Поливинилхлорид (ПВХ): основные свойства, область применения

Международное обозначение пластмасс.

1. PET (PETE).

ПЭТФ (полиэтилентерефталат, более известный как ПЭТ или лавсан) представляет собой сложный термопластичный полиэфир терефталевой кислоты и этиленгликоля. По физическим свойствам это твёрдое вещество белого цвета без запаха. Полиэтилентерефталат прочный, жёсткий и лёгкий материал.
Имеет физиологическую инертность, что позволяет использовать в качестве упаковки пищевых продуктов и фармакологических препаратов.
Высокая сопротивляемостью окрашиванию; устойчивость к воздействию моющих средств; устойчивость к воздействию кислот, легкая склеиваемость поверхностей. Пластик не ядовит.

2. HDPE- полиэтилен высокой плотности низкого давления (ПНД).

Полиэтилен высокой плотности (НDPE) - ПЭ с линейной макромолекулой и относительно высокой плотностью (0,960 г/см³). Это полиэтилен, называемый также полиэтиленом низкого давления (ПЭНД), его получают полимеризацией со специальными катализаторными системами.

Линейные полиэтилены образуют области кристалличности, которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.

3. PVC- поливинилхлорид (ПВХ).

ПВХ получают блочной (ПВХ-М), суспензионной (ПВХ-С) и эмульсионной (ПВХ-Е) полимеризацией. Его химическая формула: [-СН2-СНС1-]n.

Поливинилхлорид или ПВХ - современный синтетический полимер, относящийся к числу так называемых базовых полимеров. Он был впервые синтезирован еще в 1870 году, а с 1930 выпускается в промышленном масштабе. С 1912 года начались поиски возможностей промышленного выпуска ПВХ, а в 1931 году концерном "BASF" были выпущены первые тонны этого материала.

Поливинилхлорид относится к группе термопластов. Чистый ПВХ - это порошок, который на 43% состоит из этилена (продукта нефтехимии) и на 57% из связанного хлора, получаемого из поваренной соли. Для производства листовых пластиков и оконного профиля в порошок добавляют стабилизаторы, пластификаторы, пигменты и вспомогательные добавки.

ПВХ пастики обладают достаточной механической прочностью и влагостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, хорошей химической стойкостью: не растворяются в бензине и керосине, стойки к действию кислот и щелочей, имеют красивый внешний вид, легко подвергаются резке, формованию, сварке и склеиванию.
Поливинилхлорид (ПВХ) - универсальный термопластичный полимер, получаемый суспензионной полимеризацией винилхлорида.

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.

Температура плавления ПВХ составляет 165-170 °С, однако при нагревании свыше 135 °С в нем начинаются процессы деструкции, сопровождающиеся отщеплением атомарного хлора с последующим образованием хлористого водорода, вызывающего интенсивную деструкцию макроцепей.

Разложение полимера сопровождается изменением его цвета от "слоновой кости" до вишнево-коричневого. Для предотвращения этого явления в ПВХ вводят комплекс стабилизаторов, из которых наиболее известны соединения свинца (оксиды, фосфиды, карбонаты), соли жирных кислот, меламин, производные мочевины.

4. LDPE - полиэтилен низкой плотности высокого давления (ПВД).

Полиэтилен высокого давления (расшифровка ПВД или ПЭВД - аббревиатуры) - это термопластичный полимер, получаемый методом полимеризации углеводородного соединения "этилен" (этен) под действием высоких температур (до 1800), давления до 3000 атмосфер в среде кислорода.
ПВД- легкий, прочный, эластичный материал, применим во многих областях жизнедеятельности человечества.
Второе название пластика- полиэтилен низкой плотности (ПНП или ПЭНП), вследствие слабых внутримолекулярных связей и более низкую плотность, чем полимеры других видов. Обозначают как LDPE- английский вариант ПЭНП.

5. PP - полипропилен (ПП).

Международное обозначение пластика- РР.
Получают ПП полимеризацией пропилена в растворителе (бензине, гектане, пропане) при давлении 1-4 МПа (в зависимости от применяемого растворителя). Реакция идёт при 70°С в присутствии каталитического комплекса AiRg + T1CI3.
Степень кристалличности полипропилена зависит от размера частиц катализатора.

