Полипропилен и ультрафиолет

Ищем под землей и огреваем трубы ПНД

Одной из отличительных характеристик полиэтилена низкого давления можно с уверенностью назвать изменение формы с помощью высокой температуры. Выпрямить трубу ПНД после транспортировки или неправильного хранения можно путем частичного нагрева. И это обстоятельство значительно облегчает установку и в некоторых случаях позволяет сэкономить на приобретении дополнительных материалов.

Методы выпрямления

Есть несколько способов выпрямить трубу ПНД из бухты или после тепловой деформации, что бы вернуть ее к исходному состоянию своими силами:

  • Нагревание на солнце;
  • Использовать в качестве нагревающего элемента горячую воду, песок или другие сыпучие материалы;
  • Строительный фен является наиболее доступным вариантом;
  • Также возможно применение формовочной машины;
  • С помощью газовой горелки.

Эти методы более подробно рассмотрим ниже.

Распрямление под солнечными лучами

Свойства ПНД таковы что под прямым воздействием лучей солнца материал становится более податливым и гибким, позволяя легко менять свою форму.


Выпрямление трубы на солнце

Алгоритм действий следующий:

  1. Размотать нужное количество ПНД трубы из бухты;
  2. Расправить трубу и выложить, так что бы на материал постоянно воздействовали прямые солнечные лучи;
  3. Оставить трубу в таком положении примерно на 10 часов. За это время материал станет податливым и гибким;
  4. После этого производим выпрямление и надежно фиксируем материал в таком положении. Фиксацию можно провести, например, с помощью брусков;
  5. В завершении необходимо полностью остудить конструкцию. Этот процесс займет не менее 24-х часов.

Весть процесс выпрямления на видео:

Нагревание горячей водой или песком

Если же время года или погодные условия не позволяют воспользоваться первым способом, то можно выровнять трубу ПНД способом, применяемым на производстве, а именно нагревом горячей водой. В производственных цехах в большие резервуары с водой нужной температуры погружают всю бухту целиком, а в домашних условиях необходимо предварительно отрезать предназначенные для спрямления участки.

Метод применим только для труб ПНД диаметром до 50 мм.

  1. Залить в трубу воду, подогретую до температуры равной 90 градусов.
  2. Возможен так же вариант с применением соли или песка. Для этого в духовке необходимо нагреть соль (песок) до 90 градусов. Затем используя металлическую лейку и поместить соль (песок) в трубу. Важно вовремя извлечь сыпучие материалы, извлекать их следует через 4 часа.
  3. Прогреть до небольшого размягчения.
  4. Вручную расправить, и дать остыть, предварительно зафиксировав в правильном положении.
  5. Освободить отрезок от жидкости или песка.

Важно! Следует проводить работы в перчатках с термозащитой, они помогут избежать ожогов.

Наиболее доступный вариант – строительный фен


Нагрев строительным феном

Для начала необходимо сделать из древесноволокнистой плиты или толстой фанеры оправу, на которую будет ставиться труба для выпрямления. В домашних условиях эту операцию удобнее проводить с напарником. Он потребуется что бы расправить трубу ПНД пока вы будете выполнять нагрев. Нужно соблюдать следующую последовательность действий:

  1. Строительным феном нагреть заготовку;
  2. Заготовку нужно постоянно вращать для равномерного нагрева;
  3. Доведенное до нужной температуры изделие положить на подготовленную ранее оправу из ДВП или фанеры;
  4. Далее осторожно придать трубе нужную форму, закрепить ее в данном положении и оставить остывать;
  5. Затем достать остывшую заготовку.

Требуется внимательно следить за процессом работы с заготовкой, чтобы не допустить перегрева или же напротив недостаточного нагрева, поскольку в обоих случаях заготовка будет испорчена и трубу придется ремонтировать.

Недостаточный нагрев произойдет, если держать фен слишком далеко. Если же поднести фен слишком близко, то существует вероятность расплавления заготовки либо ее возгорания. Поэтому при работе со строительным феном следует соблюдать технику безопасности.

Защита полипропиленовых труб от ультрафиолета

Полипропиленовые трубы отличаются своей прочностью и долговечностью, и именно их чаще всего используют для созданий различных коммуникаций. Но, несмотря на свои отличные характеристики, полипропилен может разрушаться, причем совершенно незаметно, ультрафиолетом. Существует ли защита полипропиленовых труб от ультрафиолета? Защитить их можно, но можно купить такие трубы, которые уже защищены от этого фактора.

