Поливинилхлорид рабочая температура. Поливинилхлорид (ПВХ): свойства и области применения

Что такое ПВХ? Этот материал представляет собой поливинилхлорид. Он относится к группе термопластов - пластика, который после процесса формования изделия сохраняет способность к вторичной переработке. Чистый материал ПВХ состоит на 43 процента из этилена. Остальные 57 процентов - это связанный хлор.

Материал ПВХ - выделяется в виде порошка и применяется во многих отраслях хозяйства. Самое известное изделие, при производстве которого применяется данный материал, - это металлопластиковые окна. Для производства оконных профилей в порошкообразный поливинилхлорид добавляются специальные пигменты, стабилизаторы, модификаторы и многие другие вспомогательные добавки. Благодаря им изделие становится практически неуязвимым к воздействию прямых солнечных лучей, перепадов температур и других факторов окружающей среды.

Что такое ПВХ? Физические особенности

Главная особенность материала ПВХ - это прочность. По своим свойствам поливинилхлорид практически не подвергается деформациям и другим механическим напряжениям. Сама же степень прочности данного материала зависит от строения макромолекул, а также от структуры полимера.

Материал ПВХ - что это такое? Характеристика

Данное вещество характеризируется как негорючий термопластичный материал, который хорошо поддается механической обработке на обычных станках и легко сваривается горячим воздухом при температуре 200-300 градусов Цельсия. Кроме этого, он может приклеиваться к различным видам клея (зачастую это средства на основе перхлорвиниловой смолы). Более того, данный материал может быть приклеен к деревянным, бетонным и металлическим изделиям. ПВХ не боится воздействия многих видов кислот, а также алифатических, хлорированных и Прочность клеевых и сварных соединений составляет порядка 85-90 процентов от прочности самого материала.

Благодаря своей высокой прочности на упругость и изгиб поливинилхлорид широко востребован среди рыбаков, которые кустарным способом изготовляют верхние части спиннингов, а также Как показывает практика, подобные изделия не теряют своих свойств даже при температуре минус 45 градусов Цельсия.

Диэлектрические свойства

Перечисляя свойства ПВХ, также необходимо отметить тот факт, что поливинилхлорид является хорошим диэлектриком (не проводит через себя электрический ток). Однако при нагревании до температуры 85 и более градусов Цельсия данный материал быстро теряет эти свойства. Что касается веса, то по плотности ПВХ является более тяжелым, нежели полиэтилен, однако легче, чем фторопласт и фенолформальдегидный пластик.

Высокая пожаростойкость ПВХ достигается за счет использования в его производстве такого компонента, как хлор. Именно он снижает риск горючести жесткого поливинилхлорида.

Химические свойства

Как мы отметили ранее, ПВХ практически неуязвим к воздействию некоторых видов кислот. Это действительно так - поливинилхлорид не изменяет свои свойства при действии щелочей, бензина, керосина, растворов солей и металлов.

Также до 60 данный материал устойчив к соляной и муравьиной кислоте. ПВХ стоек к окислению и воздействию глицерина, жиров и гликолей. Что же касается спиртов, то поливинилхлорид не растворяется в этиловом и метиловом спиртах, высших алкоголях, а также смазочных и растительных маслах. Не уязвим он и к воздействию кислых сточных вод.

Где он применяется?

Что такое ПВХ, мы уже выяснили, теперь поговорим о том, в каких отраслях данный материал применяется. Поливинилхлорид нашел широкое применение в производстве гибких пластиковых листов (для отделки стен и покрытия полов), пленки, защитных перчаток и многих других материалов и изделий. Из жесткого непластифицированного поливинилхлорида производятся трубы, неуязвимые к воздействию коррозии, а также некоторые детали дверей и окон. В области электротехники данный материал служит для изоляции проводов. Делают из него также игрушки, канцелярские и спортивные товары. Волокна поливинилхлорида применяются для изготовления рыболовных сетей, медицинского белья, трикотажа и различных фильтровальных технических тканей. Как видите, ПВХ применяется практически во всех отраслях промышленности и быта.

