Что такое поливинилхлорид?

5
Средняя: 5 (2 оценки)

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

Что такое поливинилхлорид?

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

Химические свойства поливинилхлорида

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 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
Ударная вязкость кДЖ/м² ≥ 6 ≥10 4
Предел текучести Н/мм² ≥ 52 9,4 53

    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.