Как ультрафиолет влияет на полипропиленовые трубы?

Влияние ультрафиолета на полипропиленовые трубы состоит в том, что он вторгается в молекулярную структуру полипропилена и как бы «ломает» ее, дробит на части «длинные» молекулы и поэтому создаются новые соединения. Образовывается молекулярная неразбериха, а сам материал становится стекловидным и хрупким. Хоть он и держит еще давление, но к механическим нагрузкам становится очень чувствительным. Полипропилен может разрушиться от самого минимального механического воздействия, даже от давления воды. В местах дефектов поверхности начинается растрескивание и этот процесс необратим. Полипропилен не тянется и появившиеся очаги напряжение компенсировать не может. Как долго труба будет разрушаться, предсказать довольно трудно.

Правильный выбор труб

1. При покупке труб выбирайте те конструкции, которые от ультрафиолета уже защищены. Но спрашивать продавца об этом бесполезно, тут нужно иметь свои знания по этому поводу.

2. Теоретически все полипропиленовые трубы должны быть защищены от ультрафиолета. Но существует два метода добавления такого защитного слоя. Первый способ заключается в нанесении на поверхность трубы с одной ее стороны специальной защитной пленки. Она быстро оттолкнет излучение и действительно защитит изделие.

3. Второй метод – это добавка специальных защитных смесей от ультрафиолета в раствор при изготовлении труб. Но понять это с первого взгляда невозможно. Да и добавляют их в раствор вообще, об этом никто не знает.

Также читайте: Технология производства полипропиленовых труб

4. Как же отличить эти трубы и узнать, что они действительно защищены? Достаточно взглянуть на ценник. Трубы, имеющие защитную пленку дороже, чем те изделия, которые обработаны вторым способом. Также на изделиях первого типа есть гравировка производителя и на той стороне, где нанесена пленка, есть специальная метка. А на трубах второго типа такой метки нет.

Как защитить трубы от ультрафиолета самостоятельно

1. Нужно учитывать, что ультрафиолет проникает в любое место. Поэтому не рекомендуется прокладывать трубы из полипропилена в открытой надземной проводке.

2. Ультрафиолет отталкивает фольга. Экранизация фольгой защитит трубу от проникновения воздуха и ультрафиолета.

3. Трубы можно замуровать в стены. Но специалисты это делать не советуют, так как замурованная труба скорее разрушится. Также в такой конструкции тяжелей определить возможную протечку. И если что-то случится, придется ломать стены.

ПНД труба: диаметры

В большинстве случаев изделия из ПНД применяются для обеспечения защиты кабелей при их размещении в грунте, а также для прокладки канализационных сетей и создания систем водостока. Говоря другими словами, они могут использоваться в тех сферах, где отсутствует напор жидкости и не требуется перемещение газов.

На характеристики полиэтиленовых труб большое влияние оказывает диаметр изделия. Его величина определяет пропускную способность, а кроме этого максимальный объем проложенных труб и гибкость продукции.

К числу изделий большого размера принято относить продукцию ПНД диаметром 110 мм и 160 мм. Основное, для чего она используется, — отведение стоков канализации, а также укладка кабеля под дорогой. Изделия с малым диаметром применяются в тех случаях, когда возникает потребность проложить провода в доме или в грунте.

Распространенные диаметры

Заводская маркировка выполняется по наружному диаметру изделий. Именно на него следует ориентироваться. Большинство производителей выпускают трубные изделия из полиэтилена низкого давления с диаметром, который варьируется от 20 до 160 мм. Продукцию с какой толщины стенки выбрать, этот вопрос потребитель решает в зависимости от того, нужны ему технические изделия или требуются трубы для питьевой воды. В том случае, если неизвестен точный размер, тогда можно ориентироваться на наиболее распространенные диаметры:

  • Трубы небольшого диаметра. К их числу относятся изделия, у которых этот параметр варьируется от 20 до 63 мм. Они применяются главным образом для прокладывания электрокабеля в домах;
  • Изделия из ПНД с диаметром от 50 до 75 мм. Они используются главным образом для отвода стоков от ванны, стиральной машины и другой сантехники. Что касается применения с целью изоляции кабеля, то такие трубы могут использоваться для обеспечения защиты фонарных столбов, а также применяться для прокладки проводов вдоль дороги;
  • Среди всего ассортимента продукции из ПНД самым распространенным диаметром является 110мм. Изделия с таким параметром используются главным образом для создания сетей канализования вод, а также отведения стоков от унитазов. Не менее популярны трубы этого диаметра и при выполнении работ по устройству электрических и оптоволоконных магистралей;

Трубы из полиэтилена с диаметром от 160 мм специалисты рекомендуют применять в домах высотой более 5 этажей для устройства канализации. Помимо этого, такая продукция может использоваться для прокладки кабеля в грунте, в том числе и под дорогами.