Характеристика изделий из ПВХ

На российском рынке наиболее часто можно встретить такие товары из поливинилхлорида:

Напольное покрытие (иными словами - линолеум).
Пленка.
ПВХ-панели.

Ниже мы кратко рассмотрим каждый из этих вышеперечисленных типов изделий.

Что такое ПВХ-покрытие? Это поверхность в которой были использованы специальные ПВХ-плитки, предназначенные для укладки пола. Могут иметь как простую квадратную, так и конструкцию сложной формы.

ПВХ-пленка - что это такое? По своим свойствам она являет собой высокопрозрачный, гибкий и немного тянущийся материал. Как и все остальные изделия она устойчива к спиртам и кислотам, однако обладает уникальной способностью пропускать кислород. Именно поэтому тара, упакованная в эту пленку, долго не теряет свого товарного вида.

Что такое ПВХ-панели? Это материал, который применяется для отделки потолков и стен в различных помещениях. Зачастую используется для обшивки стен на кухне и в ванной комнате.

Как поливинилхлорид влияет на организм человека?

Сам винилхлорид характеризуется как очень сильный яд, при горении выделяющий токсичные вещества. На человека данное вещество оказывает терато-, канцеро- и мутагенное действие. В результате многочисленных исследований учеными было доказано, что воздействие ПВХ на человека вызывает рак в различных органах и тканях (в т.ч. мозг, легкие и печень), а также нарушает лимфатическую и кроветворную систему. При постоянном действии в высоких концентрациях винилхлорид может вызвать даже паралич нервной системы вплоть до полной остановки дыхания. Однако современные производители учли все эти свойства и потому производят ПВХ по особой технологии. Современные изделия из поливинилхлорида (если они качественные) не оказывают такого страшного влияния на человека. Поэтому, чтобы не рисковать своим здоровьем, при покупке изделий из ПВХ следует доверять лишь известным мировым производителям.

Итак, мы выяснили, что такое ПВХ, и какое влияние он оказывает на организм человека.

Поливинилхлорид – что это за материал? При переработке нефти образуется газ. Расщепляя его на составляющие (углеводороды), а потом соединяя в другие органические цепочки с помощью катализаторов (поваренная соль (хлор), пластификаторы и эмульгаторы), получают твердое вещество.

Одним из активно используемых газов является этилен, а окончательным этапом его переработки - поливинилхлорид, применение которого нашло себя практически во всех сферах. Полученные искусственным путем органические материалы высокопрочны, инертны ко многим агрессивным веществам и долговечны (срок распада составляет десятки лет).

Полимеризация винилхлорида проходит в несколько этапов, в результате чего образуется прозрачный гранулированный порошок, дисперсностью 100-200 мкм. Форма и размеры определяются способами получения. Сырье поставляется на производства, где дальнейшая технология определяет область применения ПВХ.

Применение поливинилхлорида в различных областях

Невозможно найти сферы жизнедеятельности, где бы ни использовался этот материал:

Строительство. Твердый ПВХ в строительстве - это несущие контуры окон, двери. Мягкий - пленки, шланги, линолеумы, отделочные материалы.
Инженерные коммуникации. Самый прочный пластик - непластифицированный поливинилхлорид (нПВХ) или винипласт - применяется для производства труб. По ряду показателей он лучше металла.
Предметы быта. Используется поливинилхлорид в быту, начиная от изготовления примитивных крепежных элементов и заканчивая предметами мебели.
Пищевая отрасль. Представляет отдельное направление, разработаны несколько видов пластика для использования в разных температурных режимах.
Автомобильная промышленность.
Продукция для детей. Игрушки, коляски.
Медицина. Инструменты или их части, одноразовые шприцы, емкости. Появление ПВХ в медицине произвело переворот. Благодаря ему стало возможным использование одноразовых шприцов и капельниц.
Аграрный, промышленный секторы.

