ПВХ — это химическое соединение углерода, водорода и хлора, которое состоит примерно на 43% из этилена (побочного продукта очистки нефти) и на 57% - связанного хлора, получаемого из поваренной и каменной и соли. Поливинилхлорид - представляет собой порошок, получаемый суспензионной полимеризацией винилхлорида . ПВХ выпускается в виде порошков, гранул и пластизолей.
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. В то же время большое содержание хлора делает ПВХ самозатухающим.
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.
Из многочисленных пластификаторов поливинилхлорида наибольшее распространение получили сложные эфиры фталевой и фосфорной кислот (дибутилфталат, диоктилфталат и др.), а также эфиры адипиновой, себациновой и других жирных кислот.
При введении пластификатора повышается и морозостойкость полимера. К пластификаторам предъявляются следующие требования:
- Чистота
- Бесцветность
- Отсутствие запаха
- Отсутствие раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки
- Высокая температура кипения (выше 200°С)
Пластификаторы, повышающие морозостойкость полимера, должны обладать низкой температурой замерзания.
В зависимости от степени пластификации ПВХ производится в виде винипласта и пластиката.
Свойства винипласта
Винипласт Жесткий, практически не пластифицированный ПВХ, содержащий стабилизаторы и смазывающие добавки.При правильном подборе комплексов стабилизаторов температура деструкции поднимается до 180 - 220 °С, что допускает его переработку из расплава. Винипласт обладает высокими физическими свойствами, что делает его конструкционным материалом, широко применяемым в машиностроении и в строительстве (трубы, погонаж, фитинги, стеклопакеты и др.).
Винипласт имеет хорошую светостойкость, сваривается и склеивается. Нетоксичность ПВХ до 80 °С позволяет применять его в пищевой промышленности и медицине.
Пластикат ПВХ
Пластикат Представляет собой ПВХ, содержащий до 50 % пластификатора (фталаты, себацинаты, трикрезилфосфат и другие), что существенно облегчает его переработку в изделия и расширяет диапазон практического использования (пленки, шланги, искусственная кожа, линолеум, клеенки и др.).Вред
Вред ПВХ
ПВХ-продукты изготовлены из поливинилхлорида - опасного яда, способного разрушать нервную систему и вызывать раковые заболевания. Выделение винилхлорида в окружающую среду усиливается при его нагреве. Температурный предел эксплуатации полимера установлен до 60°С.
Резкое понижение прочности поливинилхлорида при повышении температуры, а также присущая ему хладотекучесть под влиянием длительного действия нагрузки ограничивают его применение, несмотря на высокие показатели механической прочности при нормальной температуре.
Сам по себе (в чистом виде) ПВХ безвреден, несмотря на то, что более чем наполовину состоит из хлора, который находится в «связанном» состоянии. Вредными могут быть только продукты его разложения (хлор, диоксины, фталаты, и т.д.). Но в изначальном виде ПВХ не используется, так как он полупрозрачен, хрупок и гигроскопичен. Чтобы ПВХ стал цветным, ударопрочным, влагонепроницаемым используют различные добавки:
- Смягчители
- Наполнители
- Пластификаторы
- Полимерные вспомогательные материалы
- Пигменты (для цвета)
- Термостабилизаторы
Для придания ПВХ эластичности в него зачастую добавляют пластификаторы - фталаты или эфиры фталатов, попадание которых в организм может вызывать поражения печени и почек, снижение защитных свойств организма, бесплодие, рак. ПВХ может содержать и другие опасные вещества: кадмий, хром, свинец, формальдегид.
Чтобы из ПВХ сделать какие-либо изделия, его надо нагреть до температуры плавления, которая близка к температуре, когда происходит интенсивное выделение хлористого водорода. Чтобы произвести переработку ПВХ применяют термостабилизаторы, которые в смеси с ПВХ позволяют снизить интенсивность выделения хлористого водорода.
При повышении температуры свыше 220°С даже применение термостабилизаторов не спасает ПВХ от разложения. Тогда скапливаются кислотный дым и вредные хлорорганические выделения, такие как диоксин. Также выделяются тяжелые металлы, содержащиеся в стабилизаторах PVC (особенно опасно выделение кадмия).