Трубы ПНД для питьевой воды

Еще несколько десятилетий назад при прокладке водопровода активно использовались бетонные и металлические трубы. Сегодня же их можно считать пережитком прошлого, поскольку все активнее применяются водопроводные изделия из полиэтилена низкого давления, которые являются более надежными и долговечными.

Читайте также  Ошибки при пайке полипропиленовых труб

Их широкая распространенность не должна удивлять, поскольку для этой продукции характерны такие качества, как простота монтажных работ, возможность для бесканальной прокладки и доказанная долговечность эксплуатации наряду с невысокой стоимостью продукции. Отметим, что такие достоинства имеют не только трубы для питьевой воды, но и продукция, предназначенная для технических целей. Благодаря всем этим положительным моментам использование изделий из полиэтилена низкого давления при прокладке систем водоснабжения является выгодным, причём не только по стоимости, но и по времени выполнения работ.

Для прокладки водопровода чаще всего используются полиэтиленовые изделия. Наиболее популярными марками этой продукции являются следующие: ПЭ63, ПЭ80, ПЭ100. Присутствующие буквы означают материал изготовления — полиэтилен. При выборе продукции необходимо ориентироваться не только на цену, но и обращать внимание на марку продукции. Чем она выше, тем более высокими характеристиками обладает продукция и тем выше толщина стенки.

Изделия из ПНД при работах по созданию систем водоснабжения используются главным образом для напорного водоснабжения.

Самые разные способы могут применяться для соединения полиэтиленовых труб для водопровода. Здесь все во многом определяется полевыми условиями, а также особенностями эксплуатации этой продукции. Если говорить о самом распространенном соединение изделий из ПНД, то это сварка встык. Данный способ является наиболее доступным и используется в случаях, когда необходимо соединить изделия с большим количеством стыков. При прокладке труб с диаметром до 110 мм при небольшом количестве стыков от этого способа отказываются и применяют компрессионные фитинги. Они активно используются в коттеджном строительстве.

​Как ультрафиолетовые лучи воздействуют на полипропиленовые мешки

Основной источник ультрафиолетового излучения – Солнце, также ультрафиолет исходит от некоторых видов ламп. И в первом, и во втором случаях это серьезная опасность для полипропиленовой ткани. Именно поэтому специалисты не рекомендуют оставлять мешки из полипропилена на открытой местности под воздействием прямых солнечных лучей. Лучше размещать тару или в помещении, или под навесом.

Какие негативные последствия от воздействия ультрафиолетовых лучей?

Многие полимеры под действием ультрафиолетовых лучей деградируют, теряют свои изначальные технические и эксплуатационные свойства. Полипропилен – не исключение. Если полипропиленовый мешок долго находится под открытым небом, его ждут следующие проблемы:

  • потускнение поверхности, выгорание цвета, утрата яркости (особенно это касается цветных изделий);
  • частичная потеря полипропиленом прочностных характеристик, что приводит к разрывам, повреждениям;
  • серьезное разрушение полотна, что делает изделие непригодным для дальнейшего использования.

Ультрафиолет заметно ускоряет термоокислительные и фотохимические процессы, что приводит к сокращению срока службы полипропилена. Даже кратковременное нахождение полипропиленовых мешков под солнцем способствует тому, что материал становится более хрупким. При сравнительно высокой температуре воздуха этот процесс ускоряется, потому летние месяцы наиболее опасные для ПП.

Интересные факты о воздействии ультрафиолета

Ученые доказали ряд фактов, связанных с воздействием ультрафиолета на различные предметы и поверхности, включая полипропиленовую ткань. Особое внимание уделяется интенсивности этого воздействия. Например, при небольшой облачности процент излучения УФ составляет примерно 90%. Если вы размещаете полипропиленовые мешки без дополнительной защиты, полагаясь на облачность, это ошибка. Ультрафиолет будет практически так же разрушать структуру ПП, как и при ясном небе.

