Polybutylen - Polybutylene
![]() | |
Jména | |
---|---|
Ostatní jména polybuten-1, poly (1-buten), PB-1 | |
Identifikátory | |
ChemSpider |
|
Informační karta ECHA | 100.111.056 ![]() |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
Vlastnosti | |
(C4H8)n | |
Hustota | 0,95 g / cm3[1] |
Bod tání | 135 ° C (275 ° F; 408 K)[1] |
Související sloučeniny | |
Související sloučeniny | 1-buten (monomer) |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
![]() ![]() ![]() | |
Reference Infoboxu | |
Polybutylen (polybuten-1, poly (1-buten), PB-1) je polyolefin nebo nasycený polymer s chemickým vzorcem (C4H8)n. To by nemělo být zaměňováno s polybuten, s nízkou molekulovou hmotností oligomer.
Polybutylen vyrábí společnost polymerace z 1-buten pomocí podporovaných Ziegler – Natta katalyzátory. PB-1 je vysokomolekulární, lineární, izotaktický, a semikrystalický polymer. PB-1 kombinuje typické vlastnosti konvenčních polyolefiny s určitými vlastnostmi technických polymerů.
PB-1, pokud je aplikován jako čistý nebo vyztužený pryskyřice, může nahradit materiály jako kov, pryž a technické polymery. Synergicky se také používá jako prvek směsi k úpravě charakteristik jiných polyolefinů polypropylen a polyethylen. Díky svým specifickým vlastnostem se používá hlavně v tlakových potrubích, flexibilních obalech, ohřívačích vody, směsných a tavných lepidlech.
Syntéza
Izotaktická PB-1 se syntetizuje komerčně za použití dvou typů heterogenních Ziegler – Natta katalyzátory.[2] První typ katalyzátoru obsahuje dvě složky, pevný předkatalyzátor, 8-krystalickou formu TiCl3a roztok organohlinitého kokatalyzátoru, jako je Al (C.2H5)3. Je podporován druhý typ předkatalyzátoru. Aktivní složkou v katalyzátoru je TiCl4 a nosičem je mikrokrystalický MgCl2. Tyto katalyzátory také obsahují speciální modifikátory, organické sloučeniny patřící do třídy esterů nebo etherů. Předkatalyzátory se aktivují kombinací organohlinitých sloučenin a jiných typů organických nebo organokovových modifikátorů. Dvě nejdůležitější technologické výhody nanesených katalyzátorů jsou vysoká produktivita a vysoký podíl krystalického izotaktického polymeru, který produkují při 70–80 ° C za standardních podmínek polymerace.[3][4][5]
Vlastnosti
Při zahřátí na 190 ° C a vyšší lze PB-1 snadno lisovat, vstřikovat, foukat na duté díly, vytlačovat a svařovat. Nemá tendenci praskat kvůli stresu.[pochybný ] Díky své krystalické struktuře a vysoké molekulové hmotnosti má PB-1 dobrou odolnost proti hydrostatickému tlaku a vykazuje velmi nízké tečení i při zvýšených teplotách.[6] Je flexibilní, dobře odolává nárazu a má dobrou pružnou regeneraci.[2][7]
Izotaktický polybutylen krystalizuje ve třech různých formách. Krystalizací z roztoku se získá forma III s teplotou tání 106,5 ° C. Ochlazením z taveniny se získá forma II, která má teplotu tání 124 ° C a hustotu 0,89 g / cm3. Při pokojové teplotě se spontánně přeměňuje na formu I s teplotou tání 135 ° C a hustotou 0,95 g / cm3.[1]
PB-1 obecně odolává chemikáliím, jako jsou detergenty, oleje, tuky, kyseliny, zásady, alkohol, ketony, alifatické uhlovodíky a horké polární roztoky (včetně vody).[2] Vykazuje nižší odolnost vůči aromatickým a chlorovaným uhlovodíkům i oxidačním kyselinám než jiné polymery, jako např polysulfon a polyamid 6/6.[6] Mezi další vlastnosti patří vynikající odolnost proti oděru za mokra, snadná tekutost taveniny (smykové ředění) a dobrá disperze plnidel. Je kompatibilní s polypropylen, ethylenpropylenové kaučuky a termoplasty elastomery.
Některé vlastnosti:[6]
- Modul pružnosti 290–295 MPa
- Pevnost v tahu 36,5 MPa
- Molekulová hmotnost 725 000 (g / mol)
- Krystalinita 48–55%
- Absorpce vody <0,03%
- Teplota skelného přechodu –25 až –17 ° C [2][6]
- Tepelná vodivost 0,22 W / (m · K)
Oblasti použití
Potrubní systémy
Hlavní použití PB-1 je ve flexibilních tlakových potrubních systémech pro předizolování rozvodů teplé a studené pitné vody dálkové vytápění sítě a systémy povrchového vytápění a chlazení. ISO 15876 definuje výkonnostní požadavky potrubních systémů PB-1.[8] Nejvýraznějšími vlastnostmi jsou svařitelnost, teplotní odolnost, pružnost a odolnost proti vysokému hydrostatickému tlaku. Materiál lze klasifikovat jako PB 125 s minimální požadovanou pevností (MRS) 12,5 MPa. Mezi další vlastnosti patří nízký přenos hluku, nízká lineární tepelná roztažnost, žádná koroze a kalcifikace.
