Физические и химические свойства поливинилхлорида. Пвх это какой материал

Один базовый сырьевой порошок используется для производства готовой продукции с различными свойствами и областями применения. Конечные параметры готового материала формулируются с помощью различных добавок, которые изменяют свойства в двух основных направлениях. К ним относятся.

ПВХ — особенности и характеристики материала

ПВХ — это искусственная ткань смешанного состава. Аббревиатура означает поливинилхлорид. Другие названия материала — тент, баннерная ткань и пленка. Также распространены версии ПВХ на иностранных языках.

Поливинилхлоридные ткани получили свое название благодаря своему верхнему слою. Он используется в различных отраслях промышленности, от производства потребительских товаров до машиностроения.

История

Поливинилхлорид был впервые получен из винилхлорида во Франции Анри Виктором Лейнхудом в 1835 году. Это произошло во время случайных экспериментов. Сохранились записи ученых, но охарактеризовать или назвать вещество в том виде, в котором оно появилось, не удалось.

Следующая волна исследований поливинилхлоридных соединений относится к 1878 году. Однако это все равно не помогло, и эксперименты были прекращены.

В 1913 году химик Фриц Клатте в Германии изучил свойства вещества и получил патент на производство ПВХ. Реализации его идей помешала начавшаяся Первая мировая война.

Примерно в то же время, что и Клатте в Германии, поливинилхлорид исследовался в США УолдоСилоном. В 1926 году он запатентовал идею изготовления занавесок для душа из этого нового волокна.

Промышленное производство изделий из нового материала началось в 1931 году.

Менее чем за 15 лет ПВХ флис был внедрен во многие отрасли промышленности. Он использовался для создания таких предметов, как кухонная утварь, бытовая техника и детали автомобилей.

Особенности производства и состава

В основе тканей лежат полимерные сетки. Их нити (полиэстер, нейлон или лавсан) плотно переплетены между собой. Решетка покрыта слоем ПВХ.

Нити могут быть сплетены в различных соотношениях. Наиболее распространенные варианты:.

Продукт покрывается лаком и всевозможными химическими добавками для придания ему определенных свойств. Например, полиуретан придает вещам эластичность и несминаемость.

В автомобильной промышленности ПВХ используется для производства покрытий, герметиков, изоляции кабелей, обшивки, приборных и дверных панелей, подлокотников и т.д.

Получение поливинилхлорида

Как упоминалось выше, мономерным звеном ПВХ является молекула этиленхлорида. Существует несколько основных методов синтеза ПВХ. Однако 80% базового продукта получают методом «суспензионной полимеризации». Эта реакция возможна, поскольку винилхлорид не растворим в воде.

Как это работает. Сырьевой материал, винилхлорид, рассеивается по трубкам в реакторе, заполненном водой. Образуются маленькие капельки, которые плавают в воде. Затем смесь нагревают до нужной температуры и добавляют суспензию органического пероксида, который является инициатором реакции.

Реакция протекает с выделением тепла и соляной кислоты. Чтобы избежать обратного удара, который «разрушает» все, в систему вводится специальный стабилизатор. Это покрывает образовавшиеся частицы защитной пленкой. Затем частицы отделяются от жидкости с помощью сита или центрифуги.

Разновидности поливинилхлорида

Наиболее распространенные процессы производства ПВХ описаны выше, но существуют и другие процессы, например, производство эмульгированного ПВХ. В зависимости от метода, используемого для приготовления ПВХ, определяются его свойства.

Поэтому суспензии ПВХ имеют относительно узкое молекулярно-массовое распределение, низкую степень разветвленности молекул и более высокую степень чистоты. Этот тип характеризуется высокими диэлектрическими свойствами, низким водопоглощением и высокой устойчивостью к воздействию света и тепла.

Эмульгированные образцы характеризуются более широким молекулярно-массовым распределением, большим количеством примесей, плохими диэлектрическими свойствами и меньшей устойчивостью к свету и теплу. В то же время он характеризуется более высоким водопоглощением.

Существуют также разновидности ПВХ по пластичности.