Интересный факт заключается в том, что снег отражает до 80% излучения ультрафиолета. В зимнее время полипропиленовые мешки также требуют защиты, особенно если они размещаются просто на снегу. Белый песок отражает приблизительно 15% излучения солнечных лучей, потому на песке (например, на пляже) складировать тару также нежелательно. Еще один момент: при подъеме предмета на каждые 300 м воздействие солнечных лучей усиливается приблизительно на 4%. Это нужно учитывать при длительном размещении сыпучих строительных материалов или строительного мусора на площадках, особенно при высотном строительстве.

Еще одно ошибочное мнение заключается в следующем: если разместить полипропиленовые мешки в тени, то им не страшны солнечные лучи. Да, тень значительно уменьшает уровень ультрафиолета, но только на 50%. Соответственно, тень – это еще не гарантия того, что структура полипропилена сохранится в изначальном состоянии.

Кстати, тара, расположенная в помещении, подвергается воздействию ультрафиолета в 5-10 раз меньше, чем изделия, находящиеся вне помещения. И последнее: около 60% от общего количества солнечных лучей воздействует на окружающие предметы в период с 10:00 до 14:00.

Как защитить полипропилен от ультрафиолета?

Единственный эффективный способ защитить полипропиленовую ткань – добавить в процессе производства специальные добавки – светостабилизаторы. Они предотвращают деструкцию (разрушение) под действием УФ. Распространенными разновидностями стабилизаторов считаются соединения никеля, органические амины, соединения бензофенонов и пр. 20% активного вещества в добавке сделает изделие из полипропилена стойким к солнечным лучам. Чем меньше процент, тем меньше прослужит полипропиленовый мешок под воздействием ультрафиолета.

Дозировка светостабилизатора зависит от нескольких факторов, среди которых особого внимания заслуживает:

  • марка используемого полипропилена;
  • наличие в составе дополнительных красителей и наполнителей;
  • интенсивность ультрафиолетового излучения в регионе;
  • требуемое количество времени стойкости ПП к солнечным лучам.

Также хотим обратить ваше внимание, что использование светостабилизаторов – это не стопроцентная защита ПП. Под понятием «ультрафиолетовая стабилизация», как правило, понимается следующий момент: изделие на протяжении указанного срока под воздействием УФ не потеряет более 50% изначального запаса прочности.

Проконсультироваться по этому вопросу можно или на сайте компании ООО «ВИАЛ», или позвонив нам по телефону (044) 223-0-225. При необходимости мы опишем особенности производственного процесса, наглядно продемонстрируем всем желающим основные этапы производства, в том числе и придание мешку УФ стабилизирующих свойств.

Полипропилен и ультрафиолет

Быть ретроградом — плохо. Но стоит ли идти на поводу у прогресса и, следуя моде, пользоваться тем, что актуально здесь и сейчас? Думаем, правильным будет критический подход. Это касается многих сфер жизни современного человека — в том числе и бытовой.

В последнее время популярно мнение, что стальные трубы для систем отопления и водоснабжения — прошлый век. А будущее — за полипропиленом и только за ним. Главный аргумент — этот материал прост в сборке и не требует большого количества резьбовых соединений. По старой русской традиции «у соседа лучше» люди толпами бегут менять стальные системы на полипропиленовые. Что ж, давайте разбираться.

Мифы о полипропилене — ищем правду

Миф первый.

«Полипропилен универсален. Подходит для монтажа систем водоснабжения и отопления на любом объекте».

Это не так. Трубами из полипропилена могут без опаски пользоваться владельцы частных домов, которые самостоятельно выставляют параметры давления и температуры в системах, а также жильцы многоквартирных домов, где полипропилен внесен в проект. В остальных случаях прокладка труб из этого материала — определенный риск.

Многое в эксплуатации труб зависит от параметров температуры и давления. Их регулирует чаще всего система централизованного отопления (обеспечивает до 70-95 % жилого фонда РФ). Как известно, работа системы связана с перебоями в подаче теплоносителей — то сезонные катаклизмы, то испытания тепловых трасс. Как это сказывается на трубах? При росте давления резко падает срок службы полипропиленовых труб. Если при давлении 1-2 атмосферы трубы прослужат более 50 лет, то при 10-12 атмосферах, что бывает характерно для системы централизованного отопления, срок снижается до 5-10 лет.

