; Олифант, К.; Чжоу, В.; Чжан, Б.; Чудновский, А. (2001). «Испытание на хлоростойкость трубных материалов из сшитого полиэтилена» . Материалы ANTEC 2001 . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 2833–9. ISBN 978-1-58716-098-1 .
↑ несбыточная мечта — кошмар для многих , Miami Herald — 12 сентября 1993 г.
^ «Урегулирование коллективного иска компании DuPont в США» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 г. Проверено 1 октября 2010 г.
^ Устранение утечек в полибутиленовых водопроводных трубах
^ «Трубопроводы для воды под давлением из полибутилена (Poly-B)» (PDF) . Муниципальные дела.alberta.ca . Правительство Альберты. 6 января 2012 г. Проверено 9 сентября 2019 г.
^ «Информация для владельцев новых домов с водопроводными трубами из полибутилена» (PDF) . commerce.wa.gov.au . 21 марта 2023 г. Архивировано (PDF) из оригинала 12 ноября 2023 г. . Проверено 12 ноября 2023 г.
^ Батайтис, Дамиан. «Комплексное руководство по проблемам и решениям полибутиленовых труб в Австралии» . Мастер обнаружения утечек . Архивировано из оригинала 12 ноября 2023 года . Проверено 12 ноября 2023 г.
^ Причина неисправности полибутиленовых труб и ацеталевых фитингов http://www.polybutylene.com/poly.html
^ «Полибутиленовые трубы» . PropEx.com . Архивировано из оригинала 29 августа 2015 г. Проверено 17 июля 2015 г.

Дальнейшее чтение

Данлоп, Карсон (2003). «Подозрительные соединения на полибутиленовых трубах» . Принципы проверки дома: сантехника . Чикаго: Образовательная инспекция дома Дирборн. стр. 84–7. ISBN 978-0-7931-7939-8 .

[b2-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Марк Алджер, Марк С.М. Алджер (1997). Полимерный научный словарь . Спрингер. п. 398. ИСБН 978-0-412-60870-4 .

[2] Уайтли, Кеннет С.; Хеггс, Т. Джеффри; Кох, Хартмут; Мавер, Ральф Л.; Иммель, Вольфганг (2000). «Полиолефины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a21_487 . ISBN 978-3527306732 .

[b1-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Чарльз А. Харпер (2006). Справочник по технологиям пластмасс: полное руководство по свойствам и характеристикам . МакГроу-Хилл Профессионал. п. 17. ISBN 978-0-07-146068-2 .

[4] Хво, Чарльз С.; Уоткинс, Ларри К. Ламинированная пленка с повышенной прочностью на разрыв , заявка на европейский патент EP0459742, дата публикации 04.12.1991.

[5] Бу-Дык Ким и др. (2008) патент США 7 442 489.

[6] Симидзу, Акихико; Итакаура, Кейсуке; Оцу, Такаюки; Имото, Минору (1969). «Мономерно-изомеризационная полимеризация. VI. Изомеризации 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. Бибкод : 1969JPoSA...7.3119S . дои : 10.1002/pol.1969.150071108 .

[j1-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Фриман, Эндрю; Мантелл, Сьюзен С .; Дэвидсон, Джейн Х. (2005). «Механические характеристики полисульфона, полибутилена и полиамида 6/6 в горячей хлорированной воде». Солнечная энергия . 79 (6): 624–37. Бибкод : 2005SoEn...79..624F . doi : 10.1016/j.solener.2005.07.003 .

[r1-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Полибутилен. Архивировано 30 ноября 2006 г. в Wayback Machine.

[9] ISO 15876-1: 2003 iso.org.

[10] Т. Е. Роландо (1998). Клеи без растворителей . п. 35. ISBN 978-1-85957-133-0 .

[11] Дойл, Люсия (20 марта 2022 г.). «Экструзионное вспенивание полибутена-1. На пути к многофункциональным сэндвич-структурам из одного материала» . Журнал прикладной науки о полимерах . 139 (12). дои : 10.1002/app.51816 . ISSN 0021-8995 .

[12] Дойл Гутьеррес, Люсия (2 декабря 2022 г.). Подход экономики замкнутого цикла к многофункциональным сэндвич-конструкциям: полимерные пены для предварительно изолированных труб централизованного теплоснабжения (диссертация). Университет ХафенСити в Гамбурге. дои : 10.34712/142.35 .

[c1-13] Хенслер, Дебора Р.; Пейс, Николас М.; Домби-Мур, Бонита; Гидденс, Бет; Гросс, Дженнифер; Моллер, Эрик К. (2000). «Судебный процесс по полибутиленовым водопроводным трубам: Кокс против Shell Oil » . В Хенслере, Дебора Р. (ред.). Дилеммы группового иска: преследование общественных целей ради личной выгоды . Санта-Моника, Калифорния: Институт гражданского правосудия RAND. стр. 375–98 . ISBN 978-0-8330-2601-9 .

[14] Шнайдер, Мартин (21 ноября 1999 г.). «Проблема с трубой решается» . Балтимор Сан . Архивировано из оригинала 4 июня 2012 г. Проверено 29 июля 2010 г.

[15] Вибьен, П.; Коуч, Дж.; Олифант, К.; Чжоу, В.; Чжан, Б.; Чудновский, А. (2001). «Оценка характеристик материалов при использовании хлорированной питьевой воды» (PDF) . Книжный институт материалов . 759 : 863–72. ISSN 1366-5510 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июня 2010 г. Проверено 30 июля 2010 г. также опубликовано как: Вибьен, П.; Коуч, Дж.; Олифант, К.; Чжоу, В.; Чжан, Б.; Чудновский, А. (2001). «Испытание на хлоростойкость трубных материалов из сшитого полиэтилена» . Материалы ANTEC 2001 . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 2833–9. ISBN 978-1-58716-098-1 .

[16] несбыточная мечта — кошмар для многих , Miami Herald — 12 сентября 1993 г.

[17] «Урегулирование коллективного иска компании DuPont в США» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 г. Проверено 1 октября 2010 г.

[18] Устранение утечек в полибутиленовых водопроводных трубах

[19] «Трубопроводы для воды под давлением из полибутилена (Poly-B)» (PDF) . Муниципальные дела.alberta.ca . Правительство Альберты. 6 января 2012 г. Проверено 9 сентября 2019 г.

[20] «Информация для владельцев новых домов с водопроводными трубами из полибутилена» (PDF) . commerce.wa.gov.au . 21 марта 2023 г. Архивировано (PDF) из оригинала 12 ноября 2023 г. . Проверено 12 ноября 2023 г.

[21] Батайтис, Дамиан. «Комплексное руководство по проблемам и решениям полибутиленовых труб в Австралии» . Мастер обнаружения утечек . Архивировано из оригинала 12 ноября 2023 года . Проверено 12 ноября 2023 г.

[22] Причина неисправности полибутиленовых труб и ацеталевых фитингов http://www.polybutylene.com/poly.html

[PropEx-23] «Полибутиленовые трубы» . PropEx.com . Архивировано из оригинала 29 августа 2015 г. Проверено 17 июля 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]