Преимущества и недостатки

Применение во всех сферах делает материал уникальным. После затвердевания он все равно обладает достаточной пластичностью, чтобы не разрушаться от статистических и динамических нагрузок.

Второе преимущество - облегченный вес. При плотности 1,4 г/см³ изделия из поливинилхлорида даже при небольшой толщине обладают повышенной прочностью. Поэтому все, что делают из ПВХ, отличается небольшим весом. Эта особенность позволяет экономить на транспортировке.

Поливинилхлорид - это пластик, который в зависимости от модифицирующих веществ способен менять свою пластичность в невероятных пределах. Как пример, можно привести пластик, используемый в автомобилестроении, и полиэтиленовые пакеты.

Еще одна сильная сторона – это возможность переработки вторсырья.

Отличные физико-химические показатели вещества, которые определяют также его широкие возможности, одновременно оказываются недостатками. В первую очередь это химическая стойкость получаемых материалов, способность не разрушаться в течение десятков лет. Изготовление одноразовых бытовых, промышленных, медицинских предметов способствует глобальному загрязнению планеты.

Среди недостатков при использовании можно упомянуть вред ПВХ, влияние поливинилхлорида на организм человека. Первая производная этанола - винилхлорид - сильнодействующий яд, оказывающий на человека сильнейшее воздействие и вызывающий необратимые процессы, в том числе на генетическом уровне. К наиболее распространенным видам можно отнести возникновение онкологии, повышение концентрации отравляющих веществ в фильтрах организма: лимфатической системе, печени, почках, легких.

Безопасность для здоровья

ПВХ существует в разных видах и формах. За безопасность для здоровья отвечает наличие летучих веществ. Поливинилхлорид имеет структурное звено, в состав которого входит молекула хлора C2H3Cl. При дальнейшем производстве винилхлорида используются присадки, блокирующие выделение 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.

Виды поливинилхлорида (классификация)

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

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

При необходимости придать ПВХ особые свойства используют дополнительные технологии:

Свойства наполненного ПВХ повторяют технологию армирования, где в качестве основы берется другой материал (ткань, стекловолокно), а ПВХ выполняет защитную функцию.
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.

Химические и физические свойства

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

Наименование пластика	нПВХ	Вспененный ПВХ	ХПВХ
Плотность г/см³	1,38	0,7-0,8	1,5-1,6
Теплопроводность	0,15	0,075	0,16
Тв. по Шору МПа	≥ 105	50-55	58-59
Ударн вязк. кДЖ/м²	≥ 6	≥10	4
Предел текуч. Н/мм²	≥ 52	9,4	53

Маркировка поливинилхлорида

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.

Критерии выбора

При выборе изделий нередко возникает вопрос, что лучше – полиуретан или поливинилхлорид. Каждый производитель основывает 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.

Внимание! Учитывая, что существующие модификации имеют большой разбег по степени опасности, необходимо четко следовать инструкции маркировки: для продуктов применять только пищевой пластик, не использовать одноразовую тару вторично, не нагревать, если она не предназначена для этого.

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

Независимо от того, что производят из поливинилхлорида, каждое изделие маркируется. Учитывая количество модификаций этого материала, не всегда безопасное их использование, необходимо знать, принимать во внимание маркировку и применять изделие строго по назначению. Особенно это касается пищевого, бытового и строительного пластика.

Производство поливинилхлорида

Как получают поливинилхлорид? Процесс состоит из нескольких 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:

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.
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.
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.

Окончательные свойства придают компоненты, добавляемые в поливинилхлорид для получения:

ударной вязкости – эластомер;
стойкости к УФ-лучам и высокой температуре – стабилизаторы (термостойкие и цветовые пигменты);
текучести - воск, парафин.