Читайте также  Заземление для бани своими руками

С температурой история еще сложнее, для полипропилена она не должна превышать 75. 80 °C. Но для однотрубной системы допустима температура теплоносителя 105 °C, согласно СНиП. То есть трубы попросту не выдержат.

Идем дальше. Полипропилен чувствителен к внешним высоким температурам и не подходят для пожароопасных помещений. Чувствителен он и к ультрафиолету и не годится для прокладки внешнего водопровода, например, на садовом участке. При воздействии солнечного света полипропилен разрушается долго, но и дом строят не на 2-3 года.

Миф второй.

«Полипропилен — самый прочный материал».

Смотря о чем мы говорим. Полипропиленовые трубы обладают высокой химической стойкостью и хороши тем, что при деформации не рассыпаются. Тем не менее, они весьма уязвимы к ударам и гидроударам, механическим нагрузкам. При работе с такими трубами обращают пристальное внимание на производителя и качество материала. Часто на рынке встречаются тонкостенные трубы, которые не выдерживают никакой критики и при любом неловком движении прорезаются насквозь.

Кроме того, на строительном объекте всегда есть риск повредить материалы. Банальный кирпич может упасть сверху или тяжелый инструмент. И если стальным трубам ничего не будет, то полипропиленовые прикажут долго жить.

Полипропилен имеет низкую конструкционную жесткость, поэтому трубы в системе иногда провисают. Картинка уже не выглядит так аккуратно, как сразу после сварки и монтажа, и свидетельствует о поломке.

Миф третий — самый главный.

«Простая сборка и установка по сравнению со стальными трубами».

Главная претензия к стальным трубам — долгая трудоемкая сборка. Для сварки труб нужны соответствующие навыки и оборудование. Однако их можно собрать резьбовыми соединениями. Раньше — до прихода на рынок герметиков нового поколения — для уплотнения резьбы и сборки соединений использовали льняную прядь или ФУМ-ленту. Технология нанесения требовала специальных знаний и опыта.

Современные герметики — анаэробные гели или сантехнические полимерные нити — наносят в течение нескольких минут. Они просты в применении и доступны не только профессионалам, но и мастерам-любителям. Достаточно прочитать инструкцию.

Между временем сборки системы из стали и полипропилена уже стоит знак равенства. Тем более что полипропиленовые трубы не гнутся и для их монтажа также используются фитинги.

Интересно, что установка труб из полипропилена напрямую связана с таким понятием, как личная ответственность жильца.

Сталь заложена в проекты примерно 90% жилого фонда России. В квартирах установлены стальные трубы для систем отопления, водо- и газоснабжения.

При замене, например, стальных стояков водоснабжения на полипропиленовые, все проблемы, которые могут возникнуть во время эксплуатации — течь или разрыв трубы и последствия — решает собственник квартиры за свой счет. Стояки водоснабжения — общее домовое имущество. Их замену на аналогичные управляющая компания должна проводить бесплатно. Она же несет ответственность за качество и прочность стояков.

Трубы из полипропилена — альтернатива, но не замена стальным. Не будем забывать, что рынок России огромен и неоднороден. Не везде для потребителей доступны элементы, с помощью которых качественно собирают систему, а качество работ подрядчиков может желать лучшего. Часто бригада, работающая со сваркой стальных труб может обладать гораздо большей компетентностью, чем ремонтный рабочий, который вчера Вам устанавливал розетки, а сегодня берется развести трубопровод. Поэтому действовать «по старинке» в целях сделать свое жилье комфортным и безопасным — не ретроградство, а разумный подход.

Если вы все таки решили устанавливать полипропиленовые трубы в своем доме, тогда не забудьте позаботиться о надежной герметизации! Для этого вам пригодится уплотнительная нить — незаменимый помощник для полипропиленовых резьбовых соединений. Купить ее можно у нас на сайте!

Полипропилен и ультрафиолет

Полипропилен применяется во многих областях: в производстве плёнок (особенно упаковочных), тары, труб, деталей технической аппаратуры, в качестве электроизоляционного материала, в строительстве и так далее. Однако при воздействии УФ-излучения полипропилен теряет свои эксплуатационные характеристики [7] вследствие развития процессов фотодеградации [5]. Поэтому для стабилизации полимера применяются различные УФ-абсорберы (УФ-фильтры) – как органические [2,6], так и неорганические: дисперсные металлические, керамические частицы, углеродные нанотрубки и волокна [4,3].