Сам пластик достаточно пожароустойчив, но при сильном пожаре из поливинилхлорида начинают выделяться крайне ядовитые соединения, диоксины (высокотоксичные вещества), которые вызывают отравление человека, в этом случае вред ПВХ может быть огромен. Особенно опасны выделения диоксинов из ПВХ при сжигании. При сжигании 1 килограмма ПВХ образуется до 50 миллиграмм диоксинов, что вполне достаточно для развития раковых опухолей.
При переработки вред ПВХ так же присутствует, так как не существует безопасных технологий переработки ПВХ. При его изготовлении и утилизации в окружающую среду выделяется большое количество диоксинов. Он практически не поддается повторному использованию и идет в печи мусоросжигательных заводов (МСЗ) или на свалки. Диоксины, неустанно производящиеся МСЗ, распространяются на сотни и тысячи километров.
Диоксин - побочный продукт ПВХ, проникает в пищевую цепочку и через воздух и растения попадает в организм животных. Через выбросы в реки попадает в организм рыб и морских млекопитающих. Диоксин является не только канцерогеном, но и оказывает сильное влияние на гормональную и иммунную системы.
Этот продукт практически не разлагается в природе, то есть увеличивается «мусорная» нагрузка на окружающую среду.
Greenpeace, вместе с учеными и обществами по охране природы всего мира уверены, что PVC наносит вред во время его производства, использования и размещения отходов.
Польза
Области применения ПВХ
PVC (поливинилхлорид) - чаще называемый сокращённо винил - один из пластиковых материалов имеющих наиболее широкое применение в современном обществе. Это развитие связано с тем, что PVC стоит дешевле, чем многие традиционные материалы, такие как древесина, металл, стекло.
ПВХ в промышленности
Прочность и огнестойкость ПВХ (если не нагревать его выше 60°С) также обуславливает его популярность. Он применяется при изготовлении:
- Профилей для оконных и дверных блоков
- Потолочных покрытий
- Линолеума
- Искусственной кожи
- Различных пленок
ПВХ пластики 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
Существует множество сфер применения PVC . Этот материал долговечен и практичен. Поливинилхлорид используется - в качестве упаковочного материала - бутылки, банки, коробки, самоклеющаяся пленка. Также используется он для изготовления кредитных карточек, игрушек, папок, ручек; дверей, стеновых панелей, водосточных желобов. Используется и в производстве настилов полов, обоев, подъемных жалюзи, занавесок в душе; в транспортной промышленности; для изоляции кабеля и проводов; для производства офисной мебели и т.д. Области использования ПВХ в строительстве непрерывно расширяются.
Важно!
ПВХ в медицине
Медицина не обходится без ПВХ. Всей продукции из ПВХ присущи высокая гибкость и прочность - шприцы, медицинские перчатки, пакеты для хранения крови, системы капельниц, всевозможные трубки и упаковки и т.д.
- Медицинские шприцы
- Медицинские перчатки
- Пакеты для хранения крови
- Системы капельниц
- Всевозможные трубки и упаковки
Евросоюз принял ПВХ к использованию в медицине, что говорит о его полной медицинской безопасности. Донорская кровь и плазма безопасно хранятся в ПВХ-ёмкостях. ПВХ может использоваться даже внутри человека. При контакте с кровью или тканью человека именно ПВХ имеет высокую биосовместимость.
Как выбирать продукцию из ПВХ
Изделия из поливинилхлорида, как и многие другие синтетические материалы, могут выделять вредные для здоровья человека вещества, поэтому к их качеству предъявляются повышенные требования.
Поливинилхлорид подлежит санитарно-эпидемиологическому контролю, поэтому нужно получить заключение о том, что изделие из ПВХ соответствует санитарным правилам, а концентрации вредных веществ, предельно допустимые в рабочей зоне (для производственных помещений) или в воздухе населенных мест (для жилых помещений), не превышены.
Поэтому требуйте у продавца сертификат качества (или сертификат соответствия) и гигиеническое заключение. Убедитесь, что показатели выделения формальдегидов соответствуют ГОСТу или европейскому стандарту E1.По законодательству обязательно наличие двух разрешительных документов на ПВХ: сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности. Это объясняется тем, что это материал, который будет использован во внутренней отделке помещений, для изготовления мебели. Именно поэтому изделия из ПВХ должны быть безопасными для человека.