Влияние поливинилхлорида на окружающую среду

Владея разноплановой информацией о таком материале, как поливинилхлорид: где используется, какими свойствами обладает, - не стоит забывать, что за последние 70 лет (с момента получения первого полимера) все увеличивающиеся объемы превращаются в глобальную проблему. Не решает ее и частичная переработка. Возможно, в будущем найдутся и другие способы утилизировать поливинилхлорид, вред для здоровья от которых будет минимизирован, но сегодня при производстве, а также повторном расщеплении пластика в атмосферу, выделяются сотни тонн диоксина и других канцерогенов. Даже при его малых концентрациях он вызывает необратимые реакции, в том числе на генетическом уровне.

Краткий исторический очерк

В 1835 г. Реньо обнаружил способность газообразного винилхлорида под действием света превращаться в порошок. В 1872 г. полимеризация винилхлорида была исследована Бауманом. А через 40 лет Остромысленский и Клатте предложили использовать фотополимеризацию как промышленный метод получения поливинилхлорида. Позднее были разработаны способы полимеризации винилхлорида под влиянием инициаторов, распадающихся при нагревании на свободные радикалы. Промышленный синтез поливинилхлорида в водной эмульсии был впервые осуществлен в 1930 г. Следующим важным шагом явилась разработка и осуществление в промышленности суспензионной полимеризации винилхлорида. Сравнительно недавно был освоен промышленный метод полимеризации винилхлорида в массе.

Полимеризация винилхлорида

Поливинилхлорид (ПВХ) получают радикальной полимеризацией винилхлорида:

в растворе.

В промышленности наибольшее распространение получил суспензионный метод . Инициирование процесса осуществляется свободными радикалами, образующимися при гомолитическом распаде пероксидов или азосоединений. Первичный радикал присоединяется главным образом к метиленовой группе винилхлорида:

В связи со склонностью поливинилхлорида к дегидрохлорированию при температурах выше 75 °С возможна передача цепи на полимер за счет отрыва аллильного хлора от атома углерода, который находится рядом с двойной связью, образовавшейся вследствие частичного дегидрохлорирования полимера :

В результате этой реакции возникают малоактивные аллильные радикалы, вызывающие замедление полимеризации. Для предотвращения дегидрохлорирования и получения ПВХ с теоретическим содержанием хлора желательно вести процесс полимеризации при температурах не выше 70-75 °С .

Радикалы винилхлорида вследствие их высокой активности легко вступают во взаимодействие с различными примесями, содержащимися в даже в незначительных количествах.

Некоторые из примесей, например ацетилен , реагируют как агенты передачи цепи и могут вызывать образование малоактивных радикалов, замедляя полимеризацию. В присутствии других примесей происходит обрыв цепи.

Реакция передачи цепи часто используется для регулирования молекулярной массы полимера. При этом в полимеризационную среду вводят вещества, способные участвовать в передаче цепи, - регуляторы . Регуляторы выбирают так, чтобы образующиеся в результате передачи цепи радикалы были достаточно активными, в противномслучае используемые регуляторы замедляют или даже ингибируют полимеризацию.

Во всех случаях получения поливинилхлорида кислород оказывает отрицательное влияние на ход полимеризации и свойства полимера. Наличие кислорода в системе обусловливает индукционный период процесса полимеризации, уменьшение скорости полимеризации, понижение средней молекулярной массы ПВХ , появление разветвленности, уменьшение термической стабильности ПВХ , ухудшение его совместимости с пластификаторами.

Поэтому содержание кислорода выше 0,0005-0,001% (по отношению к винилхлориду) нежелательно.

При полимеризации винилхлорида выделяется большое количество тепла 1466 кДж/кг , что существенно влияет на технологию получения полимера.

При полимеризации винилхлорида в массе полимер выпадает в осадок в виде твердой фазы вследствие нерастворимости ПВХ в мономере. При этом сначала происходит увеличение скорости реакции от начала процесса до высоких степеней конверсии мономера, а затем ее медленное уменьшение.

