Пнд прочность на растяжение

Свойства полиэтилена (ПЭ) имеют широкое многообразие, но особо можно выделить два: высокую химическую стойкость и неспособность вступать в электрохимические реакции, благодаря чему исключается возможность появления коррозии, присущей стали. Далее приведены Свойства полиэтилена, наиболее полно характеризующие полиэтилен как материал, применяемый для изготовления труб и соединительных деталей.

Свойства полиэтилена – Плотность

Свойства полиэтилена во многом определяются его плотностью. В российских и международных стандартах принята следующая классификация ПЭ по группам плотности, кг/м3:

– ПНП (ПВД) – полиэтилен низкой плотности (полиэтилен высокого давления) – 910-925;
– ПСП (ПСД) – полиэтилен средней плотности (полиэтилен среднего давления) – 926-940;
– ПВП (ПНД) – полиэтилен высокой плотности (поли-этилен низкого давления) – 941-965.

Полимеризацией при высоком давлении получают разветвленный ПНП. Полимеризацией при низком давлении различными методами (газофазный, суспензионный, в растворе) получают линейный полиэтилен. При этом за счет введения сополимеров может быть получен ПЭ различной плотности – от 920 до 960 кг/м3.

Гранулы полиэтилена

Отечественные трубные марки ПНД производятся газофазным методом с использованием бутена-1 в качестве сополимера. Полимеризацией при низком давлении может быть получен ПСП. Внешне трубы из ПНД и ПВД ничем не отличаются, поэтому при отсутствии маркировки или паспорта (документа о качестве) на трубы отличить их довольно трудно.

Если имеются два отрезка трубы – из ПНД и ПВД – одного наружного диаметра с одинаковой толщиной стенки, то при приложении равных нагрузок труба из ПНД сплющивается в меньшей степени. Труба из ПНД более твердая, чем труба из ПВД, при проведении по ней ногтем обычно остается малозаметная царапина, тогда как на поверхности трубы из ПВД она более заметна. При ударе о твердую поверхность детали из ПВД издают глухой звук, а детали из ПНД – относительно звонкий звук.

Высокая плотность и монолитность соединения могут быть получены только при сварке деталей из одного вида и марки термопласта. Трубы из ПЭ, ПП или ПБ, сваренные между собой, не образуют прочного соединения и легко разрушаются при механическом воздействии.

Стойкость к климатическому (атмосферному) старению

Полиэтилен чувствителен к ультрафиолетовым лучам и теплу. Под их воздействием изменяются его цвет и механические характеристики, т.е. он становится более твердым и хрупким. Эти изменения происходят не сразу и становятся заметными только после года хранения труб на открытом воздухе, на солнце и в неблагоприятных климатических условиях. Так как трубы укладываются в траншеи, то опасность атмосферного старения полиэтилена становится минимальной.

Свойства полиэтилена – Стойкость к температурным воздействиям

При температурном воздействии, особенно длительном,  полиэтилен в изделии становится более «эластичным», т.е. легко поддающимся деформированию при приложении к нему механических нагрузок. Обычно ПЭ трубы рассчитываются исходя из прочности материала при температуре 20 °С. Если температура ниже этого значения, то проность, как правило, повышается. Это повышение прочности, чаще всего, не учитывается при назначении эксплуатационных параметров трубопровода, но сам факт повышения прочности ПЭ увеличивает коэффициент запаса прочности трубы.

Температура плавления полиэтилена, при которой он переходит из твердого состояния в расплавленное, составляет от 115 до 130 °С. Температура начала размягчения – 110 °С. Температура хрупкости – минус 70 °С.

Свойства полиэтилена – Прочность при растяжении

Значение предела текучести при одноосном растяжении является весьма важной характеристикой ПЭ, т.к. оно указывает о том предельном состоянии материала, по достижении которого в термопласте возникают необратимые деформации. Среднее значение предела текучести ПНП, ПСП и ПВП составляет от 11,0 до 28,0 МПа. Относительное удлинение полиэтилена при пределе текучести составляет 16 %. Разрушающее напряжение – предел прочности при растяжении, составляет более 30,0 МПа.