Применение поливинилхлорида

ПВХ в медицине

Уже более полувека ПВХ успешно используется в медицинских целях, и потребление этого материала растет с каждым годом.

Почему ПВХ стал так популярен в медицинском секторе? Возникла необходимость заменить хрупкую стеклянную посуду, требующую стерилизации, на что-то более прочное и простое в использовании. После долгих исследований возникла идея использовать материал ПВХ для создания «выключателей». ПВХ очень хорошо подходит для этой цели благодаря своим свойствам, особенно химической стабильности. Изделия из ПВХ легко стерилизуются, безопасны для использования внутри человеческого тела и соответствуют стандартам долговечности. Они не имеют трещин, разрывов и утечек. Медицинский сектор принял материалы на основе ПВХ после прохождения огромного количества тестов и с полной уверенностью в их безопасности для человека.

• Контейнеры для внутренних органов и крови.
• Катетеры и трубки для кормления.
• Хирургические маски и перчатки.
• Упаковки для таблеток.
• Приборы для измерения давления.

Еще одно популярное применение ПВХ — автомобильная промышленность. В этом секторе ПВХ используется для производства покрытий, герметиков, изоляционных материалов и внутренних покрытий.

Использование материалов из ПВХ сделало современные автомобили не только более красивыми, но и более легкими и безопасными. ПВХ и другие полимеры, используемые для замены ранее применявшихся металлических деталей, сделали автомобили более легкими и снизили расходы на топливо. ПВХ используется в производстве подушек безопасности, чехлов для сидений, надувных подушек и всего остального, что помогает предотвратить травмы пассажиров.

ПВХ в строительстве

ПВХ также используется в строительной промышленности. Такие его свойства, как механическая прочность, стойкость к истиранию, коррозии, атмосферным, химическим и ультрафиолетовым излучениям, делают его незаменимым. ПВХ также является огнестойким материалом, что повышает противопожарные свойства зданий из ПВХ.

ПВХ не проводит электричество.

Какие наиболее распространенные примеры использования ПВХ в строительстве? Разумеется, пластиковые окна. ПВХ используется в производстве оконных профилей, декоративных материалов и подобных материалов.

ПВХ в других областях

Прочный жесткий ПВХ используется и в другой области — производстве детских игрушек. Куклы, мячи, любимые уточки для купания, надувные ватрушки и т.д.

Оглянитесь вокруг, и вы увидите, что банковские карты изготавливаются из ПВХ, уличная мебель — из жесткого ПВХ, а полы — из гибкого ПВХ.

Упаковка — это особая область применения ПВХ. Упаковка для зубной пасты, шампуня, крема, чехлов для мобильных телефонов и т.д.

Упаковка имеет следующие распределения

• Пленка жёсткая – 51%.
• Бутылки – 35%.
• Пленка мягкая – 11%.
• Крышечки для бутылочек – 3%.

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

Преимущества

Уникальность материала подчеркивается его широким использованием. После отверждения ПВХ остается очень гибким и может быть неразрушимым при статистических и динамических нагрузках.

Вторым важным преимуществом является его малый вес. При плотности 1,4 г/см³ изделия из ПВХ более прочны, даже при небольшой спине. Поэтому изделия из ПВХ легче, чем из других материалов.

От полиэтиленовых пакетов до автомобильного пластика — ПВХ чрезвычайно гибок. Все это благодаря модификаторам, которые можно добавить.

Одним из главных его свойств является содержание переработанных и пригодных для вторичной переработки материалов.

Виды поливинилхлорида

Сырая пыль имеет одинаковый состав, свойства и внешний вид. Однако механические свойства и внешний вид хлорида ПВХ в конечном продукте сильно отличаются. Конечные параметры определяются веществом, привитым ПВХ, и свойства изменяются в двух направлениях.

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

Если необходимо обеспечить специальные свойства ПВХ, используются 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

В процессе производства ПВХ химические свойства зависят от стадии и метода производства. Визуально эластомеры могут не отличаться, но риски могут. Очень важно, чтобы ПВХ использовался в строгих целях, где маркировка наносится непосредственно на сам продукт. Общее название полимера сокращенно называется ПВХ или по-английски PVC (polyvinyl chloride).