Для оценки степени фотодеградации полипропилена и композитов на его основе главным инструментом является ИК-спектроскопия. При деградации полимера происходит разрыв химических связей и окисление материала. Данные процессы находят свое отражение на
ИК-спектрах. По числу и положению пиков в ИК-спектрах поглощения можно судить о природе вещества (качественный анализ), а по интенсивности полос поглощения – о количестве вещества (количественный анализ) [1], а, следовательно, и оценить степень деградации материала.

Также о развитии процессов фотодеградации полимера можно судить по изменению структуры поверхности, подвергшейся облучению УФ. Это отражается на изменении краевого угла смачивания.

В данной работе методами ИК-спектроскопии и измерения краевого угла смачивания исследовался полипропилен, стабилизированный различными УФ-абсорберами.

2. Материалы и методика эксперимента

В качестве исходных материалов и наполнителей были использованы: полипропилен, низковязкий (ТУ 214535465768); многослойные углеродные нанотрубки диаметром не более 30 нм и длиной не более 5 мм; высокомодульное углеродное волоконо, марки ВМН-4; гексагональный нитрид бора.

Образцы с различной массовой долей наполнителя в полимерной матрице были получены из исходных материалов методом экструзионного перемешивания.

В качестве метода для исследования изменения молекулярной структуры полимерных композитов под действием ультрафиолетового излучения использовалась ИК-Фурье спектрометрия. Съемка спектров проводилась на спектрометре Thermo Nicolet 380 с приставкой для реализации метода нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) Smart iTR с алмазным кристаллом. Съемка велась с разрешением 4 см-1, анализируемая область находилась в диапазоне 4000-650 см -1. Каждый спектр получен путем усреднения 32 проходов зеркала спектрометра. Спектр сравнения снимался перед съемкой каждого образца.

Для исследования изменения поверхности экспериментальных полимерных композитов под действием ультрафиолетового излучения использовался метод определения краевого угла смачивания дистиллированной водой. Измерения краевого угла смачивания проводятся при помощи системы анализа формы капли KRÜSS EasyDrop DSA20. Для расчета краевого угла смачивания использовался метод Юнга – Лапласа. В данном методе оценивается полный контур капли; при подборе учитывается не только межфазные взаимодействия, которые определяют контур капли, но и то, что капля не разрушается за счет веса жидкости. После успешного подбора уравнения Юнга – Лапласа определяется краевой угол смачивания как наклон касательной в точке касания трех фаз.

3. Результаты и их обсуждение

3.1. Результаты исследований изменения молекулярной структуры полимерных композитов

На спектре полипропилена без наполнителя (рисунок 1) присутствуют все характерные для данного полимера линии. В первую очередь это линии колебаний атомов водорода в функциональных группах CH3 и CH2. Линии в области волновых чисел 2498 см-1 и 2866 см-1 отвечают за асимметричные и симметричные валентные колебания метильной группы (CH3), а линии 1450 см-1 и 1375 см-1 в свою очередь обусловлены изгибными симметричными и асимметричными колебаниями той же группы. Линии 2916 см-1 и 2837 см-1 относят к линиям валентных колебаний метиленовых групп (CH2). Полосы на волновых числах 1116 см-1,
998 см-1, 974 см-1, 900 см-1, 841 см-1 и 809 см-1 принято относить к полосам регулярности, то есть к линиям, обусловленным областями регулярности полимера, также их иногда называют полосами кристалличности. Стоит отметить присутствие линии малой интенсивности в области 1735 см-1, которую следует относить к колебаниям связи C=O, что может быть связано с незначительным окислением полипропилена в процессе прессования. На спектре также присутствуют полосы, отвечающие за образование двойных связей C=C
(1650-1600 см-1), возникших после облучения образца УФ-излучением. Ко всему прочему, именно этот образец характеризуются максимальной интенсивностью линии C=O.

Рисунок 1. ИК спектры полипропилена после испытаний устойчивости к ультрафиолетовому излучению

В результате воздействия УФ-излучения на композиты, наполненные нитридом бора, образуются связи C=O (1735-1710 см-1) различной природы (альдегидной, кетонной, эфирной). На спектрах облученных УФ-излучением образцов чистого полипропилена и полипропилена, содержащего 40 % и 25 % нитрида бора, присутствуют полосы, как правило, отвечающие за образование двойных связей C=C (1650-1600 см-1). Полосы регулярности (кристалличности) в области волновых чисел 1300-900 см-1 на образцах полимерных композитов, подвергнутых УФ-облучению, заметно уширены, что говорит о частичной деградации кристаллической структуры полипропилена. Однако с увеличением степени наполнения полимерных композиционных материалов гексагональным нитридом бором деградация кристаллической структуры полипропилена уменьшается. УФ-воздействие также привело к повышению гидрофильности поверхности образцов, что выражается в присутствии широкой линии гидроксогруппы в области 3000 см-1.