6. PS - полистирол (ПС).

(ПС, бакелит, вестирон, стирон, фостарен, эдистер и др.), термопластичный полимер линейного строения. Аморфный бесцветный прозрачный хрупкий продукт.
Для полистирола характерны легкость переработки, хорошая окрашиваемость в массе и очень хорошие диэлектрические свойства.
Полистирол легко растворим в собственном мономере, ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах, ацетоне, не растворимых в низших спиртах, алифатических углеводородах, фенолах, простых эфирах.
Обладает низким влагопоглощением, устойчив к радиоактивному облучению, в кислотах и щелочах, однако разрушается концентрированной азотной и ледяной уксусной кислотами. Легко склеивается. На воздухе при УФ облучении полистирол подвергается старению с появлением желтизны и микротрещин, происходит помутнение, увеличивается хрупкость. Термодеструкция начинается при 200 °С и сопровождается выделением мономера. Полистирол не токсичен.

Его недостатки - хрупкость и низкая теплостойкость; сопротивление ударным нагрузкам невелико. При температурах выше 60 °С снижается формоустойчивость.

7. OTHER или О - прочие. К этой группе относится любой другой пластик, который не может быть включен в предыдущие группы.

ПВХ можно отличить по признакам:

- при сгибании на линии сгиба появляется белая полоса;

- бутылки из ПВХ бывают синего или голубого цвета;

- шов на дне бутылки имеет два симметричных наплыва.

Определение вида пластика по горению

Физико-механические характеристики полимера

Отличительные признаки пластиков при горении

ПЭВД (полиэтилен высокого давления, низкой плотности).
Горит синеватым, светящимся пламенем с оплавлением и горящими потеками полимера. При горении становится прозрачным, это свойство сохраняется длительное время после гашения пламени. Горит без копоти. Горящие капли, при падении с достаточной высоты (около полутора метров), издают характерный звук. При остывании, капли полимера похожи на застывший парафин, очень мягкие, при растирании
между пальцами- жирны на ощупь. Дым потухшего полиэтилена имеет запах парафина. Плотность ПЭВД: 0,91-0,92 г/см. куб.

ПЭНД (полиэтилен низкого давления, высокой плотности).
Более жесткий и плотный чем ПЭВД, хрупок.
Проба на горение - аналогична ПЭВД. Плотность: 0,94-0,95 г/см. куб.

Полипропилен.
При внесении в пламя, полипропилен горит ярко светящимся пламенем. Горение аналогично горению ПЭВД, но
запах более острый и сладковатый. При горении образуются потеки полимера. В расплавленном виде - прозрачен, при остывании
- мутнеет. Если коснуться расплава спичкой, то можно вытянуть длинную, достаточно прочную нить. Капли остывшего расплава жестче, чем у
ПЭВД, твердым предметом давятся с хрустом. Дым с острым запахом жженой резины, сургуча.

Полиэтилентерафталат (ПЭТ).
Прочный, жёсткий и лёгкий материал. Плотность ПЭТФ составляет 1, 36 г/см.куб. Обладает хорошей термостойкостью (сопротивление термодеструкции) в диапазоне температур от - 40° до + 200°. ПЭТФ устойчив к действию разбавленных кислот, масел, спиртов, минеральных солей и большинству органических соединений, за исключением сильных щелочей и некоторых растворителей. При горении сильно коптящее пламя. При удалении из пламени гаснет.

Полистирол.
При сгибании полоски полистирола, легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.Горит ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный. Полистирол хорошо растворяется в органических растворителях (стирол, ацетон, бензол).

Поливинилхлорид (ПВХ).
Структура эластичная. С трудом загорается, а при удалении из пламени гаснет. При горении сильно коптит, в основании пламени можно наблюдать яркое голубовато-зеленое свечение.
Очень резкий, острый запах дыма. При сгорании образуется черное, углеподобное вещество (легко растирается между пальцами в
сажу). Растворим в четыреххлористом углероде, дихлорэтане. Плотность: 1,38-1,45 г/см. куб.