Пожарный сертификат на пвх - это документ, свидетельствующий о том, что продукция соответствует нормам пожарной безопасности. Изготовленный по всем стандартам ПВХ не горит, а плавится при достаточно высокой температуре. Следует отметить, что ввоз продукции на территорию РФ осуществляется исключительно при наличии сертификата пожарной безопасности. Этот документ оформляется в территориальных центрах МЧС России.
Если производитель имеет пожарный сертификат, то он может оформить сертификат соответствия в системе ГОСТ Р. Этот сертификационный документ может распространяться на единичное изделие, партию продукции или серийное производство и выдается на срок от 1 до 3 лет.
Многие производители линолеума уже заменили ПВХ на резину и другие материалы. Оконные рамы из ПВХ легко заменить цельнодеревянными или алюминиевыми. Трубы можно установить из полиэтилена, стали, меди, углеродистой стали, фаянса. ПВХ-кабели, штекеры, разъемы, электрические розетки, а также линейки, корзины для бумаги, ручки и пр. можно заменить аналогами из полиэтилена, этилен-винилацетата, полиамида, силикона.
Игрушкам из ПВХ также есть намного более безопасные альтернативы - игрушки из пропилена и полиэтилена, а так же из ткани, дерева и пр. Пластиковые пакеты можно заменить многоразовой упаковкой, изготовленной из экологически безвредных материалов - бумаги, стекла, ткани. Вместо виниловых обоев лучше покупать бумажные, а для ванной и кухни выбрать кафель (или водостойкую водоэмульсионную краску).
Поливинилхлорид (ПВХ) - универсальный термопластичный полимер, получаемый полимеризацией винилхлорида. Сырьем для производства винилхлорида являются поваренная соль и нефтепродукты.
ПВХ - продукт крупнотоннажного химического производства. Мировое потребление ПВХ около 25 млн. тонн в год. ПВХ имеет очень широкий спектр использования - сайдинги, элементы кровли, профили пластиковых окон, водопроводные трубы, грампластинки, кабельная продукция, декоративные и технические пленки и пластики, машиностроительные и электротехнические детали, текстильные и технические волокна, напольные покрытия, товары для спорта и отдыха, игрушки, медицинские изделия, тара и упаковка и многое другое.
Химическая формула поливинилхлорида: (-CH 2 -CHCl-) n . Пространственная структура молекулы ПВХ показана на схеме.
Международные краткие обозначения:
- RPVC, PVC-R, PVC-U, uPVC - непластифицированный, т.е. жесткий ПВХ, применяющийся в конструкционных целях,
- FPVC, PVC-F, PVC-P -пластифицированный, например - при помощи фталатов, применяющийся в кабельной промышленности, при изготовлении шлангов, линолеума, игрушек и т.п. и обладающий большей или меньшей эластичностью. Пластифицированные формы ПВХ легче поддаются литью и экструзии.
На рынке ПВХ продается под большим количеством фирменных названий.
Ориентировочные свойства ПВХ приведены в таблице.
| Наименования показателей | Значения показателей |
|---|---|
| Насыпная плотность суспензии | 0,450 -700 кг/куб. м |
| Плотность при 20°С | 1,35 - 1.43 г/см3 |
| Температура текучести | 180 - 220 ° и выше |
| Температура стеклования | 78 - 105 °С |
| Теплопроводность | 0,15 - 0,175 вт/(мхК) |
| Удельная теплоёмкость | 1- 2,14 кдж/(кгхК) |
| Температурный коэффициент линейного расширения | 6х10-7 - 8х10-7 °С-1 |
| Температурный коэффициент объёмного расширения (25 - 50°С) | 3х10-8 - 4х10-8 |
| Теплостойкость по Мартенсу | 50 - 80 °С |
| Водопоглощение: | за 24 ч. - 0,4-0,6 % (г/м2) за 1000ч. - 4 г/м2 |
| Прочность: при растяжении | 40-60 Мн/м2 |
| при сжатии | 78-160 Мн/м2 |
| при изгибе | 80-120 Мн/м2 |
| Модуль упругости | 3-4 Гн/м2 |
| Ударная вязкость по Изод | 2-10 кдж/м2 |
| Твёрдость по Бриннелю | 130-160 Мн/м2 |
| Предел текучести | 10-30 Мн/м2 |
| Относительное удлинение | 5-100% |
| Источник http://www.big-av.ru | |
Диапазон эксплуатационных температур изделий из ПВХ от - 50 до + 80 °С. Изделия из ПВХ хорошо противостоят внешним воздействиям. Подобно древесине поливинилхлорид гидрофилен, поэтому он хорошо совмещается с древесным наполнителем и пигментами.