Potrubní systémy PB-1 se v Severní Americe již neprodávají (viz „Skupinové žaloby a odstranění z použití schváleného stavebním zákonem ", níže). Celkový podíl na trhu v Evropě a Asii je poměrně malý, ale potrubní systémy PB-1 v posledních letech vykazují stabilní růst. Na některých domácích trzích, např. Kuvajt, Spojené království, Korea a Španělsko, PB-1 potrubní systémy mají silnou pozici.[7]
Plastové obaly
Několik druhů PB-1 je komerčně dostupných pro různé aplikace a technologie přeměny (foukaný film, litý film, extruzní povlak). Existují dvě hlavní oblasti použití:
- Odizolovatelné snadno otevíratelné obaly, kde se PB-1 používá jako složka směsi převážně v polyethyelenu k přizpůsobení pevnosti a kvality odlupování, zejména v potravinářském spotřebitelském balení a lékařských obalech.
- Snížení iniciační teploty těsnění (SIT) vysokorychlostních balicích fólií na bázi polypropylenu. Mícháním PB-1 do polypropylenu lze dosáhnout teplot svařování až 65 ° C, při zachování širokého těsnícího okénka a dobrých optických vlastností filmu.
Tavná lepidla
PB-1 je kompatibilní s celou řadou lepidlo pryskyřice. Nabízí vysokou soudržnost a přilnavost a pomáhá přizpůsobit „otevřenou dobu“ lepidla (až 30 minut) kvůli jeho pomalé kinetice krystalizace. Zlepšuje tepelnou stabilitu a viskozitu lepidla.[9]
Složení a předsměsi
PB-1 přijímá velmi vysoko plnivo zatížení přes 70%. V kombinaci s nízkou teplotou tání může být použit bezhalogenový zpomalovač hoření kompozity nebo jako masterbatch nosič pro tepelně citlivé pigmenty. PB-1 se snadno disperguje v jiných polyolefinech a při nízké koncentraci působí jako pomocný procesní prostředek snižující točivý moment a / nebo zvyšující výkon.
Další aplikace
Mezi další aplikace patří ohřívače vody pro domácnost, elektrická izolace, kompresní obaly, dráty a kabely, podrážky bot a modifikace polyolefinů (tepelné lepení, zvýšení měkkosti a pružnosti tuhých sloučenin, zvýšení teplotní odolnosti a kompresní sada měkkých sloučenin).
Životní prostředí
Instalatérské a topné systémy vyrobené z PB-1 se používají v Evropě a Asii již více než 30 let. První referenční projekty systémů dálkového vytápění a podlahového vytápění v Německu a Rakousku ze začátku 70. let jsou stále v provozu dodnes.[7]
Jedním příkladem je instalace potrubí PB-1 ve Vídeňském geotermálním projektu (1974), kde je distribuována agresivní geotermální voda při provozní teplotě 54 ° C a tlaku 10 bar. Ostatní materiály potrubí ve stejné instalaci selhaly nebo zkorodovaly a byly mezitím vyměněny.[7]
Mezinárodní normy stanoví minimální požadavky na výkon trubek z PB-1 používaných v horkých vodách. Standardizované metody extrapolace předpovídají životnost více než 50 let při 70 ° C a 10 barech.[7]
Skupinové žaloby a odstranění z použití schváleného stavebním zákonem
Polybutylenové potrubí bylo používáno v několika milionech domů postavených ve Spojených státech od roku 1978 do roku 1997. Problémy s netěsností a prasknutím potrubí vedly k hromadná žaloba, Olej Cox v. Shell, která byla vypořádána za 1 miliardu dolarů.[10][11] Úniky byly spojeny s degradací polybutylenu vystaveného chlorované vodě.[12]
Vodní potrubí z polybutylenu již stavební předpisy USA nepřijímají a byly předmětem[13] hromadných žalob v Kanadě a USA[14][15] Kanadský národní instalatérský zákon z roku 1995 uvádí polybutylenové potrubí jako přijatelné pro použití, s výjimkou recirkulačních vodovodů. Potrubí bylo odstraněno ze seznamu přijatelných pro použití ve vydání normy z roku 2005.[16]
Existují důkazy o tom, že přítomnost chlór a chloramin sloučeniny v komunální vodě (často záměrně přidávané k zpomalení růstu bakterií) způsobí zhoršení vnitřní chemické struktury polybutylenového potrubí a souvisejících acetalových tvarovek.[17] Zdá se, že reakce s chlorovanou vodou je velmi urychlena tahové napětí, a je nejčastěji pozorována u materiálu vystaveného nejvyššímu mechanickému namáhání, například u tvarovek, ostrých ohybů a zalomení. Lokalizované namáhání bělení materiálu obvykle doprovází a předchází rozkladu polymeru. V extrémních případech může tato stresem aktivovaná chemická „koroze“ vést k perforaci a úniku během několika let, ale také nemusí selhat po celá desetiletí. Tvarovky s měkkým těsnicím těsněním mohou poskytovat přiměřenou životnost.[je třeba další vysvětlení ]
Protože dochází k chemické reakci vody s potrubím uvnitř u potrubí je často obtížné posoudit rozsah poškození. Problém může způsobit jak pomalé netěsnosti, tak prasknutí potrubí bez předchozího upozornění. Jediným dlouhodobým řešením je úplná výměna polybutylenového potrubí v celé budově.[18]
Viz také
Reference
- ^ A b C Mark Alger, Mark S. M. Alger (1997). Slovník polymerních věd. Springer. str. 398. ISBN 978-0-412-60870-4.