Возрастание скорости полимеризации обусловлено образованием твердой фазы. В результате передачи цепи на полимер на выпавших из жидкой фазы макромолекулах образуются активные центры, способные продолжать полимеризацию. Вследствие малой подвижности закрепленных на поверхности полимера растущих цепей скорость обрыва цепи уменьшается, тогда как скорость роста остается высокой из-за большой подвижности молекул мономера. Поэтому с появлением твердой фазы скорость полимеризации возрастает.

На возрастание скорости полимеризации винилхлорида влияет также способность полимера набухать в мономере. Полимеризация протекает в набухших частицах полимера, в которых скорость передвижения макрорадикалов, вероятность их столкновения и бимолекулярного обрыва цепи мала. Подвижность молекул мономера в набухших частицах и скорость роста полимерных цепей остается большой.

Описанное выше явление автокатализа при полимеризации винилхлорида в гетерогенных условиях часто называют гель-эффектом. Однако это явление при полимеризации винилхлорида не аналогично типичному гель-эффекту, наблюдаемому в тех случаях, когда образующийся полимер растворим в собственном мономере.

Свойства поливинилхлорида

Поливинилхлорид представляет собой белый порошок плотностью 1350-1460 кг/м 3 . Молекулярная масса продукта промышленных марок 30000-150000 . Степень кристалличности достигает 10%.

Поливинилхлорид характеризуется значительной полидисперсностью, возрастающей с увеличением степени превращения.

Среднечисловую молекулярную массу ‾М n (близкую по значению к среднемассовой ¯M w ) можно рассчитать по значению характеристической вязкости [η] :

На практике молекулярную массу поливинилхлорида характеризуют константой Фикентчера (К ф ) : K ф =1000k

Коэффициент k определяется по уравнению:

где η отн - относительная вязкость раствора поливинилхлорида в циклогексаноне (обычно 0,5 или 1 г полимера на 100 см 3 растворителя) .

Ниже приводится константа Фикентчера К ф , характеризующая среднюю молекулярную массу поливинилхлорида, полученного различными способами:

Приведенная вязкость (η пр ), константа Фикентчера (К ф ) и среднечисловая молекулярная масса (¯М n) поливинилхлорида связаны следующим образом:

η пр	1,80	1,98	2,20	2,44	2,70
К ф	55	60	65	70	75
М n	50 000	65 000	80 000	90000	100 000

Благодаря высокому содержанию хлора (около 56%) поливинилхлорид не воспламеняется и практически . При 130-150 °С начинается медленное, а при 170 °С более быстрое разложение поливинилхлорида, сопровождающееся выделением хлористого водорода.

Поливинилхлорид нерастворим в мономере (винилхлориде), в воде, спирте, бензине и многих других растворителях. При нагревании он растворяется в тетрагидрофуране , хлорированных углеводородах, ацетоне и др.

Поливинилхлорид обладает хорошими электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами, а также высокой стойкостью к действию сильных и слабых кислот и щелочей, смазочных масел и др.

Под действием энергетических и механических воздействий в поливинилхлориде протекают реакции дегидрохлорирования, окисления, деструкции, структурирования, ароматизации и графитизации. Основная реакция, ответственная за потерю полимером эксплуатационных свойств, - выделение НСl .

Для предотвращения разложения в поливинилхлорид вводят стабилизаторы. В качестве антиоксидантов применяют производные фенолов и производные карбамида.

При термической пластификации при 160 °С поливинилхлорид превращается в застывший блок, жесткий и прочный при комнатной температуре.

Поливинилхлорид хорошо совмещается с пластификаторами.

Поливинилхлорид широко используется в технике как антикоррозионный материал. Благодаря хорошим электроизоляционным свойствам он применяется для кабельной изоляции и для других целей.

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.

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.

ПВХ в игрушках

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.

