Значение качества для ПВХ материала

Поливинилхлорид (ПВХ) : основные свойства, область применения

Поливинилхлорид (ПВХ) относится к термопластичным синтетическим материалам. В зависимости от условий полимеризации образуются продукты различной степени полимеризации с различными физико-химическими свойствами.

Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:
– с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);
– без применения пластификатора (не пластифицированный ПВХ).

Другие обозначения:
FPVC, PVC-F, PVC-P (пластифицированный);
RPVC, PVC-R, PVC-U (непластифицированный).

По внешнему виду товарный ПВХ представляет собой порошок белого цвета, без вкуса и запаха. ПВХ достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Химическая формула ПВХ (-СН2-CHCl-)n , где n — степень полимеризации.

ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCL. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.

Основные физико-химические свойства ПВХ

Молекулярная масса40000-145000
Температура самовоспламенения, С1100
Температура воспламенения, С500
Температура вспышки, С624
Плотность, г/см31,34-1,34
Насыпная плотность, г/см30,4-0,7
Температура разложения, С100-140
Температура стеклования, С70-80

Экологические показатели

ПВХ гранулятПВХ слаботоксичное вещество. Продукты разложения вызывают раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек глаза. ПДК в воздухе производственных помещений б мг/м3. Осевшая пыль пожароопасна. При нагревании выше 150 °С начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, вредно действующих на организм человека.

ПВХ аморфный материал, свойства которого сильно зависят от метода получения. ПВХ получают суспензионным (suspension), эмульсионным (emulsion) методами, полимеризацией в массе — блочным методом (mass, bulk).

Суспензионный ПВХ или ПВХ С (PVC-S) имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость.

Эмульсионный ПВХ или ПВХ Е (PVC-E) характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей, высоким водопоглощением, худшими диэлектрическими характеристиками, худшей термостойкостью и светостойкостью.

Максимальная температура длительной эксплуатации: 60 ос. FPVC (пластифицированный) выдерживает охлаждение до —60 —3 оС, RPVC — до —15 ос. Температура стеклования: 70 — 105 ос. Имеет широкий разброс механических характеристик. FPVC — эластичный материал. RPVC имеет высокую прочность и жесткость.

Материал на основе суспензионного ПВХ имеет хорошие диэлектрические характеристики (но хуже, чем у PE, PP, PS).

RPVC (непластифицированный) имеет высокую химическую стойкость, стоек к действию бензина, масел, разбавленных кислот и щелочей. Растворяется в при нагревании в дихлорэтане, хлорбензоле, тетрагидрофуране. FPVC отличается меньшей химической стойкостью.

Впервые ПВХ был получен в 1972 году Бауманом при действии солнечного света на винилхлорид. Промышленный синтез ПВХ был осуществлен в 1930 году в Германии.

Поливинилхлорид или ПВХ — современный синтетический полимер, относящийся к числу так называемых базовых полимеров. В качестве сырья для ПВХ используют хлор — 57% и нефть — 43%. Таким образом ПВХ меньше, чем другие базовые полимеры зависит от нефтяного сырья. Это играет очень важную роль в его ценообразовании.

Основным сырьем для производства ПВХ служат хлор, получаемый путем электролиза раствора поваренной соли, и этилен. Процесс производства ПВХ можно вкратце описать следующим образом: в процессе электролиза поваренная соль, растворенная в воде, под воздействием электрического заряда разлагается на хлор, каустическую соду и водород. Отдельно, из нефти или газа с помощью процесса, называемого крекингом, производят этилен. Следующим этапом является соединения этилена и хлора. В результате получают дихлорид этилена, из которого потом про¬изводят мономер винилхлорида, являющийся базовым элементом в производстве поливинилхлорида (ПВХ). В процессе полимеризации молекулы мономера винилхлорида объединяются в длинные цепочки ПВХ. Получающийся ПВХ-гранулят тоже является, по сути, сырьем — к нему добавляют различные вещества для придания материалу самых разнообразных свойств. Именно это позво¬ляет находить применение для ПВХ почти в каждой сфере нашей повседневной жизни.

ПВХ был одним из первых полимеров, получивших широкое коммерческое распространение, и на сегодня он является одним и самых популярных. Сегодня ПВХ занимает второе место после полиэтилена по потреблению среди синтетических полимеров. ПВХ является хорошим примером фантастической универсальности полимеров. Из ПВХ производят буквально все — от медицинских емкостей для крови до детских игрушек, изоляционных материалов и оконных профилей.

В промышленности полимеризация ПВХ производится суспензионным, блочным (полимеризация в массе) и эмульсионным методами.

Суспензионный ПВХ перерабатывается в изделия вальцеванием (каландрованием), экструзией, литьем под давлением и прессованием ПВХ, полученный в массе или суспензии, используется для производства жестких, а также полумягких и мягких, так называемых пластифицированных, пластических масс.

Эмульсионный ПВХ перерабатывается в изделия прессованием, литьем под давлением, вальцеванием, экструзией, а также в мягкие изделия через пасты (пластизоли). Эмульсионный поливинилхлорид

Массовый ПВХ применяется для изготовления различных изделий вальцеванием, экструзией и прессованием.

Доля эмульсионного ПВХ постепенно уменьшается, хотя он находит применение для получения пластизолей. Растет доля суспензионного ПВХ, применяемого для изготовления труб, листов, пленки, бутылей, оконных рам и других изделий. Доля суспензионного ПВХ в общем объеме производства составляет 75–80 %.

Сферы применения ПВХ

ПВХ в медицине

ПВХ в медицинеПВХ используется в медицине уже более 50 лет. При этом его потребление в этой сфере постоянно растет. Толчком к широкому применению ПВХ в этой области стала насущная потребность заменить резину и стекло предварительно стерилизованными предметами одноразового (и не только) использования. Со временем ПВХ стал наиболее популярным полимером в медицине благодаря химической стабильности и инертности. Продукция из него крайне разнообразна и легко производима. Медицинские продукты из ПВХ могут быть использованы внутри человеческого тела, легко стерилизуются, не трескаются и не протекают.

При всем предубеждении против полимеров вообще и ПВХ в частности, этому материалу удалось пройти бесчисленное количество тестов, результатом которых стало принятие ПВХ большинством зравоохранительных организаций мира.

Вот далеко не полный перечень медицинской продукции, производимой из ПВХ: контейнеры для крови и внутренних органов, катетеры, трубки для кормления, приборы для измерения давления, хирургические перчатки и маски и маски, хирургически шины, блистер-упаковка для таблеток и пилюль.

Основные преимущества ПВХ, позволившие этому материалу стать наиболее применимым в медицине.

Одним из основных требований к медицинской продукции является ее соответствие токсикологическим стандартам. Принятие ПВХ к использованию в медицине странами Евросоюза является свидетельством его полной медицинской безопасности. Материал, используемый в медицине, должен обладать следующим важным свойством —при контакте с разнообразными жидкостями его композиция должна оставаться неизменной, именно таким материалом является ПВХ. Когда полимерный материал контактирует с тканью или кровью пациента, крайне важен показатель химической совместимости. ПВХ характеризуется высокой биосовместимостью которая постоянно растет благодаря новым разработкам в технологии его производства. Благодаря своим физическим характеристикам продукты из ПВХ могут обладать высокой про¬зрачностью, продукции из ПВХ может быть придана любая цветовая окраска. Продукция из ПВХ также отличается высокой гибкостью и прочностью даже при изменяющихся внешних условиях (например, температуре). ПВХ легко совместим с практически всеми фармацевтическими продуктами. Он также устойчив к воде и химическим реакциям. Из ПВХ легко производить упаковку любой формы, будь то трубы, гибкая или жесткая упаковка.