- ^ A b C d Charles A. Harper (2006). Příručka technologií plastů: kompletní průvodce vlastnostmi a výkonem. McGraw-Hill Professional. str. 17. ISBN 978-0-07-146068-2.
- ^ Hwo, Charles C .; Watkins, Larry K. Laminovaný film se zlepšenou pevností v roztržení, Evropská patentová přihláška EP0459742, datum zveřejnění 12. 4. 1991
- ^ Boo-Deuk Kim et al. (2008) US patent 7 442 489
- ^ Shimizu, Akihiko; Itakura, Keisuke; Otsu, Takayuki; Imoto, Minoru (1969). „Monomer-izomerační polymerace. VI. Izomerizace butenu-2 s TiCl3 nebo Al (C.2H5)3–TiCl3 katalyzátor". Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 7 (11): 3119. doi:10.1002 / pol.1969.150071108.
- ^ A b C d Freeman, Andrew; Mantell, Susan C .; Davidson, Jane H. (2005). "Mechanické vlastnosti polysulfonu, polybutylenu a polyamidu 6/6 v horké chlorované vodě". Solární energie. 79 (6): 624–37. doi:10.1016 / j.solener.2005.07.003.
- ^ A b C d E Polybutylen Archivováno 30. Listopadu 2006 v Wayback Machine
- ^ ISO 15876-1: 2003 iso.org
- ^ T.E. Rolando (1998). Lepidla neobsahující rozpouštědla. str. 35. ISBN 978-1-85957-133-0.
- ^ Hensler, Deborah R .; Pace, Nicholas M .; Dombey-Moore, Bonita; Giddens, Beth; Gross, Jennifer; Moller, Erik K. (2000). „Polybutylenové vodovodní potrubí: Olej Cox v. Shell". V Hensler, Deborah R. (ed.). Dilemata skupinových akcí: sledování veřejných cílů pro soukromý zisk. Santa Monica, CA: RAND Institute for Civil Justice. str.375–98. ISBN 978-0-8330-2601-9.
- ^ Schneider, Martin (21. listopadu 1999). „Opraven problém s potrubím“. Baltimorské slunce.
- ^ Vibien, P .; Couch, J .; Oliphant, K .; Zhou, W .; Zhang, B .; Chudnovsky, A. (2001). „Posuzování výkonnosti materiálu v aplikacích s chlorovanou pitnou vodou“ (PDF). Knižní institut materiálů. 759: 863–72. ISSN 1366-5510. publikováno také jako: Vibien, P .; Couch, J .; Oliphant, K .; Zhou, W .; Zhang, B .; Chudnovsky, A. (2001). „Zkouška odolnosti zesítěného polyetylenového potrubí proti chlóru“. Sborník ANTEC 2001. Boca Raton: CRC Press. 2833–9. ISBN 978-1-58716-098-1.
- ^ Sen o potrubí je pro mnohé noční můrou, Miami Herald - 12. září 1993
- ^ DuPont USA Urovnání kanadských soudních sporů o hromadné žalobě
- ^ Odlehčení úniku potrubí z polybutylenu
- ^ „Potrubí s tlakovou vodou z polybutylenu (Poly-B)“ (PDF). municipalaffairs.alberta.ca. Vláda Alberty. 06.01.2012. Citováno 2019-09-09.
- ^ Příčina selhání polybutylenových trubkových a acetálových tvarovek http://www.polybutylene.com/poly.html
- ^ „Polybutylenové potrubí“. PropEx.com. Archivovány od originál dne 2015-08-29. Citováno 2015-07-17.
Další čtení
- Dunlop, Carson (2003). „Podezřelé spoje na polybutylenovém potrubí“. Zásady domácí inspekce: Instalatérské práce. Chicago: Dearborn Home Inspection Education. str. 84–7. ISBN 978-0-7931-7939-8.
- Příklady instalace potrubních systémů Polybutene-1
- Možnosti výměny polybutenového potrubí.
- Možnosti výměny polybutenového potrubí.
- Zdroj informací o polybutylenu.