Сдача пластика на переработку - утилизация его без вреда для экологии: из 1 кг переработанного сырья получают 0,8 кг готового к дальнейшему использованию вторичного пластика.

По материалам сайта pererabotkatbo.ru

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.

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:

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.

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

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:

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.

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.

Популярные производители

ОАО "Пласткард" - Волгоградская компания, предлагающая широкий выбор сырья. До 1990 года входила в одну группу с фирмой "Каустик", после чего переросла в самостоятельное предприятие, специализирующееся на изготовлении пищевых марок пластиков. Производственные мощности до 90 тыс. т в год.

ОАО "Сибур-Нефтехим" - расположено в Нижегородской области в г. Дзержинске. Крупнейшая холдинговая сеть, занимающаяся переработкой углеводородов. За счет использования прямых контрактов с нефтедобывающими компаниями и наличия собственного сырья способна влиять на ценообразование в регионе.

ОАО "Саянскхимпром" - г. Саянск. Первоначально завод специализировался на выпуске кабельного пластика, сегодня это самый крупный центр по производству суспензионного ПВХ.

ОАО "Каустик" - г. Волгоград. Специализируется на производстве большого сортамента химических веществ, в перечень которых входит и ПВХ.

ООО "Усольехимпром" - крупнейших химкомбинат Сибири и Д. Востока, основанный в 1938 году. Производит ПВХ методом диафрагменного электролиза.

Поливинилхлорид (ПВХ) - синтетический современный базовый полимер. Это твердое белое вещество, представляющие из себя сыпучий, капиллярный, пористый, хорошо перерабатывающийся порошок (частицы размером 100-200 мкм), который получают с помощью полимеризации винилхлорида в массе, эмульсии или суспензии. По разнообразию способов применения и переработки поливинилхлорид опережает все другие искусственные материалы.

Поливинилхлорид (ПВХ) вырабатывается двух видов:

• твердый, не пластифицированный (PVC-U) - винипласт (без пластификаторов)
• мягкий, пластифицированный (PVC-P) - пластикат (с пластификаторами)

Это жесткий, не пластифицированный листовой поливинилхлорид, содержащий смазывающие добавки (для облегчения переработки) и стабилизаторы (для предотвращения разрушения при эксплуатации и переработке). Изредка в состав винипласта вводятся модификаторы (улучшающие некоторые физические свойства), наполнители (снижающие стоимость; изменяющие физико-механические свойства) и красители (для получения цветных изделий).

Получают путем смешения в смесителях различного типа составляющих частей. После этого смесь или сразу перерабатывают в изделия или сначала получают из нее полуфабрикаты - таблетки, гранулы или в виде листов.

На способ переработки винипласта влияет вид получаемого изделия:

1. пленочный винипласт получается при каландрирование провальцованной массы
2. гладкие листы получаются путем прессования пакетов (собранных из пленки) на гидравлических этажных прессах
3. различные мелкие изделия - путем литья гранул (под давлением) на литьевых машинах или прессованием порошкообразной массы или таблеток на гидравлических вертикальных прессах
4. волнистые листы, специализированные изделия и трубы - путем выжимания из гранул на специальных шнековых установках
5. крупные сложные изделия - на формовочных машинах (вакуумное формованием из листов)

Непрозрачный термопластичный материал без запаха, который не горит и хорошо поддается разным способам обработки на простых станках. Он хорошо сваривается при помощи сварочного прутка и легко склеивается любым видом клея, приготовленным на основе перхлорвинила или поливинилхлорида; полученные прочные соединения с легкостью поддаются последующей механической обработке. Винипласт приклеивается к деревянным, бетонным и металлическим поверхностям. Это прекрасный диэлектрик. Винипласт имеет высокую химическую стойкость и в промышленности используется для транспортировки и хранения агрессивных газов и жидкостей, для обеспечения защиты металлической аппаратуры (электролизных ванн), для производства воздуховодов, вентиляторов, лабораторной и химической аппаратуры. Винипласт, благодаря своим высоким физическим свойствам, является конструкционным материалом, который широко применяется в строительстве (стеклопакеты, трубы, фитинги, погонаж и др.) и машиностроении. Винипласт не растворяется в этиловом, метиловом спирте, глицерине, высших и алифатических многочисленных алкоголях, растительных и смазочных маслах, алифотических углеводородах.