ПВХ — один из самых дешевых материалов. Это также играет важную роль при выборе материала для применения в производстве медицинской продукции.

ПВХ в транспорте

ПВХ широко используется в качестве материала для производства автотранспорта. В этой области он является вторым по популярности полимером (после полипропилена).

В автомобилестроении ПВХ используется для производства покрытий, уплотняющих материалов, кабельной изоляции, отделки салона, приборных и дверных панелей, подлокотников и т.д.

Благодаря использованию ПВХ современные автомобили более живучи. Средний срок жизни современного автомобиля — 17 лет. Еще в 70-х годах прошлого века эта цифра не превышала 11 лет. Увеличение срока эксплуатации автомобиля означает реальную экономию природных ресурсов (если машины служат дольше, значит производить их можно меньше).

Использование в автомобилестроении полимеров вообще и ПВХ в частности ведет к снижению затрат топлива. Так как полимеры, не уступая традиционным материалам (металлу, стеклу) по прочностным свойствам, весят меньше — без ущерба для качества автомобиля снижается его вес, а, следовательно, и количество топлива, необходимое для работы двигателя.

Использование ПВХ также повышает безопасность машин. ПВХ применяется в производстве по¬душек безопасности, защитных панелей и проч., предохраняющих пассажиров от травм при авариях. Кроме того, устойчивость ПВХ к действию огня также повышает безопасность автомобиля.

Эффективно использование ПВХ в дизайнерских целях. Как уже указывалось выше, одним из свойств этого полимера является возможность производства из него продукции любой формы. Это дает возможность дизайнерам улучшать интерьер салона автомобиля. Материалам из ПВХ может быть придана привлекательность, недавние разработки позволили создавать материалы, на ощупь напоминающие натуральную кожу. Использование ПВХ для отделки салона снижает шум во время движения.

Использование ПВХ приводит к значительной экономии средств — ПВХ дешевле традиционных материалов, не уступая им в качестве.

Сегодня в Западной Европе каждый новый автомобиль содержит примерно 16 кг ПВХ. Если взять ориентировочные цены на ПВХ, произ¬водственные затраты и цены на автомобили, это означает, что использование ПВХ в автомобилестроении Западной Европы может быть оценено в 800 млн. евро. в год. Автомобильный рынок Западной Европы — примерно 35% мирового, следовательно в целом по миру использование ПВХ в автостроение может быть оценено в почти 2,5 млрд. евро.

ПВХ в строительстве

Из всех полимеров именно ПВХ имеет наиболее широкое применение в строительстве. В Европе в этой отрасли используется более 50% всего производимого ПВХ, в США — более 60%. И снова таки основными преимуществами ПВХ являются все те же способности производства разнообразных видов продукции с различными свойствами. Главными конкурентами ПВХ являются глина и дерево. ПВХ профиль

Главные качества ПВХ в строительстве: износоустойчивость, механическая прочность, жесткость, небольшая масса, устойчивость к коррозии, химическому, погодному и температурному воздействию. ПВХ — отличный огнеупорный материал. Он с трудом поддается возгоранию. И прекращает гореть и тлеть сразу же после того, как исчезает источник высокой температуры. Основная причина — высокое содержание хлора. Это способствует повышению пожарной безопасности построенных объектов. ПВХ не проводит электричество и, таким образом, идеален в качестве изоляционного материала. Основной чертой строительных материалов из ПВХ является их долговечность. 85% всех строительных материалов из ПВХ используются для долгосрочных сооружений. Более 75% труб, произведенных из ПВХ, имеют срок службы более 40 лет (потенциал новых разработок в этой области увеличивает этот срок до 100 лет!). Аналогичные показатели у более чем 60% сделанных из ПВХ оконных профилей и кабельной изоляции.

Опять же ПВХ существенно дешевле конкурирующих материалов. Стройматериалы из ПВХ легче, чем стройматериалы из бетона, железа и стали. Это вновь приводит нас к мысли об экономической выгоде — на обработку продукции из ПВХ затрачивается меньше энергии, меньше транспортных услуг (а, следовательно, и топлива). Долговечность материала также позволяет экономить — трубы, окна и т.д. приходиться менять реже. Теплоизоляционные свойства ПВХ позволяют затрачивать меньше энергии на отопление помещений.

ПВХ игрушкиПВХ в игрушках

Широко используется ПВХ и в производстве детских игрушек. Перечень (далеко неполный) игрушек, производимых из ПВХ: куклы, утята для ванной, надувные пляжные игрушки, «лягушатники», мячи и т.д. В целом можно сказать, что в производстве почти всех «мягких» игрушек используется ПВХ.

ПВХ в потребительских товарах

Из ПВХ производятся многие потребительские товары. Например, мебель (для нее используется жесткий ПВХ), напольные покрытия (гибкий ПВХ), обувь, кредитные и телефонные карточки, спортивное оборудование и оснащение (мячи, экипировка), одежда, сумки, рюкзаки и т.д.

ПВХ в упаковке

Приведенные выше многочисленные и разнообразные свойства ПВХ делают его очень привлекательным материалом для производства упаковки. В Европе каждый год не менее 250 тыс. тонн ПВХ используется для производства упаковочных материалов. Основные сферы применения: жесткая пленка (51%), бутылки (35%), гибкая пленка (11%) и бутылочные крышки (3%). В качестве примеров использования ПВХ в упаковке можно привести туалетные принадлежности, тюбики для зубной пасты, мобильные телефоны и аксессуары для них.

Технологии [151] Изделия [77]
Оборудование [42] Сырье [109]
Обзоры рынков [172] Интервью [92]
Репортаж [26] Все статьи

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

По вопросам публикации и оплаты статей обращайтесь в редакцию:
Тел/Факс: +7 (495) 645-24-17
Прислать сообщение

Поливинилхлорид (ПВХ): свойства и области применения

Поливинилхлорид (сокращенно ПВХ) — еще один искусственно синтезированный полимерный термопластичный материал. Существует несколько подходов к полимеризации, в ходе которых можно получить разные продукты, отличающиеся по своим свойствам.

Все виды поливинилхлоридных материалов можно разделить на два типа:
— непластифицированные ПВХ (обозначаются PVC-R, PVC-U, RPVC);
— пластифицированные ПВХ (PVC-F, PVC-P, FPVC).

Физические свойства поливинилхлорида следующие: это белый по цвету порошок, который не имеет запаха и вкуса. У ПВХ отличная прочность и ярко выраженные диэлектрические свойства. Химическая формула вещества — (-СН2-CHCl-)n , в которой n обозначает степень полимеризации.

У поливинилхлорида выраженная стойкость к растворению в воде, кислотах, щелочах, маслах, спиртах. Но этот материал можно растворить в эфире, ацетоне, хлорпроизводных углеводородов, ароматических растворителях.

Читайте также:  Выбираем лучшую кофемашину для дома

ПВХ можно смешивать с пластификаторами (фталаты, фосфаты, себацинаты), окислителями и прочими веществами, так как он достаточно стойкий. Кроме этого, это вещество не поддерживает горения. ПВХ заслужил достойное внимание в стройке, так как его теплостойкость — одна из лучших в классе. А при сильном нагревании материал разлагается на ряд простых слагаемых.

Физико-химические свойства поливинилхлоридов следующие:
— материал самовоспламеняется только при резком увеличении температуры до 1100 С;
— температура простого воспламенения — 500 градусов, при этом вспышка достигает 624 С;
— плотность материала составляет 1,34 г/см3;
— плотность насыпного типа — 0,4-0,7 г/см3;
— температура стеклования — 70-80 С;
— температура разложения — 100-140 С.