Разработка и совершенствование технологий получения ПВХ, который также называется поливинилхлоридом, уже в начале ХХ века позволила заменить данным изделием широкий спектр традиционных материалов. Сегодня трехбуквенная аббревиатура на слуху даже у людей, которые не связаны со строительством. Многие начинают интересоваться материалом, когда сталкиваются с ремонтом - так и возникает вопрос: "ПВХ - что это такое?" В глазах простого обывателя это и оконные рамы, и материалы для создания трубопроводов, и напольные покрытия, а также другие изделия, которые используются как в частном порядке, так и в промышленности. Благодаря прекрасным эксплуатационным качествам полимеров, пластиковые конструкции отличаются стойкостью к внешним воздействиям, высоким порогом истираемости и в целом долговечностью.

Состав и характеристики ПВХ

Свойства поливинилхлорида во многом соответствуют нефтепродуктам, из которых он и производится. В частности, его качества обусловлены внесением в состав различных модификаторов. Таким образом, отвечая на вопрос "ПВХ - что это такое?", можно представить его как полимерный продукт, в рецептуре которого присутствуют специальные добавки. В готовом виде ПВХ способен выдерживать большие температурные перепады: от -50 до 60° С. Эксплуатационный срок полимеров достигает 20 лет. Кроме того, производители отмечают, что за эти годы поливинилхлорид не утрачивает своих первоначальных качеств.

Внешне товарный ПВХ - это белоснежный порошок. Он достаточно прочен, отличается высокими диэлектрическими свойствами и оптимальным уровнем полимеризации для изготовления стройматериалов различных форм. На языке специалистов ответ на вопрос "ПВХ - что это такое?" может даваться и в виде химического состава, включающего этилен с хлором и поваренной солью, а также красители, смазочные вещества и наполнители с пластификаторами.

Технологии производства

Готовый для промышленного использования полимер изготавливается из нефтехимических продуктов (хлорид натрия и этилен) в ходе процесса полимеризации. Современные рецептуры, на основе которых выпускается поливинилхлорид (ПВХ), требуют применения высококачественного оборудования и продуманных технологий, что, собственно, и позволяет предлагать потребителю уникальные по свойствам изделия.

Основой для производства ПВХ служит так называемая смола поливинилхлорида, которая формируется в ходе полимеризации. В результате происходит объединение молекул мономера и образование полимера. На данном этапе технологического развития производители практикуют три метода изготовления ПВХ:

Блочная техника, которая предполагает полимеризацию в массе.
Полимеризация эмульсионной основы.
Полимеризация суспензионной основы.

Области применения ПВХ

Как уже отмечалось, в понимании обычного потребителя, который задается вопросом "ПВХ - что это такое?", ответом выступают готовые для применения материалы. Спектр, который охватывает поливинилхлорид, поистине широк и разнообразен. В первую очередь это, несомненно, строительство, где особенно важны технико-физические свойства материала. Распространены искусственные полимерные изделия и в производстве игрушек. Несмотря на страхи многих потребителей относительно экологической чистоты, многоступенчатая обработка и новейшие технологии позволяют минимизировать токсичность ПВХ.

Поливинилхлорид в строительстве

Широкую славу материал приобрел благодаря пластиковым оконным рамам, перегородкам, элементам для мебели, напольным покрытиям и другим изделиям, которые сегодня успешно конкурируют с древесиной, металлом и стеклом. Отдельно на рынке представлены комплектующие для коммуникационных систем - в частности ПВХ-трубы ценятся строителями за практичность, надежность и долговечность. Канализационные системы, трубопроводы и смежные элементы из поливинилхлорида, хотя и уступают в прочности металлу, все же отличаются более высокой герметичностью и влагостойкостью.