Читайте также  Удлинение полипропиленовых труб при нагреве на метр

Рисунок 2. ИК спектры полимерного композита на основе полипропилена с 25 % (масс.) нитрида бора гексагонального после испытаний устойчивости к ультрафиолетовому излучению

Спектры же полипропилена, наполненного 20 % (масс.) смесью углеродных волокон и нанотрубок до и после испытаний, практически не отличаются друг от друга, в первую очередь это вызвано искажением спектра в виду сильного поглощения ИК-излучения углеродной составляющей материала.

На основании полученных данных, можно судить о наличии в образцах композитов на основе полипропилена, углеродного волокна ВМН-4 и углеродных нанотрубок малого количества связей C=O, в виду присутствия пика в области 1730 см-1, однако, достоверно судить о количестве данных связей в образцах не представляется возможным в связи с искажениями спектров.

3.2. Результаты исследования изменения поверхности полимерных композитов

В таблице 1 представлены результаты исследования изменения поверхности экспериментальных образцов полимерных композитов, наполненных нитридом бора гексагональным. Анализ результатов позволяет сделать вывод о том, что наполнение полипропилена нитридом бора гексагональным повышает устойчивость поверхности полимерных композитов к ультрафиолетовому излучению. Увеличение степени наполнения приводит к меньшей деградации поверхности, проявляющейся в увеличении гидрофильности, что хорошо согласуется с результатами исследования изменения молекулярной структуры экспериментальных образцов полимерных композитов.

Таблица 1. Результаты изменения краевого угла смачивания поверхности полимерных композитов, наполненных нитридом бором гексагональным вследствие испытания устойчивости к ультрафиолетовому излучению

Пластиковые материалы под УФ-прожектором

В то время как воздействие ультрафиолета может оказывать негативное влияние на полимерные материалы, при правильном применении его можно использовать для соединения пластмасс или для защиты пластиковых изделий.

Большинство пластиков разлагаются на открытом воздухе под воздействием солнечного света, воздуха, тепла и влаги. Разрушение может проявляться в виде изменений физических и механических свойств, стабильности размеров, обесцвечивания, эрозии поверхности, потери блеска и / или увеличения мутности, как правило, вследствие окисления и расщепления полимерных цепей. Из-за различий в поглощении света и химии алифатические полимеры, такие как полиэтилен (LLDPE) и полипропилен (PP) значительно отличаются характеристиками разложения по сравнению с ароматическими полимерами, такими как поликарбонат (PC) и сложные полиэфиры.

Солнечный свет несет в себе значительную ультрафиолетовую составляющую, а пластмассы часто используются для наружных работ (таких как архитектурное остекление и интерьеры общественного транспорта). Некоторые пластики, такие как акрил, фторопласт и полиэфиримид, по своей природе устойчивы к ультрафиолетовому излучению.

Стандартный поликарбонат не подходит для длительного воздействия УФ-излучения. Чтобы преодолеть это, можно добавить УФ-стабилизаторы к основному материалу. Листы из поликарбоната могут иметь анти-УФ слой, добавленный в качестве специального покрытия или методом соэкструзии для повышения устойчивости к атмосферным воздействиям. Полипропилен (РР) также не подходит для производства продуктов, которые требуют длительного воздействия солнечного света.

Устойчивость некоторых пластиков к атмосферным воздействиям может быть улучшена путем добавления УФ-стабилизаторов для защиты основного полимера. Ультрафиолетовые стабилизаторы в пластмассах обычно действуют, поглощая ультрафиолетовое излучение и рассеивая энергию как низкоуровневое тепло. Используемые химические вещества похожи на те, что содержатся в солнцезащитных средствах, которые защищают кожу от воздействия ультрафиолета. Они часто используются в пластике, включая косметическую упаковку и пленки. Но именно ультрафиолетовое излучение с коротковолновым излучением (УФ-С) обладает большей энергией и наиболее вероятно влияет на пластики (этот тип также используется для облучения, дезинфекции и стерилизации). Однако, в отличие от длинноволнового ультрафиолетового излучения, коротковолновое ультрафиолетовое излучение ослабляется быстрее и не может проходить через обычное стекло или большинство пластиков, поэтому вызываемые им эффекты концентрируются на поверхности.