Относительное удлинение полиэтилена при разрыве

Свойства полиэтилена, значение относительного удлинения при разрыве полиэтилена составляет от 300 до 1000 % при скорости растяжения от 50 до 100 мм/мин и температуре 20 °С. Конкретное значение удлинения при разрыве зависит от скорости растяжения и температуры.

Линейное расширение

Коэффициент линейного расширения полиэтилена в десять раз превышает соответствующий коэффициент для стали. Для полиэтилена он составляет 0,12-0,20 мм/(м-°С), тогда как у стали – 0,011 мм/(м-°С). Это следует учитывать при прокладке трубопроводов из ПЭ труб и соблюдать меры предосторожности.

Релаксационные Свойства полиэтилена

Если ПЭ подвергнуть длительному внешнему воздействию, то со временем внутреннее напряжение ПЭ в изделии уменьшается, т.к. материал как бы адаптируется к новому состоянию – более равновесному.

Свойства полиэтилена – Диффузионная проницаемость

Полиэтилен не является абсолютно герметичным по отношению к диффузионной проницаемости, особенно газов, которая повышается с увеличением температуры. Однако диффузионная проницаемость ПЭ чрезвычайно мала и составляет для газа при давлении до 0,3 МПа – 0,6 м3 на один километр в течение года.

Теплоизоляционные свойства полиэтилена

ППолиэтилен обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Тем не менее, для подземных трубопроводов теплоизоляционные характеристики грунта не менее значимы, чем аналогичные свойства самой полиэтиленовой трубы. Коэффициент теплопроводности полиэтилена составляет в среднем 0,22-0,4 Вт/(м-°С).

Стойкость к химическим веществам полиэтилена

Полиэтилен в изделии обладает хорошей стойкостью к воздействию различных агрессивных химических веществ: азотной кислоты различной концентрации, аммиака (газообразного, сухого, 100%-го, чистого, водного раствора, насыщенного на холоде), технического ацетона, бензина, винной кислоты, любого вина, воды (дистиллированной, деминерализованной, обессоленной, минеральной, морской), солей калия, сжатого воздуха, содержащего масла, солей меди и магния, отходящих газов систем канализации и др., содержащих диоксид углерода, соляную кислоту, диоксид серы, ртуть, сероводород, серу, мочевину, мыльный раствор и пр.

Обладает относительной стойкостью в концентрированной (более 50%) азотной кислоте, бензоле и некоторых других ароматических углеводородах.

Свойства полиэтилена – Горючесть

Свойства полиэтилена при контакте с огнем полиэтилен быстро загорается, плавится и стекает каплями. Пламя при горении – синее, слабосветящееся, с запахом затухающей свечи.

Наиболее опасными токсичными газами, образующимися при сгорании полиэтилена, являются углерода оксид (СО), водорода хлорид (HCI) и углерода диоксид (СО2). Количество СО, выделяющегося при термическом разложении полиэтилена, составляет 9-12 %.

Диоксид углерода в малых концентрациях не представляет большой опасности: его концентрацию 1,5 % в воздухе человек переносит без вреда для организма, но при концентрациях 3,0-4,5 % этот газ становится опасным для жизни человека при получасовом вдыхании. В настоящее время в нашей стране отсутствуют нормативные документы, регламентирующие критические концентрации СО, СО2, HCI и О2 при пожаре. В связи с этим для оценки пожарной опасности пластмассовых трубопроводов литературными источниками рекомендуются следующие критические концентрации: СО – 0,1 %, СО2 – б %, HCI – 5 % и О2 – 17 %.

В качестве замедлителей горения полиэтилена применяются хлор- и бромсодержащие органические соединения. В качестве средств пожаротушения применяются: тонко распыленная вода, вода с добавками поверхностно-активных веществ, пена, огнетушащие порошки, асбестовое полотно и др.