Буквы перед или после аббревиатуры указывают на добавление пластификатора, который придает пластичность.

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

Примеры 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

Перечислены многие преимущества искусственных материалов из ПВХ. Однако огромным недостатком является его искусственный характер. Это означает, что они по своей природе не подлежат вторичной переработке и вызывают загрязнение окружающей среды. Однако существует отличное решение этой проблемы.

Переработка отходов ПВХ позволяет избежать негативного воздействия на окружающую среду и повторно использовать эти отходы для производства новой продукции. Процесс переработки состоит из различных этапов сбора пластика, сортировки, измельчения, прессования и химической переработки, под воздействием определенных температур превращающих единую массу переработанного ПВХ. Этот материал используется в производстве упаковки, различных транспортных средств и т.д.

Безопасность для здоровья человека

ПВХ может использоваться в различных формах и видах. Однако контакт с этими материалами не угрожает безопасности человека, поскольку ПВХ имеет единый состав молекул хлора C2H3Cl. В процессе производства используются специальные добавки для предотвращения летучих веществ и дезактивации структуры.

Разработанные добавки отличаются специализированным назначением плюс пищевые и технические добавки. Таким образом, те, что созданы из ПВХ, также имеют конкретную цель. Перед использованием важно ознакомиться с типом пластика. Информация указана непосредственно на изделии. Некоторые из них можно использовать только для хранения при низких или комнатных температурах, в то время как другие можно использовать для нагрева до 100°C.

Химические и физические свойства

Рисунок 1: Химические свойства ПВХ

ПВХ в качестве сырья представляет собой бесцветные гранулы. Он химически устойчив к щелочам, минеральным маслам, широкому спектру кислот, спиртам и органическим растворителям.

Поливинилхлорид активно проявляет свои физические свойства при повышении температуры. Он инертен до 66 .C, но может деформироваться при повышении температуры. Плавится и воспламеняется при 100-260.C:.

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

Плотность материала составляет 1,34 г/см³. Насыпная плотность — 0,4-0,7 г/см³. Устойчивость к ультрафиолетовому излучению. При нагревании до 150°C разлагается на хлористый водород и CO. Самое опасное в ПВХ — это способ его горения. Это связано с тем, что диоксины, выделяемые ПВХ, сильнее, чем диоксины, выделяемые цианидом или цианистым калием.

Производство ПВХ — это сложный процесс, включающий химические реакции. Простейший алгоритм производства может быть описан в виде ряда последовательных шагов.

Область применения

ПВХ — это гибкий материал, используемый во многих отраслях экономики.

• В сфере строительства используют более 50 % произведенного поливинилхлорида в мире. Этому способствует легкий вес, долговечность, высокая механическая прочность и теплоизоляционные свойства, устойчивость к коррозии, износостойкость и химическая стойкость материала. Его широко используют для производства несущих оконных контуров, дверей, линолеумов, отделочных материалов, разнообразных пленочных изделий. Многие современные инженерные коммуникации делают из труб ПВХ.
• Применению полимера в области медицины способствуют его инертность, химическая стабильность, высокая биосовместимость, соответствие стандартам токсикологии, возможность стерилизации и другие свойства. Широкое применение здесь находят всевозможные пластиковые контейнеры, одноразовые инструменты, части медицинских приборов, медицинские маски для хирургии, блистер-упаковка для лекарственных средств.
• Транспортные средства оснащены приборными панелями, отделкой салонов, уплотнителями, подушками безопасности, подлокотниками и другими элементами их ПВХ. В среднем в одном авто используется 16 кг пластиковых изделий.
• Среди поливинилхлоридной упаковки первенство принадлежит жесткой пленке (51 %), далее идет бутылочная продукция (35 %), пленка (11 %), крышки (3 %).
• Среди детских товаров множество пластиковых игрушек – кукол, утят для ванной, надувных пляжных предметов, мячей.

Жесткие виды пластика используются в производстве мебели и спортивного оборудования, а мягкие — для изготовления предметов домашнего обихода, таких как сумки, обувь и одежда.

См. также Что такое поливинилхлорид (ПВХ), его свойства и продукция.