Экологические показатели материала

У ПВХ практически отсутствует токсичность. Из негативных моментов воздействия стоит отметить раздражение дыхательной системы, а также слизистой глаз из-за этого материала. Поэтому государство установило его предельную концентрацию в воздухе помещения, которая составляет до 6 мг/м3.

Пыль ПВХ, которая осела на различные предметы, легко загорается. А если полимер нагреть до температуры более 150 °С, он разрушается на хлористый водород и окись углерода. Оба вещества являются крайне опасными для человека.

Поливинилхлорид по своим свойствам аморфный. Другие же характеристики материала зависят от способа его получения, который может быть суспензионным, эмульсионным и блочным.

Поливинилхлорид, полученный суспензионным методом (PVC-S) отличается узким молекулярно-массовым распределением, этот полимер не ветвится, он сравнительно чистый химически. По физическим свойствам отличается небольшим водопоглощением, отличной свето- и термостойкостью, оптимальными диэлектрическими свойствами.

У эмульсионного ПВХ (PVC-E) молекулярно-массовое распределение уже широкое, примесей в материале много, диэлектрические свойства значительно хуже, водопоглощение высокое, а свето- и термостойкость значительно уступают таковым у суспензионного ПВХ.

ПВХ может длительно эксплуатироваться при температуре не более 60 С. Что же касается нижних пределов, то для FPVC они составляют -60 С, а для RPVC -15 С. Стеклование у полимера происходит при температуре 70-105 С. Другие же характеристики сильно отличаются у разных материалов. В целом, можно сказать, что FPVC отличается высокой эластичностью, а RPVC — прочностью и жесткостью.

Суспензионные ПВХ отличаются своими диэлектрическими свойствами. Лучше, чем у них, они выражены у PP, PS и PE.

У непластифицированного пластика хорошая химическая индифферентность. Он не взаимодействует с бензином, промышленными маслами, щелочами и кислотами. Растворить вещество можно только при нагревании в хлорбензоле, дихлорэтане и тетрагидрофуране. Пластифицированный ПВХ имеет характеристики несколько похуже.

ПВХ имеет сравнительно недавнюю историю, так как его получили, как и все полимеры, в прошлом веке. Так, Бауман, воздействуя солнечным светом на винилхлорид, получил данный материал. А спустя время, в 1930 году, немецкие ученые начали промышленное производство ПВХ.

Поливинилхлорид входит в число базовых полимеров, то есть является крайне важным и незаменимым для промышленности и жизнедеятельности человека. Получают ПВХ из смеси хлора (около 57%) с нефтью (остальное количество).

Если быть точнее, поливинилхлорид получают из хлора (его добывают прямо на месте производства путем электролиза поваренной соли) взаимодействием с этиленом. Производство полимера осуществляется так: начинается получением хлора из раствора поваренной соли. Для этого на электроды подают электрический заряд, который разлагает вещество на хлор, водород и каустическую соду.

Параллельный процесс предполагает получение этилена из нефти. Это так называемый крекинг. Затем полученные хлор и этилен объединяют в одном реакторе. В ходе реакции получается промежуточный продукт дихлорид этилена. Его преобразуют в винилхлорид, который затем полимеризуют до получения конечного продукта. В итоге получается длинная полимерная цепь ПВХ, которая физически выглядит как гранулят. К нему добавляют различные добавки, чтобы получить материал тех свойств, что нужно. За счет того, что ПВХ может существовать в разных видах и формах, он широко применяется в быту и промышленности.

ПВХ — наиболее успешный коммерческий полимер. Таким он был ранее, начав применяться одним из первых, остался подобным и сейчас. Он на втором списке по востребованности из полимеров после полиэтилена. Необходимость в нем заключается в универсальности свойств материала, ведь его используют для производства медицинских изделий, игрушек, теплоизоляционных материалов, оконных рам и прочего оборудования.

Как уже упоминалось, ПВХ полимеризуют тремя способами:
— суспензионный;
— эмульсионный;
— блочный.

Суспензионное производство ПВХ заключается в вальцевании изделия, экструзии, литье под давлением и дальнейшем прессовании. Полученный таким образом поливинилхлорид производится для дальнейшего использования в мягких, полумягких и жестких изделиях из пластмасс.

Что же касается эмульсионного ПВХ, то для его переработки в изделия также используется литье под давлением, экструзия, вальцевание и прессование. Кроме того, из него можно получить мягкий продукт с помощью пластизоля.

Последний тип ПВХ перерабатывается методами вальцевания, прессования и экструзии.

Эмульсионный поливинилхлорид становится с каждым годом менее востребованным, так как это менее качественный продукт. Применяют его разве что для производства пластизоля. Суспензионный ПВХ наоборот увеличивает свою востребованность. Из него делают трубы, оконные рамы, листы, бутыли, пленку, прочие предметы и товары. На данный момент из суспензионного ПВХ делают до 80% изделий из поливинилхлорида.

Сферы применения ПВХ

Поливинилхлорид в медицине

В этой сфере опыт использования ПВХ колоссальный — более 50 лет. И с каждым годом востребованность в этом материале увеличивается. Изначально данный полимер начал применяться в изделиях медицинского назначения, когда остро появилась нужда заменить стекло и резину, которые приходилось постоянно стерилизовать, на одноразовые предметы. Идеальным веществом для их производства выявился поливинилхлорид, который отличается химической инертностью, стабильностью, безопасностью. Он прост в производстве, легко обрабатывается, из него можно сделать разные изделия. Медицинские предметы из ПВХ применяются даже внутри тела человека, настолько они безопасны. Они легко поддаются стерилизации, достаточно прочные и надежные.

Хоть полимеры заслужили себе не очень хорошую славу, ПВХ является безальтернативным материалом в медицине. И все здравоохранительные учреждения мира, проводящие исследования его безопасности, утверждают о безопасности и практичности поливинилхлорида.

Из ПВХ производят следующую медицинскую продукцию:
— емкости для сбора крови и транспортировки внутренних органов;
— трубки для кормления;
— катетеры;
— хирургические маски, перчатки, шины;
— упаковки для пилюль и таблеток;
— тонометры и т. д.

Почему же ПВХ является незаменимым и безальтернативным материалом для медиков? Причин тому несколько. Во-первых, вся медицинская продукция должна быть нетоксичной и соответствовать международным стандартам. Именно ПВХ среди других полимеров имеет разрешения Евросоюза и свидетельства абсолютной медицинской безопасности.

Следующий момент, который должен обязательно присутствовать в изделиях медицинского назначения — их абсолютная химическая стабильность. Контейнеры не должны изменять своих свойств под воздействием различных жидкостей, тем более, они не должны разрушаться или растворяться в них. Особенно это касается материалов, которые используются для сбора и переливания донорской крови. Они должны быть химически совместимы с ней.

Изделия из ПВХ могут быть достаточно прозрачными, если нужно — цветными. Кроме того, эти материалы обладают необходимой степенью прочности и гибкости при широком диапазоне температур и давлений. Поливинилхлорид отличается стойкостью к воздействию любых лекарственных веществ и легко переносит контакт с ними, не вступая в химические реакции. Из ПВХ можно сделать продукцию любого типа и формы, а именно жесткую, гибкую, мягкую и т. д.

Для медицинских материалов важной составляющей является их доступность. И ПВХ — лучший выбор по этому критерию, ведь это самый дешевый полимер.

ПВХ в транспортной индустрии

Поливинилхлорид не менее широко используется в изготовлении автомобильного транспорта. Наряду с полипропиленом он является самым востребованным полимерным материалом.

Так, из поливинилхлорида делают уплотнители для различных автомобильных деталей, покрытия, изоляцию для проводов, используют его в оформлении салона, приборных панелей, автомобильных дверей, подлокотников и т. д.