Санитарно-гигиенические свойства

Из полиэтилена в воду могут выделяться некоторые химические вещества в концентрациях, не превышающих предельно допустимую (ПДК). Мигрирующие соединения, как правило, не придают воде привкусов и запахов, но могут вызывать образование быстроисчезающей пены при взбалтывании водных вытяжек.

Для светостабилизации полиэтилена применяют различные сорта сажи, содержащие до 0,5 мг/кг бензопирена. Количество сажи в полиэтилене не должно превышать 2,5 %. Исследования показали допустимость использования труб из ПЭ для транспортирования хлорированной воды. При этом не отмечено значительного увеличения хлоропоглощаемости.

ПНД может выделять в воду те же вещества, что и ПВД, но кроме того – остатки комплексных металлоорганических катализаторов и растворителей. Трубы из ПЭ, облученные дозами ускоренных электронов или лучами, не изменяют вкуса и запаха соприкасающейся с ними воды и не повышают ее окисляемость.

Установлено, что увеличение числа бактерий в стоячей воде, находящейся в ПЭ трубах, вызвано их размножением вследствие органических загрязнений, имеющихся в воде, а не влиянием полимерного материала. Посев бактериальных культур, выделенных из водопроводной воды, в минеральную среду с полиэтиленом порошками различной молекулярной массы в качестве единственного источника углерода доказал, что эти микроорганизмы не в состоянии употреблять полиэтилен. ПВД не влияет на выживаемость в воде кишечной палочки. Таким образом, основным ограничением при использовании полиэтилена в контакте с питьевой водой является опасность изменения ее органолептических Свойства полиэтилена, в основном запаха.

Пластиковые трубы ПНД для водоснабжения и газоснабжения изготавливаются из полимерного материала таких марок, как ПЭ 100 и ПЭ 80. Данные трубы ПНД часто используют  в строительстве для транспортировки газообразных смесей и в различных системах водоснабжения.

Полимеры — высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. В самостоятельную группу веществ полимеры были выделены в начале ХХ века, когда появилась реальная возможность получать их синтетическим путем. Такие материалы на основе полимеров, способные под воздействием температуры и давления формоваться  и затем устойчиво сохранять  (в результате охлаждения  или отверждения) приданную им форму, широко используют для производства трубы ПНД и соединительных деталей. Полимеры, применяемые для производства трубы пнд и соединительных деталей, имеют классификацию:

• полиолефины (ПЭ)
• полипропилен (ПП)
• полибутен (ПБ)
• непластифицированный поливинилхлорид (НПВХ)
• полиамид (ПА)

Напорные пластиковые трубы ПНД для хозяйственно-питьевого водоснабжения и технического назначения производят из полимеров методом экструзии. Пластиковые трубы ПНД для транспортировки воды хозяйственно-питьевого назначения и технических нужд при температуре от 0 до 40°С производят по межгосударственному стандарту ГОСТ 18599-2001. 

Компания ООО ФИТИНЖИНИРИНГ занимается поставкой пластиковой трубы ПНД для газо- и водоснабжения на всей территории России. Наши ПНД трубы имеют высокое качество и доступную цену.

Прочность трубы ПНД при растяжении

Значительность предела текучести полиэтиленовой массы при одноосном растяжении является весьма существенной чертой трубы ПНД, т.к. оно указывает о том предельном состоянии полимерного материала, по результату достижения которого в термопласте возникают непоправимые деформации. Среднее значение предела текучести ПНП, ПСП и ПВП составляет от 11,0 до 28,0 МПа. Относительное удлинение трубы ПНД при пределе текучести составляет 16%. Разрушающее напряжение- предел прочности при растяжении, составляет более 30,0 МПа.