Характер связей между элементарными звеньями допускает несколько вариантов построения молекулярной цепи, что на практике, при промышленном получении поливинилхлорида, приводит к малой регулярности (синдиотактичности) его макромолекул: в одной макромолекуле реализуются сразу несколько вариантов связей элементарных звеньев, регулярные последовательности элементарных звеньев не создаются и промышленные образцы имеют невысокую степень кристалличности.
Поливинилхлорид характеризуется очень широким молекулярно-массовым распределением (полидисперсностью). Степень полимеризации для различных фракций полимера одной и той же марки может изменяться в несколько десятков раз (от 100 до 2500).
Поливинилхлорид устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов (например, NO2, Cl2), бензина, керосина, жиров, спиртов. Нерастворим в собственном мономере. Ограничено растворим в бензоле, ацетоне. Растворим в дихлорэтане, циклогексаноне, хлор- и нитробензоле. Физиологически безвреден.
Чистый поливинилхлорид представляет собой роговидный материал, который трудно перерабатывается. Поэтому обычно его смешивают с пластификаторами. Свойства конечного продукта варьируются от жесткого до очень гибкого пластика в зависимости от процента добавленного пластификатора, который может достигать до 30% массы.
Свойства ПВХ можно модифицировать смешением его с другими полимерами или сополимерами. Так, ударная прочность повышается при смещении ПВХ с хлорированным полиэтиленом, хлорированным или сульфохлорированным бутилкаучуком, метилвинилпиридиновым или бутадиен-нитрильным каучуком, а также с сополимерами (стиро-акрилонитрил или бутадиен-стирол-акрилонитрил).
В зависимости от способа полимеризации ПВХ выпускается в трех различных формах:
- блочный,
- в виде суспензии,
- в виде эмульсии.
На основе поливинилхлорида получают:
- жесткие формы - винипласты,
- мягкие формы - пластикаты,
- пластизоли (пасты),
- поливинилхлоридное волокно.
Винипласт используется как жесткий конструкционный материал, применяемый в строительстве в виде погонажа, профилей, труб. Пластикат применяется для изготовления пленок, шлангов, клеенки, линолеума.
Условное обозначение отечественного эмульсионного поливинилхлорида, выпускаемого в соответствии с ГОСТ 14039-78 и представляющего собой продукт эмульсионной полимеризации винилхлорида, состоит из наименования продукта - ПВХ и следующих обозначений:
- способа полимеризации - Е (эмульсионная);
- способа переработки через пасты (для пастообразующих марок) - П;
- нижнего предела диапазона величины константы Фикентчера К, которая характеризует его молекулярную массу - первые две цифры;
- показателя насыпной плотности - третья цифра: 0 - не нормируется, 5 - от 0,45 до 0,60 г/см3;
- показателя остатка на сите с сеткой № 0063 - четвертая цифра: 0 - не нормируется; 2 - до 10%;
- применяемости эмульсионного поливинилхлорида: М – для переработки в пластифицированные изделия; Ж – для переработки в жесткие изделия; С – для переработки через средневязкие пасты.
После обозначения марки эмульсионного поливинилхлорида указывают сорт и ГОСТ.
Пример условного обозначения эмульсионного поливинилхлорида, изготовленного по способу эмульсионной полимеризации, с величиной К от 70 до 73, с насыпной плотностью от 0,45 до 0,60 г/см3, с ненормируемым остатком на сите с сеткой № 0063, для переработки в пластифицированные изделия, высшего сорта:
ПВХ-Е-7050-М, сорт высший ГОСТ 14039-78.
Пример условного обозначения эмульсионного поливинилхлорида, изготовленного по способу эмульсионной полимеризации, для переработки через пасты, с величиной К от 66 до 69, с ненормируемой насыпной плотностью, с остатком на сите с сеткой № 0063 – 5%, для переработки через средневязкие пасты, первого сорта:
ПВХ-ЕП-6602-С, сорт 1 ГОСТ 14039-78.