ПВХ — долговечный материал, поэтому те автомобили, в которых он используется, имеют гораздо больший срок эксплуатации. Так, до применения поливинилхлорида авто эксплуатировались около 11 лет, сейчас же средний срок составляет 17 лет. А это значит, что если автомобиль прослужит дольше, то будет меньше потребностей в производстве новых, что положительно отражается на экономии ресурсов и экологической ситуации.

ПВХ имеет еще одно несомненное преимущество для применения в автомобилестроении. Он облегчает массу автомобиля, не снижая при этом его прочность, что позволяет уменьшить расход топлива.

Благодаря применению поливинилхлорида автомобили стали более безопасными, так как его используют для создания защитных обшивок, подушек безопасности. А за счет того, что ПВХ стойкий к воздействию огня, это с еще одной стороны увеличивает безопасность водителя и пассажиров при эксплуатации автомобиля.

ПВХ — материал, которому можно придать любую форму и внешний вид, поэтому он активно применяется в дизайне автомобилей. После того, как для отделки салона начал использоваться поливинилхлорид, автомобили стали более комфортными, привлекательными, респектабельными. Современные ПВХ настолько совершенные, что могут имитировать натуральную кожу и быть практически идентичными по свойствам и внешнему виду ей. Этот материал обладает активными шумоизоляционными свойствами.

Итак, применение ПВХ при производстве автомобилей позволяет удешевить производство, сохранив при этом по максимуму качество.

В среднем, современный автомобиль, эксплуатируемый в Западной Европе, имеет в себе около 16 кг поливинилхлорида. Если посчитать, сколько стоит ПВХ, какова цена на авто и стоимость его производства, выходит сумма оценки ПВХ, используемого в авто Западной Европы, в 800 млн евро ежегодно. Если посчитать сумму ПВХ на автостроение по всему миру, то она будет составлять не менее 2,5 млрд евро, что говорит о востребованности и перспективности этого материала.

Использование ПВХ в строительстве

Поливинилхлорид — самый востребованный и популярный полимер в строительной индустрии. Так, в Европе более 50% всех строительных материалов составляет ПВХ, а в США — более 60%. Это обусловлено его преимуществами, которые кроме ПВХ имеют частично дерево и глина.

Итак, строительные ПВХ имеют следующие преимущества:
— высокая прочность;
— износоустойчивость;
— легкость;
— стойкость к коррозии;
— жесткость;
— возможность эксплуатации в любых погодных условиях;
— огнеупорность.

ПВХ не горит сам по себе. Как только действие огня прекращается, горение и тление материала немедленно устраняется. А это значит, что использование этого вещества позволяет существенно повысить пожарную безопасность помещения. ПВХ применяется и для изоляции электрических проводов, так как не проводит ток.

ПВХ — очень долговечный материал, который может прослужить десятилетия. Именно поэтому его выбирают для возведения долгосрочных конструкций. Так, трубы из ПВХ могут прослужить около 40 лет, а сейчас создаются материалы, способные выдержать и столетнюю эксплуатацию. Те же самые эксплуатационные характеристики имеют оконные рамы и другие изделия.

ПВХ для строительства также является дешевым материалом, чем выгодно отличается на фоне конкурентов. Изделия из него легче, чем из железа, бетона, а прочность их не уступает. А это значит, что ПВХ выгоднее использовать, ведь он легче, поэтому на его установку и эксплуатацию потратится меньше средств, энергии, топлива. Более того, материал значительно длительнее эксплуатируется, чем дерево и железо, что также наводит на мысль об экономии.

Из поливинилхлорида производят множество детских игрушек. Так, из него делают такие изделия: куклы, игрушки для водных игр, мячи, бассейны и так далее. Как правило, ни одну мягкую игрушку не производят без использования поливинилхлорида. Это еще раз говорит о безопасности материала, ведь он может контактировать с детьми, не причиняя им вред.

ПВХ и потребительские товары

ПВХ используется не только для медицинских изделий, игрушек, автомобилей и строительных товаров, но имеет и более широкое применение. Его можно встретить практически во всех предметах быта. А это мебель, линолеум, обувь, спортивный инвентарь, кредитные карточки, одежда, рюкзаки, сумки и прочие изделия.

Упаковка из ПВХ

Одной из самых глобальных сфер, где используется ПВХ, является производство упаковки. Так, только лишь в Европе ежегодно производится 250 тыс. тонн этого материала для упаковочных материалов. А это и жесткая, и гибка пленка, бутылки с крышками для них, прочие изделия. Таким образом, ПВХ — крайне востребованный полимер.

ПВХ — особенности и характеристики материала

ПВХ — это искусственное полотно смешанного состава. Аббревиатура расшифровывается как поливинилхлорид. Другие имена материала: тентовая, баннерная ткань, пленка. Встречается иноязычный вариант — PVC.

Поливинилхлоридной ткань называется соответственно своему верхнему слою. Она получила распространение в разных отраслях промышленности: от товаров народного потребления до машиностроения.

История

Впервые поливинилхлорид из винилхлорида получил в 1835 году Анри Виктор Реньо во Франции. Произошло это в ходе случайных экспериментов. Сохранились записи ученого, в которых он не смог охарактеризовать и назвать полученное вещество.

Следующая волна исследований поливинилхлоридного соединения датируется 1878 годом. Но и тогда применения ему не нашлось и эксперименты приостановили.

В 1913 в Германии химик Фриц Клатте, изучив свойства вещества, запатентовал производство ПВХ. Реализовать его идеи помешала наступившая Первая мировая война.

Почти параллельно с Клатте в Германии поливинилхлорид исследовал Уолдо Силон в Америке. В 1926 году он запатентовал идею создавать из нового волокна занавески для ванной комнаты.

Промышленное производство предметов из нового материала началось в 1931 году.

Меньше чем через 15 лет поливинилхлоридное полотно прочно вошло во многие отрасли промышленности. Из него стали делать также посуду, предметы быта, автомобильные детали и пр.

Особенности производства и состава

В основе ткани лежит сеть из полимеров. Их нити (полиэстера, нейлона, или лавсана) крепко сплетены между собой. Эту сеть покрывают слоем ПВХ.

Читайте также:  С чего начать ремонт в новостройке?

Переплетение нитей может иметь разное соотношение. Самые частые варианты:

Для придания изделию тех или иных свойств, его покрывают лаком и всевозможными химическими присадками. Например, полиуретан обеспечивает эластичность вещи и нестираемость.

Основные характеристики ПВХ

Есть ряд параметров, по которым определяются качества материала. Среди них:

  • Плотность. Измеряется в граммах на кв.метр. Широко варьируется. Популярные высокие показатели: 550-800 г/кв.метр.
  • Прочность, способность к растяжению. Она должна соответствовать стандартам: ISO — международный, DIN — немецкий, EN — европейский.
  • Толщина нити. Измеряется в тексах. Самые востребованные ткани имеют прочность в 110 текс.
  • Огнеустойчивость.
  • Нефтеустойчивость.
  • Горючесть.
  • Температурный режим использования. Может достигать +70 градусов.

Для специализированных производств качественные и количественные показатели отличны.

Плюсы ПВХ

Полимерное покрытие дает изделиям ряд общих преимуществ. Среди них:

  • Эластичность.
  • Плотность и прочность.
  • Водостойкость. Материал не пропускает влагу.
  • Воздухонепроницаемость. Будучи минусом в легкой промышленности, это качество становится плюсом при использовании в нужной области.
  • Термостойкость. Ткани не страшны предельно низкие и высокие температуры.
  • Солнцестойкость. Качественные вещи, созданные с соблюдением высоких стандартов, не выгорают под прямыми солнечными лучами.
  • Неокисляемость.
  • Бюджетность. Поливинилхлоридные полотна имеют доступную стоимость.
  • Относительно долгий срок службы. Составляет от 5 до 15 лет, в зависимости от конкретных характеристик и типа изделия.