Относительное удлинение при разрыве трубы ПНД

Величина относительного растяжения при разрыве трубы ПНД составляет от 300 до 1000% при темпе растяжения от 50 до 100 мм/мин и температуре 20С. Фактическое значение удлинения трубы пнд зависит от скорости растяжения и температуры.

Линейное расширение трубы ПНД

Линеечный показатель детализации трубы ПНД во много раз превышает соответствующий коэффициент стальных труб. Для трубы ПНД он составляет 0,12-0,20 мм/(м.С), тогда как у стали -0,011 мм/(м.С). Это следует учитывать при укладке трубопроводов из трубы ПНД и соблюдать меры предосторожности.

Релаксационные свойства трубы ПНД

Если труба ПНД подвергается длительному внешнему воздействию, то со временем внутреннее напряжение полиэтилена в изделии уменьшается, т.к. материал из которого производятся трубы пнд, адаптируется к новому состоянию-более равновесному.

Диффузионная проницаемость

Полиэтилен, из которого производят трубы ПНД, не является абсолютно герметичным по отношению к диффузионной проницаемости, особенно газов, которая повышается с увеличением температуры. Однако диффузионная проницаемость полиэтилена чрезвычайно мала и составляет для газа при давлении до 0,3 МПа- 0,6 м3 на один километр в течение года.

Стойкость трубы ПНД к химическим вещества

Трубы ПНД обладают хорошей стойкостью к воздействию различных агрессивных химических веществ: азотной кислоты различных концентрации, аммиака (газообразного, сухого, 100%-го, чистого, водного раствора, насыщенного на холоде), технического ацетона, бензина, винной кислоты, любого вина, воды (дистиллированной, деминерализованной, обессоленной, минеральной, морской), солей калия, сжатого воздуха, содержащего масла, солей меди и магния, отходящих газов систем канализации и др., содержащих диоксид углерода, соляную кислоту, диоксид серы, ртуть, сероводород, серу, мочевину, мыльный раствор и пр. Трубы ПНД обладают относительной стойкостью в концентрированной (более 50%) азотной кислоте, бензоле и некоторых других ароматических углеводородах.

Полиэтилен низкого давления (расшифровка ПНД или ПЭНД — аббревиатуры) – это полимер высокой плотности, получаемый реакцией полимеризации этилена при низком давлении. В стандартных условиях является твердым, жестким, сравнительно прозрачным веществом, используемым в качестве сырья для производства предметов как технического, так и бытового и назначения. Из-за особого строения молекулярной клетки с высокой степенью межмолекулярных связей имеет несколько большую плотность, чем полиэтиленовые вещества других видов, поэтому может называться также как полиэтилен высокой плотности (ПВП либо англоязычный вариант HDPE).

Основные характеристики ПНД

Мономер для производства ПНД связывается в плотную полимерную структуру благодаря присутствию катализаторов и стабилизаторов, часть из которых затем становится составной частью полиэтилена. Таким строением и составом объясняются его свойства и возможности, подарившие ему столь высокую популярность.

Свойства

Полиэтилен низкого давления производится в виде гранул диаметром 2-5 мм, имеет плотность около 0,960-ти г/см3, температуру плавления +129-135 0C, температуру состояния хрупкости -70 0C и обладает следующими физико-химическими характеристиками:

• Высокой твердостью, объясняемой высокой кристалличностью вещества,
• Высокой прочностью на растяжение и сжим,
• Практически абсолютной паровой и жидкостной непроницаемостью,
• Хорошей химической стойкостью по отношению к большинству агрессивных сред с содержанием кислот, щелочей, жиров и масел,
• Отличными диэлектрическими свойствами,
• Возможностью переработки термическими методами, легкостью сварки и склейки.