Тестирование устойчивости к УФ

Индустрия пластмасс стоит перед реальным вызовом — научиться прогнозировать долговечность продукта в зависимости от условий, в которых он будет находиться в течение срока службы. Производители пластикового сырья, производители оборудования и специализированные испытательные лаборатории пытаются смоделировать агрессивное воздействие окружающей среды с помощью ускоренных испытаний на старение. Помимо механического воздействия, вибрации или химических воздействий во время продолжительного использования, продукт также может подвергаться воздействию температуры, влажности и солнечного света.

Климатические камеры для ускоренного атмосферного старения типовые: применяют процедуры охлаждения и нагрева, циклы влажного тепла, и циклы влажности. Также существуют стандартные сроки продолжительности ускоренного атмосферного старения, но часто эти стандарты не оправдывают ожиданий, и до сих пор нет адекватного моделирования воздействия дождя и ветра на внешний вид поверхности.

Поэтому современная практика пытается адаптировать длительность испытаний и агрессивность экстремальных температур к требованиям по срокам службы конечного продукта. Например, в автомобилестроении каждый производитель автомобилей имеет свои собственные стандарты для моделирования поведения деталей, которые могут быть подвержены экстремальным температурам и радиационному воздействию. Учитывается даже расположение таких деталей внутри кабины автомобиля.

Использование УФ для склеивания

Ультрафиолетовый свет также может быть применен при обработке материалов. Светоотвердевающие материалы используются в качестве адгезивов (в основном для стекла, пластика, металла и керамики), однородных покрытий для электроники и в качестве декора, герметиков для электроники, особенно в гибких контурах, герметиках, маскирующих материалах и прокладках для защиты от влаги.

Светоотвердевающие клеи становятся твердыми за считанные секунды при воздействии длинноволнового ультрафиолета и / или видимого света. Они оптимизируют скорость сборки, увеличивают пропускную способность продукта и обеспечивают 100% поточный контроль. Они подходят для склеивания пластиков, металлов, стекла и других материалов. Также находят множество применений в электронике, сборке медицинских приборов, авиакосмической промышленности, оптоэлектронике, оптике, автомобильных и электронных дисплеях.

Оборудование для светоотвердевания включает в себя точечные светильники (для небольших площадей), прожекторные лампы (для больших площадей) и конвейеры (для крупномасштабного производства). Радиометры используются для измерения интенсивности света.

Светоотверждаемые материалы (LCM), используемые в качестве адгезивов, обычно представляют собой однокомпонентные смеси олигомеров, мономеров, фотоинициаторов и модификаторов (модификаторы твердости, красители, флуоресцентные агенты, загустители, смачивающие агенты и т. Д.). Более 95% LCM в диапазоне Intertronics Dymax составляют акрилаты (уретановая основа с акриловой функциональной группой). Баланс представляют собой катионные эпоксидные смолы. Эти акрилаты и катионные эпоксидные смолы, помимо того, что они являются светоотверждаемыми, значительно отличаются от традиционных акриловых и эпоксидных смол. Эти два химических материала также во многом отличаются друг от друга.
В последнее время светодиоды используются для отверждения клеев, покрытий и средств для временной маскировки. Они оптимизированы для использования с лампами УФ-отверждения, изготовленными со светодиодами, что может представлять собой значительные преимущества по сравнению с обычными системами УФ-отверждения ламп. Эти преимущества включают в себя:
• более низкие температуры отверждения
• снижение интенсивности со временем
• более последовательные результаты лечения
• снижение энергопотребления
• снижение затрат

Тем не менее, УФ-лампы на основе светодиодов обеспечивают специфический ультрафиолетовый свет с узкой полосой пропускания, который не всегда оптимален для клеев, которые были разработаны для реакции на ультрафиолетовые лампы широкого спектра действия. Поэтому уникальные клеи были специально разработаны или испытаны для отверждения с помощью светодиодных УФ-ламп. Они варьируются от высоких до сверхбыстрых скоростей отверждения, чтобы приспособиться к конкретным потребностям медицинского оборудования, электроники и промышленной сборки.