Минусы ПВХ

Изделия из поливинилхлорида считаются неэкологичными.

Материал «славится» следующими недостатками:

  • Полностью не разлагается.
  • Продукты его распада токсичны.
  • Сжигать полотно нельзя: выделяющийся от этого хлористый водород опасен.
  • Сам процесс производства сопровождается вредными для окружающей среды выбросами.

Виды ткани

Классификацию по составу и отдельным параметрам провести сложно, так как вариантов в этом отношении множество.

По покрытию выделяют материал:

По тому, для создания какого изделия предназначено полотно, его делят на:

В строительных целях и для производства лодок используется поливинилхлорид двух видов:

  • армированный (более безопасный, снабжен дополнительными «удерживающими» элементами);
  • неармированный (простая пленка, подходит для создания детских кругов для плавания и т.п.).

В зависимости от количества добавленных слоев, ПВХ делится на:

Область применения

Поливинилхлорид активно используется для изготовления:

  • спортивного мелкого и крупного инвентаря (батутов, гимнастических матов, борцовских напольных покрытий разной экипировки для спортсменов);
  • специальной профессиональной обуви, сапог;
  • походной одежды (накидок, плащей);
  • рыболовного снаряжения;
  • матрасов для бассейнов;
  • надувных лодок, байдарок;
  • туристических и торговых тентов, палаток и подобных каркасных сооружений;
  • рекламных баннеров и растяжек;
  • натяжных потолков;
  • занавесок и т.п.

Особенности эксплуатации

  • Основное требование по использованию вещей и одежды из данной ткани — соблюдение условий ухода. Обязательно внимательно изучить инструкцию к изделию после его приобретению.
  • Занавески, матрасы, плащи из ПВХ нельзя стирать в машинке.
  • Следует помнить, что жечь вещи из ПВХ опасно.

Отзывы

Мнение о поливинилхлориде неоднозначны.

С одной стороны, его ценят за практичность и высокие эксплуатационные характеристики.

С другой стороны, большим минусом называют неэкологичность материала.

Что такое поливинилхлорид?

Поливинилхлорид – это прозрачная пластмасса, не имеющая цвета. Отличается значительной химической устойчивостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. В процессе переработки нефти образуется газ. Расщепляя его на углеводороды, а затем соединяя в новые органические цепочки с помощью катализаторов (поваренной соли (хлора), пластификаторов и эмульгаторов), образуется твердое вещество.

Поливинилхлорид является конечным продуктом переработки этиленового газа, широко применяется фактически во всех сферах деятельности человека и характеризуется высокой прочностью, долговечностью и инертностью ко многим веществам.

Полимеризация винилхлорида выполняется постепенно, постепенно образуется бесцветный гранулированный порошок, дисперсностью от 100 до 200 мкм. Размер и форма зависят от способа получения. Далее материал доставляется на производство, где последующая технология определяет область применения ПВХ.

Применение поливинилхлорида в различных областях

Рисунок 1. Где применяется поливинилхлорид?

Сложно найти сферу, где бы не применялся этот материал:

  • Строительство. Твердый ПВХ активно используется в строительстве, где применяется в контурах окон и дверей. Мягкий ПВХ применяется в производстве линолеума, шлангов, пленки и отделочных материалов.
  • Инженерные коммуникации. Обычный пластик – непластифицированный поливинилхлорид (нПВХ) или винипласт – используется для изготовления труб. По многим факторам он выгодней и лучше металла.
  • Предметы быта. Поливинилхлорид в быту применяется в крепежах, элементах мебели и декора.
  • Пищевая отрасль – это отдельное направление, где разработаны несколько видов пластика для использования в разных температурных режимах.
  • Авто промышленность. Детали и элементы автомобилей.
  • Продукция для детей, а именно детские игрушки.
  • Медицина. Целые инструменты или их компоненты, емкости, шприцы разового применения.
  • Аграрная и промышленная отрасль.

Преимущества

Уникальность материала подчеркивается его обширным применением. После затвердевания ПВХ остается очень пластичным и способен не ломаться от статистических и динамических нагрузок.

Вторым весомым преимуществом является его малый вес. Благодаря плотности 1,4 г/см³ продукция из поливинилхлорида имеет повышенную прочность, даже при малой ширине. Из-за этого все изделия из ПВХ, отличаются незначительным весом по сравнению с другими материалами.

Поливинилхлорид обладает невероятной гибкостью в производстве от полиэтиленовых пакетов до пластика из автомобилей. Это все достигается за счет модифицирующих веществ, которые можно добавлять.

Одно из главных качеств – это способность к утилизации и переработки вторсырья.

Виды поливинилхлорида

Сырьевой порошок имеет один состав, свойства и вид. Но очень отличаются механические свойства и то, как выглядит поливинилхлорид в готовых изделиях. Окончательные параметры определяются веществами, присаживаемыми в поливинилхлорид, свойства при этом меняются в 2 направлениях:

  1. Винпласт — с высокими механическими показателями, используется как конструкционный материал.
  2. Пластикат — пластичный в высокой степени, применяется для изоляции, покрытия и отделки поверхностей.

При необходимости придать ПВХ особые свойства используют дополнительные технологии:

  1. Свойства наполненного ПВХ повторяют технологию армирования, где в качестве основы берется другой материал (ткань, стекловолокно), а ПВХ выполняет защитную функцию.
  2. Вспененный поливинилхлорид характеризуется меньшей прочностью и массой за счет образования микропор. Также повышаются узкоспециализированные свойства материала: негорючесть, пластичность, антибактериальность. Существует 2 способа получения вспененной структуры: газовый и химический.

Маркировка

При производстве поливинилхлорида химические свойства различаются в зависимости от этапа и метода получения. Визуально эластомеры могут не отличаться друг от друга, но при этом иметь разную степень опасности. Очень важно для ПВХ применение в строгом назначении, для чего используется маркировка непосредственно на самом изделии. Общее название полимера имеет аббревиатуру ПВХ, или английскую — PVC (поливинилхлорид).

Буква перед или после аббревиатуры указывает на добавление пластификаторов, обеспечивающих пластичность:

  • PVC-P; FPVC; PVC-F — пластифицированный.
  • CPV-R; PVC-U; RVPC — не пластифицированный.
  • HMW PVC — высокомолекулярный.

Пример расшифровки маркировки:

  • РЕТ — маркировка одноразового пластика, предназначенного для питьевой воды.
  • HDPE — прочный полиэтилен, используется для хранения синтетических неагрессивных средств.
  • PVC — пищевой пластик, из него изготавливают пищевую пленку, тару для хранения. Дополнительно может маркироваться цифровым индексом.
  • LDPE — пищевой пластик, не предназначен для длительного хранения.
  • РР — пищевой пластик для хранения при температуре не выше комнатной.
  • PS — может использоваться как пищевой и технический, но опасен при нагревании.
  • 0 — маркировка применяется для технических видов пластика.

Повторное использование ПВХ

Было перечислено множество преимуществ, принадлежащих искусственному материалу ПВХ. Однако один его яркий минус – это его искусственность, то есть он не может перерабатываться в природе естественным путем, что приводит к загрязнению окружающей среды. Но есть отличное решение этой проблемы.