Отличие ПНД от ПВД и ЛПНП

Полиэтилен низкого давления является наиболее жестким полимером среди других пластмасс, получаемых из того же мономера. А для пластика увеличение плотности обычно означает изменение двух самых главных свойств – повышение прочности и химической стойкости. Отсюда следуют отличия его от не менее распространенных полимеров – ПВД и ЛПНП:

ПНД и ПВД. В сравнении с ПВД этот полиэтилен имеет:

• Повышенную твердость, но меньшую прозрачность и воскообразность,
• Большую прочность, но меньшую сопротивляемость деформациям и большую хрупкость (особенно при низких температурах),
• Более высокую температуру плавления, при которой возможна стерилизация изделий из него даже при помощи пара,
• Меньшие водопоглощение и паропроницаемость,
• Лучшую стойкость относительно различных реагентов, особенно масел и жиров.

ПНД и ЛПНП. Линейный полиэтилен ЛПНП по химическим характеристикам находится между ПНД и ПВД. Он практически не уступает ПЭНД в жесткости и химической инертности, но при этом обладает большей пластичностью и устойчивостью к растрескиваниям и проколу.

ЗНАЙТЕ! При ударе о твердые поверхности изделия из ПНД издают звонкий звук, с помощью которого их можно быстро отличить «на глазок» от предметов, изготовленных из пластмасс других видов. Это отличие может применяться наравне с таким признаком, как более твердая и матовая поверхность (поверхности изделий из ПВД более гладкие и блестящие).

Классификация

Полиэтилен высокой плотности может быть разных видов в зависимости от изменения технологии изготовления. При этом он может содержать в своей массе всевозможные примеси, являющиеся как продуктами проводимой реакции, так и остатками сопутствующих веществ:

• Суспензионный ПВП может содержать различные химические стабилизаторы, образующие суспензионную массу из гранул при холодной» полимеризации этилена. Это могут быть неагрессивные кислоты, оксиды легких металлов, полимерные спирты и даже некоторые виды глины. Такой пластик наиболее качественный, однородный, без нарушений структуры и слабых зон.
• Растворный полиэтилен часто содержит доли катализаторов, присутствующих в реакции полимеризации «горячим» способом.
• Газофазный имеет в составе остатки газов и эфирных веществ. Из всех трех видов он имеет наиболее слабую структуру, так как сравнительно неоднороден и включает наличие менее устойчивых к износу участков.

ВНИМАНИЕ! Из-за наличия в составе ПЭВП посторонних элементов и веществ (особенно катализаторов) он чаще всего используется в промышленных целях, где прочность является более важным фактором, чем экологичность и нетоксичность.

Применение

Широкое применение ПНД в промышленности и в быту объясняется не только его высокими характеристиками, но также сравнительной дешевизной производства. Легкость придания любой формы в условиях нагревания выше температуры плавления дает возможность изготовления из него различной продукции, поэтому гранулы этого полиэтилена становятся сырьем для изготовления следующих необходимых материалов:

Методом экструзии из ПЭНД производятся:

• пленки – гладкие и пузырьковые,
• пленочный рукав для изготовления пакетов,
• коммуникационные трубы,
• изоляции электрокабелей,
• листовые и сеточные материалы.

Из него выдувают емкости для бытовой химии, канистры, бочки и т.п.

Под давлением отливают:

• товары бытового назначения (игрушки, посуду, инвентарь, изделия для кухни и ванной, крышки для банок, бутылочной тары и т.п.),
• швейную и мебельную фурнитуру,
• комплектующие для различной техники (авто, бытовые приборы и др.).

Формируют методом ротора:

• Баки,
• Дорожные блоки,
• Масштабные конструкции в виде игровых площадок, колодцев, эстакад.

Кроме этого, при вспенивании ПЭВП получают качественно новый продукт – пенополиэтилен, который применяется в теплоизоляционных строительных работах.

ИНТЕРЕСНО! Из полиэтилена низкого давления получают наиболее тонкие пленки, напоминающие папиросную бумагу, толщина которых достигает всего 7 мкм. Они выступают альтернативой жиростойким бумагам типа пергаментных, в отличие от которых обладают отличной водостойкостью, а также паро- и аромабарьерными свойствами.