ПЛАСТИКАТ

Это эластичный поливинилхлорид, содержащий до пятидесяти процентов пластификатора (себацинаты, фталаты, трикрезилфосфат и др.), а это значительно упрощает его переработку в различные изделия и делает шире диапазон его практического применения (пленка, клеенка, шланги, линолеум, искусственная кожа и др.).

Как правило пластикат содержит (в массовых долях): полимер- 100, пластификатор - 5-20, стабилизатор -2-5 и иногда краситель - 0,1-3. Окрашенный или неокрашенный, он выпускается в виде пленок, лент, гранул, листов и т.д.

Перерабатывается пластикат тремя способами:

1. каландрование или литье под давлением - применяется для уплотнения листов и выравнивания их поверхности
2. вальцевание - при нем, вращающиеся в противоположные стороны, валки захватывают жгуты и слои ПВХ, создавая повышенные температуру и давление в зоне вальцов, затем их деформируют и склеивают (термически). В результате всего этого смола пвх вальцуется с пленкой из винипласта или другим вторичным или остаточным сырьем поливинилхлорида, которое остается после процесса экструзии пленки. Вальцовка помогает непрерывному деформированию и ориентировке волокон поливинилхлорида вдоль направления вальцевания, а это придает ей улучшение механических качеств.
3. экструзией - когда мола пвх пропускается с предварительным разогревом через экструдер и получаются листы, прутки, гранулы.

Пластикаты листовые служат для защиты промышленных помещений и химических объектов, для покрытия транспорта, спец. оборудования и сооружений, связанных с радиацией (свалки, полигоны для отходов, АЭС, транспорт); для защиты от коррозии конструкций из металла, электролизных травильных ванн. Также пластикат используется как прокладочный и трудногорючий материал. Он - влагонепроницаемый; атмосферо-, масло-, бензо- и огнестойкий; не реагирует на действие щелочей и кислот. Толщина от 1 до 6мм.

И пластикат , по химическому составу, являются термопластами и при повышении температуры обладают быстрым снижением своих механических свойств. Это обусловлено тем, что их молекулярное строение - линейное и молекулы друг с другом имеют малую связь, которая снижается при нагревании. Поливинилхлорид подлежит пятикратной переработке и при этом не теряет своих эксплуатационных качеств.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.) - бесцветная, прозрачная пластмасса , термопластичный полимер винилхлорида . Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +65 °C.

Химическая формула: [-CH 2 -CHCl-] n .Международное обозначение - PVC.

Физические и химические свойства

Молекулярная масса 9-170 тыс.; плотность - 1,35-1,43 г/см³. Температура стеклования - 75-80 °C (для теплостойких марок - до 105 °C), температура плавления - 150-220 °C. Трудногорюч. При температурах выше 110-120 °C склонен к разложению с выделением хлористого водорода HCl.

Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках , вместо относительно сложных механических затворов. Это дало возможность применить магнитные затворы в виде намагниченных эластичных вставок, помещаемых в баллоне уплотнителя.

Также находит широкое применение в пиротехнике как донор хлора, необходимого для создания цветных огней.

Безопасность

Основной проблемой, связанной с использованием ПВХ, является сложность его утилизации - при сжигании образуются высокотоксичные хлорорганические соединения, например диоксины , являющиеся канцерогенами .

См. также

Литература

Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. И. Л. Кнунянц. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - 792 с.

Ссылки

• Всё о поливинилхлориде (ПВХ он же PVC). История, получение, свойства, переработка

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Поливинилхлорид" в других словарях

Материал из архива журнала Uleyrus. Цены, нормы и модели техники меняются: перед покупкой и работами сверяйтесь с инструкцией производителя и официальными источниками. Нашли ошибку - напишите на admin@uleyrus.cc.