Переработка отходов поливинилхлорида, позволяет избежать негативного влияния на окружающую среду и вторично использовать эти отходы для производства новой продукции. Процесс переработки производится в несколько этапов: сбор пластика, сортировка, измельчение, прессовка, химическая переработка, затем под воздействием определенной температуры превращается в единую массу второсортного ПВХ. Этот материал используется в производстве упаковок, различных деталей для автомобилей и т.д.

Безопасность для здоровья человека

ПВХ может применятся в различных видах и формах. При этом безопасность человека от контакта с этими материалами не пострадает, так как поливинилхлорид имеет в своей структуре звено, в состав которого входит молекула хлора C2H3Cl. При производстве применяются специализированные присадки, которые осуществляют блокировку летучих веществ и переводящие структуру в инертное состояние.

Разработанные присадки, кроме специализированного назначения, подразделяются на пищевые и технические. Поэтому все, что делают из поливинилхлорида, также имеет свое назначение. Перед применением важно ознакомиться с видом пластика, информация указана непосредственно на изделии. Некоторые из них можно использовать только для хранения при холодных или комнатных температурах, другие – для нагревания до 100 °С.

Химические и физические свойства

Рисунок 1. Химические свойства поливинилхлорида

ПВХ как сырье представляет собой бесцветные гранулы. Химически стоек к щелочам, минеральным маслам, большому перечню кислот, спирту и органическим растворителям.

Активно демонстрирует свои физические свойства поливинилхлорид при повышении температуры. До 66 ºС он инертный, после повышения может деформироваться. Плавится при 100-260 ºС. Возгорание происходит:

  • при резком увеличении температуры до 1100 градусов;
  • при обычном нагревании до 500 градусов.

Плотность материала – 1,34 г/см³. Насыпная плотность – 0,4-0,7 г/см³. Устойчив к УФ-лучам. При нагревании до 150 ºС разрушается, разлагаясь на хлористый водород и СО. Самым опасным является то, как горит поливинилхлорид, поскольку выделяемые при этом диоксины превышают по интенсивности действия синильной кислоты и цианистого калия.

Технические характеристики

Тип пластиканПВХВспененный ПВХХПВХ
Плотность г/см³1,380,7-0,81,5-1,6
Теплопроводность0,150,0750,16
Тв. по Шору МПа≥ 10550-5558-59
Ударная вязкость кДЖ/м²≥ 6≥104
Предел текучести Н/мм²≥ 529,453

Выбор материала

Часто возникает вопрос, что лучше – поливинилхлорид или полиуретан. Любой производитель строит свое производство на определенных марках и типах материалов. Модификаций винилхлорида больше, чем полиуретана, и его стоимость гораздо ниже. В то же время основная масса поливинилхлорида вред представляет для окружающей среды и организма. Полиуретан отличается большей прочностью и износостойкостью, но не во всех технологиях его рационально использовать.

Чем можно заменить поливинилхлорид

Винилхлорид является простейшим хлорпроизводным этилена. Близкий аналог ПВХ — полиуретан. Он также является производной при переработке нефти, но его структурное звено включает более сложную уретановую группу. Благодаря этому полиуретан обладает высокой вязкостью структуры, что делает его более износостойким и прочным на растяжение. Если сравнивать полиуретан или поливинилхлорид, что лучше – нельзя сказать наверняка, поскольку это однотипные материалы с разными параметрами, которые определяют более узкое назначение.

Что касается пищевого материала – заменителей здесь достаточно. Это традиционные керамика, стекло, нержавейка.

Как правильно использовать поливинилхлорид

Не смотря от того, что изготавливают из поливинилхлорида, любой товар маркируется. Исходя из количества модификаций этого материала, не всегда безопасное их применение, важно понимать, что любую из маркировок необходимо применять по правильному назначении. В частности это относится к пищевому и бытовому пластику.

Производство поливинилхлорида

Как изготавливают поливинилхлорид? Данное производство включает ряд этапов. Первый – это расщепление этилена и получение новой органической цепочки с элементом хлора. Мономером для получения поливинилхлорида является хлористый винил, который, в свою очередь, образуется при взаимодействии этанола и хлора (выделяется при расщеплении молекулы соли NaCl) при катализаторах. Завершающий — это полимеризация, при которой вещество принимает твердое состояние. Провести ее можно 3 методами:

  1. Суспензионный. Наиболее распространенный способ за счет высокой производительности и возможного получения различных модификаций. Полимеризация происходит в водной среде с добавлением 0,02-0,05 % защитного коллоида. Процесс протекает при изменении технических параметров режима (состава, температуры). В результате реакций получают микрогранулы.
  2. Эмульсированный. Полимеризация также проходит в водной среде, но с добавлением других компонентов. Метод используется для дальнейшей переработки гранул в изделия, в которых увеличены пластичные свойства ПВХ.
  3. Блочный. После полимеризации получается не гранулированная или порошковая смесь, а блоки, которые нуждаются в дополнительном измельчении. Но по качеству этот материал значительно выше, чем остальные. Характеризуется высокой химической чистотой, лучшей реакцией с компонентами при дальнейшем производстве. Применяется в более широком диапазоне. Отличается и визуально: прозрачный и более пластичный.

Нужные свойства придают специализированные компоненты, которые специально добавляют для получения финальных свойств ПВХ:

  • эластичности и ударной вязкости материала;
  • устойчивости к УФ-лучам и повышенной температуре;
  • текучести и устойчивости.


Химический состав ПВХ и его физические характеристики

Содержание

Устойчивость ПВХ к воздействию химических регентов

По своему химическому составу поливинилхлорид состоит из элементов углерода, водорода и хлора. Устойчив к воздействию большинства химических реагентов. Ниже приведен сокращенный вариант таблицы устойчивости ПВХ к воздействию различных химических веществ. Полностью таблица приводится в техническом руководстве всех производителей профильных систем из ПВХ.

ТАБЛИЦА УСТОЙЧИВОСТИ ПВХ К ВОЗДЕЙСТВИЮ РАЗЛИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Табл.2.2

N П/ПНАИМЕНОВАНИЕ ВЕЩЕСТВАКОНЦЕНТРАЦИЯПРИ t , ОС
Группа I. Высокая сопротивляемость
1.Азотная кислота10%60
2.Аммиак, водный растворКонц.40
3.Дизельное топливо20
4.Машинное масло60
5.Муравьиная кислота100%40
10%60
6.Натровый щелок10%60
7.Оливковое масло60
8.Перманганат калияНасыщенный 20 ОС60
9.Серная кислота10%60
96%60
10.Скипидар20
11.Соляная кислота10%60
35%60
12.Хлорид натрия10%60
13.Этанол40
Группа II. Слабая сопротивляемость
1.Уксусная кислота100%20
2.Царская водка40
Группа III. Отсутствие сопротивляемости
1.Анилин20
2.Бензол20
3.Бензино-бензоловая смесь20
4.Диэтилэфир20
5.Крезол – М20
6.Ксилол20
7.Толуол20

Процесс образования ПВХ

ПВХ относится к той небольшой группе полимеров, которые производятся не полностью на основе нефти. В качестве сырья для его производства используется добываемый из нефти этилен (43 %) и хлор (57 %), добываемый из поваренной соли.

Читайте также:  Где произвести качественный распил ДСП

Из каменной соли посредством электролиза хлористого натрия получается хлор. Из нефти получается этилен. Этилен и хлор вступают в реакцию с образованием дихлорэтана, из которого в результате последующей реакции образуется винилхлорид. Винилхлорид превращается посредством полимеризации в поливинилхлорид.
Процесс образования ПВХ можно условно разделить на четыре метода, при этом 80 % всего ПВХ добывается по так называемой “полимеризации в суспензии”.