Напольные покрытия из ПВХ

Не менее активно поливинилхлорид используют производители материалов для напольных покрытий. Стоит отметить, что полноценное применение искусственных изделий этой категории редко практикуется, но пленка ПВХ довольно успешно справляется с защитными функциями покрытий. В частности, ею обрабатывают ламинированные панели, что позволяет достичь высокого уровня стойкости перед воздействием влаги, химических веществ и механическими повреждениями.

Кроме этого, пленка используется как декоративный элемент, причем не только в производстве напольных древесных покрытий. Изготовители тех же пластиковых окон с помощью поливинилхлорида выполняют окрашивание стеклопакетов.

ПВХ в облицовке

Пожалуй, эту область применения можно поставить на один уровень по популярности с производством оконных профилей и труб. Высококачественные панели ПВХ демонстрируют лучшие качества полимерных изделий - огнеупорность, морозостойкость, тепло- и звукоизоляционные качества, а также привлекательный внешний вид. Разнообразные фактуры, реализуемые в элементах поливинилхлоридной облицовки, особенно выигрышно смотрятся в оформлении фасадов частных домов. Знаменитый блок-хаус является одним из самых востребованных способов облицовки коттеджей, обеспечивая оригинальный облик зданию.

Вместе с этим панели ПВХ не проигрывают аналогам в надежности и легкости установки. Производители комплектуют элементы различной фурнитурой, уголками и креплениями, которые упрощают монтаж и наделяют внешние покрытия функциональностью. О последнем качестве говорит и возможность сочетать панели с водосточными ПВХ-трубами посредством специальных крепежей.

ПВХ-ткань

Данная сфера применения поливинилхлорида не так известна широким массам, тем не менее заслуживает внимания. Ткань ПВХ, производство которой не предполагает включение токсичных веществ, используется для пошива униформы сотрудников на предприятиях, в изготовлении тентов и лодочных покрытий.

Ткань из поливинилхлорида отличается мягкой структурой, эластичностью и прочностью. В качестве спецодежды она препятствует воздействиям огня, воды, а также физическим повреждениям. По общим характеристикам тентовая ткань напоминает лодочную, но в ней отсутствует адгезивное покрытие. Данный материал рассчитан на использование в качестве навесов, укрывающих полотен, гидроизоляционных прослоек и т. д. Материал, предназначенный для лодок, представляет собой сетку, которая покрывается поливинилхлоридом. В сущности, это та же пленка ПВХ, которая обеспечивает высокую адгезию и воздухонепроницаемость.

Заключение

Применение композитов и полимеров в различных сферах производства, строительства и частного хозяйства уже доказало свою целесообразность. Эффективность внедрения поливинилхлорида ярко иллюстрируют ПВХ-трубы, оконные рамы, всевозможные покрытия и материалы для облицовки.

Обращая внимание на изделия из пластикатов, можно быть уверенным, что их эксплуатационные свойства не подведут и по крайней мере будут превосходить многие аналоги. Конечно, стоит дифференцировать продукцию из ПВХ по качеству: к примеру, материал европейского происхождения по своим технико-эксплуатационным характеристикам не имеет аналогов. С другой стороны, и российские компании постепенно осваивают производство поливинилхлорида, что в будущем обещает серьезное удешевление товаров столь перспективного сегмента.

Печать

Также интересно:

Как сделать из груш заготовку на зиму: вкусные рецепты и дельные советы

Как приготовить блины — вкусные и проверенные рецепты!

Влияние луны и лунных фаз на организм человека

Рекомендуем почитать:

2024-04-20 00:06:36

Фашистские государства. Что такое фашизм? Идеология фашизма, определение. В какой стране возник фашизм

2024-04-19 00:06:33

Для теста и начинки используются

2024-04-19 00:06:33

Для приготовления потребуются такие продукты

В продолжение темы:

Беседки и навесы своими руками

Толкование сна снимать в сонниках Значение сна « Снимать »

Видеть во сне свою квартиру предвещает денежные поступления. Менять свою квартиру на другую означает измену в любви. Чужая квартира говорит о том, что человек, с которым вы...