Этот метод основан на том, что винилхлорид нерастворим в воде. Винилхлорид диспегрируется в воду через трубки в реактор давления, объемом 80 . 150 м 3 . Таким образом, винилхлорид разделяется на микрокапельки и подогревается до необходимой температуры 40 – 80 оС. После ввода в суспензию растворимого инициатора реакции (как правило органического пероксида) начинается полимеризация отдельных капелек винилхлорида.
Поскольку процесс полимеризации сопровождается выделением теплоты, то возникает опасность терморазложения ПВХ – возникновение обратной реакции дегидрохлорирования – разложение молекулы ПВХ с выделением соляной кислоты.

Под воздействием образовавшегося соединения ПВХ изменяет цвет и становится красно-коричневым. Выделяемая соляная кислота ускоряет каталитически дальнейшее разрушение ПВХ. Для того, чтобы избежать обратной реакции, добавляется специальный стабилизатор, который покрывает образовавшиеся в результате полимеризации частички защитной оболочкой. Эти суспензированные частицы, размером от 20 до 200 mм легко отделяются на на центрифуге, сите или фильтрах, а не вступивший в реакцию винилхлорид удаляется в виде газа при помощи специальной аппаратуры.

Использование стабилизаторов в процессе производства ПВХ

В подавляющем большинстве ПВХ-профилей, производимых в настоящее время, в качестве термостабилизатора используются соединения свинца (Pb). Внедренный в состав порошка из суспензированных частиц – ПВХ-компаунда свинцовый термостабилизатор не может мигрировать из его состава, и свинец никак не выделяется из стабилизатора.
Наряду с классической стабилизацией некоторые производства используют технологию стабилизации с использованием соединений кальция и цинка. Кальциево-цинковые (Ca /Zn) термостабилизаторы и их соли большинства кислот признаны нетоксичными, не генерирующими токсичных веществ в соединении с другими добавками в компаунде. Такая технология является более дорогой и менее изученной с точки зрения эмпирического материала по результатам натурных испытаний, так как используется сравнительно недавно.
Физико-механические и химические свойства ПВХ, стабилизированного свинцом и кальцием-цинком практически не отличаются друг от друга. Ниже приведена сравнительная таблица технических характеристик материала профилей с различной стабилизацией.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА С РАЗЛИЧНОЙ СТАБИЛИЗАЦИЕЙ

ХАРАКТЕРИСТИКАМЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯСТАБИЛИЗАЦИЯСВИНЕЦСТАБИЛИЗАЦИЯ
КАЛЬЦИЙ-ЦИНК

Объемный весDIN 53479кг /м*315001460
Модуль упругостиDIN 53457Н/ мм*22,982,46
Коэффициент температурного расширения1/оС80 x 10 *–6
Температура размягченияDIN 534460/BоС82,579,5
Предел прочности при растяженииDIN 53455Н/ мм*24341
Относительное удлинение при разрывеDIN 53455%10194
Ударная вязкость образца с надрезом при +23 оСDIN 53753КДж /м*25663
Ударная вязкость образца с надрезом при 0 оСDIN 53753КДж /м*22732
Твердость D по ШоруDIN 53505ЕДИНИЦА ТВЕРДОСТИ7471

Добавки при производстве ПВХ

Кроме стабилизаторов в состав ПВХ-компаунда входят различные добавки, позволяющие регулировать как его эксплуатационные, так и технологические свойства. К ним относятся:
1. Красящие вещества (пигменты), в качестве которых при производстве ПВХ-профиля используются обычно оксид титана (белый) и оксид железа (коричневый ). Не используются пигменты содержащие кадмий.
2. Смазочные вещества, например воск или мыло, являющиеся вспомогательными материалами, облегчающими текучесть расплава ПВХ-смеси за счет того, что они смазывают поверхность между расплавом и металлическими стенками экструдера.
3. Наполнители, служащие для улучшения физико-химических характеристик ПВХ-профиля и расширения возможностей его обработки. Основной объём среди наполнителей занимает мел, не представляющий никакой опасности для здоровья и окружающей среды.
4. Пластификаторы, предназначенные для повышения эластичности ПВХ при отрицательных температурах. Относительно хрупкий с низкой ударной вязкостью твёрдый ПВХ, используемый в оконном производстве, перемешивается, как правило, с акрилкаучуком. Такой ПВХ называется модифицированным и имеет относительно равномерную хрупкость во всем рабочем диапазоне температур – от + 30 до – 30 оС.

ПВХ (PVC)

Что такое поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) – это синтетический полимер, мономерным звеном которого служит молекула хлорида этилена (винилхлорид, хло́ристый вини́л, хлорвини́л, хлорэтиле́н, хлорэте́н, этиленхлори́д), имеющий химическую формулу CH2=CCl. Соответственно поливинилхлорид, как цепной полимер винилхлорида обладает формулой (-CH2-CCl-)n, где n – степень полимеризации.

Полимер синтезируют по механизму радикально-цепной полимеризации, проходящей в блоке или в суспензии. По методу синтеза поливинилхлорид делится на эмульсионный ПВХ-Э и суспензионный ПВХ-С. Также виды поливинилхлоридных материалов (композиций ПВХ) условно делят на две группы:

— непластифицированный или жесткий материал (обозначения в разных источниках – винипласт, PVC-R, PVC-U, RPVC);

— пластифицированный, или мягкий ПВХ, или пластикат (обозначается PVC-F, PVC-P, FPVC).

Поливинилхлорид по своей природе является аморфным полярным полимером.

Основными свойствами поливинилхлорида считаются негорючесть, стойкость к окислению, довольно простое совмещение с другими материалами, в тоже время низкая теплостойкость. Плотность чистого ПВХ составляет 1350-1430 кг/куб.м. При этом насыпная плотность материала составляет 400-700 кг/куб.м. Рассмотрим характеристики полимера подробнее.

– белый порошкообразный материал;

– не обладает запахом и вкусом;

– обладает хорошими диэлектрическими характеристиками;

– высокая водостойкость, стойкость к кислотам, основаниям, маслам, спиртам;

– невысокая стойкость к действию эфиров, ацетонов, хлорированных углеводородов, ароматики;

– хорошо смешивается с пластификаторами, модификаторами и другими химикатами.

– горение не поддерживает;

– в случае сильного нагрева деградирует;

– самовоспламенение происходит при резком нагреве до 1100 градусов С;

– температура стеклования — 70-80 градусов С.

Чистый поливинилхлорид (смола) практически нетоксичен. В некоторых источниках описаны такие действия на организм, как раздражение слизистых оболочек. ПДК материала в воздухе рабочей зоны равна 6 мг/м3.

Рис.1. Смола ПВХ без добавок

Мелкие частицы ПВХ, взвешенные в воздухе взрывоопасны, а осевшая пыль пожароопасна. При нагревании до температуры выше 150 градусов в воздушной среде поливинилхлорид начинает разлагаться на хлороводород и оксиды углерода (углекислый либо угарный газ).

Особенности различных подвидов ПВХ:

Суспензионный поливинилхлорид обладает узким ММР (молекулярно-массовым распределением), его макромолекулы почти не разветвляются. ПВХ-С обладает более низким водопоглощением, хорошей светостойкостью и термостойкостью, более высокими диэлектрическими характеристиками. По диэлектрическим свойствам ПВХ-С уступает только полипропилену, полистиролу и полиэтилену.

Соответственно эмульсионный ПВХ имеет широкое ММР, больше посторонних примесей. Его диэлектрические свойства несколько слабее, выше водопоглощение и соответственно хуже светостойкость и термостойкость.

По химическим свойствам серьезно отличаются непластифицированный материал и пластикат. У первого имеется хорошая химическая инертность. Он стоек к бензинам, маслам и смазкам, щелочами и кислотами. Растворяют поливинилхлорид только сильные полярные органические растворители, такие как хлорбензол, дихлорэтан или тетрагидрофуран. ПВХ-пластикат обладает физико-химическими данными значительно худшими.

История поливинилхлорида

Поливинилхлорид существует уже почти два столетия и впервые стал известен науке уже в 1830-х годах. Химик Виктор Реньо, изучавший винилхлорид случайно допустил его полимеризацию и получил неизвестный белый порошок. Однако, никаких последствий это ранее открытие не имело.

Промышленный ПВХ впервые получили в 1912 году, когда химик Фриц Клатте воздействовал на ацетилен хлороводородом. В 1913 году новый материал был запатентован. Массовое производство поливинилхлорида было налажено с конца 1920-х годов, когда в мире нашлось достаточное количество хлора для этого. Новый негорючий пластик был призван заменить пожароопасный целлулоид.

Главная сложность в получении изделий из поливинилхлорида – это его термическая нестабильность, то есть склонность к разложению при повышенных температурах. Недостаток усугубляется большой вязкостью расплава чистого полимера. Кроме того, ПВХ материал – порошкообразный полимер. Это накладывает дополнительные ограничения по выбору оборудования и требует использовать при переработке ПВХ различные добавки.

Отметим, что эмульсионный поливинилхлорид утрачивает популярность, т.к. из-за своих описанных выше свойств он уже не считается в современных реалиях высококачественным материалом. ПХВ-Э широко используют для изготовления изделий из пластизоля, для других целей всё больше применяют суспензионный ПВХ. На последний приходится порядка 80 процентов потребления полимера.

В современной индустрии поливинилхлорид перерабатывают главным образом методом экструзии, гораздо меньше литьем под давлением и небольшие количества (в основном ПВХ-пластизоли) ротационным формованием, выдувным формованием и вальцеванием. Полученную экструзией ПВХ-пленку затем обрабатывают другими методами, в основном термоформованием.

Методом экструзии, как из жестких поливинилхлоридных композиций, так и из пластиката, выпускают разнообразнейшие профили, в том числе большое количество всевозможных труб. Среди профилей стоит отметить оконный профиль, подоконник, стеновые панели, сайдинг, водостоки, электротехнические профили и т.д.

Рис.2. Цех по производству экструзионных профилей

Экструзия ПВХ подробно описана в специализированных материалах. Она происходит на экструзионных линиях, особенностями которых являются двушнековый экструдер для переработки порошкообразной смеси ПВХ с добавками и четкий контроль температурного режима экструдера с возможностью принудительного охлаждения каждой зоны. За экструдером в составе линии следует стандартный набор из формующей головки (одно- или несколькоручьевой), калибраторов, охлаждающих ванн, тянущего устройства, маркиратора и отрезной пилы. Смесь или компаунд жесткого ПВХ для переработки на экструдере представляет собой комбинацию полимера и нескольких аддитивов, главными из которых являются: термостабилизатор, процессинговые добавки (смазки), краситель, модификаторы и т.д. Смесь для экструзии жесткого поливинилхлорида приготавливают в двухстадийных смесителях различной степени автоматизации.

Огромное количество полимера идет также на производство пленок ПВХ. Он может быть использован для выпуска разнообразных пленок, обладающих спектром ценных свойств, при помощи изменения состава композиции, осей и степени ориентации. Как правило, пленки выпускаются методом плоскощелевой экструзии, который отличается от описанной выше экструзии профиля видом формующей головки и последующих устройств в линии, а также наличием в ее составе устройства для ориентирования. Пленочные материалы могут быть как непластифицированные так и пластифицированные. Их свойства зависят от типа и количества пластификатора. Увеличение его количества ведет к росту прозрачности, при этом пленка получается более мягкой, в том числе при отрицательных температурах.

Литьем под давлением поливинилхлорид перерабатывают как в самостоятельные изделия, так и в большей степени в комплектующие к профильным изделиям из того же материала. К последним относятся трубные фитинги, компоненты водосточных систем, электротехнические комплектующие и т.д. Литьевые изделия из пластифицированного поливинилхлорида, являющегося эластомером, используются повсеместно, как альтернатива более дорогим термоэластопластам и более сложной в производстве резины. Однако, литье, особенно жесткого ПВХ, также непростой процесс, учитывая высокую вязкость полимера и его склонность к термодеструкции с выделением агрессивного хлороводорода. Как правило, жесткий поливинилхлорид льют на специальных термопластавтоматах с охлаждением материального цилиндра и хромированной либо нержавеющей парой шнек-цилиндр. В составе композиции должно быть большое количество смазок. Применение горячего канала на литьевых формах затруднено, но возможно.

Рис.3. Литьевой фитинг для водостока

Ротационным формованием или ротоформованием перерабатывают специальный вид ПВХ-композиций – пластизоли, которые представляют собой дисперсии частиц поливинилхрорида в большом количестве жидкого пластификатора. ПВХ пластизоли обычно выпускают в виде паст. Ротационные изделия, полые внутри, производятся на специальных ротационных машинах. Пластизоль загружается в форму, которая приводится во вращение в разных плоскостях, одновременно получая термическое воздействие. Пластизоль проходит желатинизацию и затвердевание, образуя полое внутри изделие.

Поливинилхлорид стал один из самых широко используемым пластиков в мире (находится в тройке по популярности вместе с полиэтиленом и полипропиленом). Это произошло в том числе из-за его низкой цены и высоких технических характеристик, а также вариативностью свойств. Рассмотрим основные направления, где применяются ПВХ изделия.

Применение в строительстве

Описываемый материал является наиболее строительным из всех полимеров. В развитых странах он составляет более половины от применяемых стройматериалов. Помимо известных преимуществ, таких как хорошие прочностные данные, устойчивость к износу, малый вес, антикоррозионность, стойкость к атмосферным и погодным перепадам, огнеупорность, долговечность, ПВХ еще и экономически очень эффективен.

Из поливинилхлорида выпускают, как уже было сказано ранее, разнообразные строительные профили: окна, двери, водостоки, отделочные материалы. ПВХ трубы для водопровода и канализации незаменимы при наружных работах.

В области медицины ПВХ применяется с середины 20 века и сфера его использования становится все больше. Изделия из полимера нашли применение для замещения стеклянных и резиновых материалов, подлежащих стерилизации, на одноразовые полимерные. ПВХ подошел для медизделий лучше других материалов, из-за своей химстойкости и безопасности даже для применения внутри организма, возможности переработки в изделия разных конструкций.

Рис.4. Поливинилхлоридные медицинские изделия

Поливинилхлорид применяют для изготовления таких медицинских изделий, как разнообразные сосуды; трубки и катетеры; лицевые маски, перчатки, шины; компоненты одноразовых шприцев; упаковки лекарств; детали медицинской техники и т.п.

Применение в других отраслях

Поливинилхлорид нашел большое применение в автомобильной отрасли, где является вместе с полипропиленом самым используемым полимером. Из него производят уплотнения, покрытия, шумоизоляционные детали, провода, детали интерьера и подкапотного пространства.

Из поливинилхлорида также выпускают ассортимент товаров для детей, в том числе новорожденных. Больше всего полимер применяется для изготовления игрушек, например куклы, мячи, бассейны, мягкие игрушки.

ПВХ применяется во многих товарах для дома, таких как мебели, линолеуме, присосках, ручках, а также при производстве спорттоваров, пластиковых карт, одежды, сумок и т.д.

Широкое применение получил полимер в производстве упаковки. Помимо пластифицированной и непластифицированной пленки из него изготавливают бутылки для напитков. Широко распространена блистерная поливинилхлоридная упаковка.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Ссылка на основную публикацию