Условное обозначение отечественного суспензионного поливинилхлорида, выпускаемого в соответствии с ГОСТ 14332-78 и представляющего собой продукт суспензионной полимеризации винилхлорида, состоит из наименования продукта - ПВХ и следующих обозначений:
- способа полимеризации – С (суспензионная);
- нижнего предела диапазона величины константы Фикентчера К, которая характеризует его молекулярную массу К - первые две цифры;
- показателя насыпной плотности в г/см3 – третья цифра: 0 – без данных; 1 – (0,30-0,40); 2 – (0,35-0,45); 3 – (0,40-0,50); 4 – (0,40-0,65); 5 – (0,45-0,55); 6 – (0,50-0,60); 7 – (0,55-0,65); 8 – (0,60-0,70); 9 – более 0,65;
- показателя остатка после просева на сите с сеткой № 0063 в % – четвертая цифра: 0 – без данных; 1 – менее или равно 1; 2 – (1-10); 3 – (5-20); 4 – (10-50); 5 – (30-70); 6 – (50-90); 7 – (70-100); 8 – (80-100); 9 – (90-100);
- применяемости суспензионного поливинилхлорида: Ж – переработка без пластификаторов для (жестких изделий); М – переработка с пластификаторами (для пластифицированных изделий); У – переработка с пластификаторами или без них (для жестких, полужестких или пластифицированных изделий).
После обозначения марки суспензионного поливинилхлорида указывают сорт ГОСТ.
Пример условного обозначения суспензионного поливинилхлорида, изготовленного суспензионной полимеризацией, с величиной К от 70 до 73, с насыпной плотностью от 0,45 до 0,55 г/см3, с остатком после просева на сите с сеткой № 0063 – 90%, для изготовления пластифицированных изделий:
ПВХ-С-7059-М ГОСТ 14332-78.
Условное обозначение отечественного поливинилхлоридного пластиката, полученного переработкой поливинилхлоридной композиции в соответствии с ГОСТ 5960-72, предназначенного для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей, работающих в зависимости от марки пластиката и конструкции провода и кабеля в диапазоне температур от минус 60 до плюс 70 °С, а для пластиката марки ИТ-105 – до плюс 105 °С, имеет следующий вид.
- Первые две буквы в условном обозначении поливинилхлоридного пластиката типов И и ИО обозначают тип пластиката: И – изоляционный, ИО – изоляционный и для оболочек.
- Две первые цифры указывают морозостойкость пластиката.
- Две последующие цифры указывают порядок величины удельного объемного электрического сопротивления при 20°С.
- Для пластиката типа О (для оболочек) – первая буква обозначает тип пластиката, две последующие цифры указывают морозостойкость пластиката.
- Обозначение пластиката марки ИТ-105 (изоляционный термостойкий) состоит из букв, обозначающих тип пластиката, и последующих цифр, указывающих верхний предел рабочих температур пластиката.
- Условное обозначение пластиката, предназначенного для маслобензостойких оболочек – ОМБ-60.
- Условное обозначение пластиката, предназначенного для оболочек с низкой миграцией пластификатора в полиэтилен – ОНМ-50.
- Условное обозначение пластиката, предназначенного для оболочек с низким запахом – ОНЗ-40.
- Кроме того, в условном обозначении пластиката указывают его цвет, рецептуру и сорт.
Пример условного обозначения пластиката для маслобензостойких оболочек черного цвета, рецептуры М 317:
пластикат ОМБ-60, черный, рецептура М 317 ГОСТ 5960-72;
Пример условного обозначения пластиката изоляционного термостойкого марки ИТ-105 с верхним пределом рабочей температуры 105 °С, неокрашенного, рецептуры Т-50, высшего сорта:
пластикат ИТ-105, неокрашенный, рецептура Т-50, высшего сорта ГОСТ 5960-72.
Готовые компаунды на основе ПВХ для различных применений поставляются в гранулированной форме.
В производстве ДПК используется, как правило, жесткие непластифицированные формы ПВХ.
За рубежом существует много критиков поливинилхлоридов по причинам, связанным с экологией и безопасностью (использование хлора в производстве, возможности выделения хлора при переработке, эксплуатации и утилизации).
Доп. литература: Поливинилхлорид, Ульянов В.М. и др., изд. Химия, 1992 г.,
Достаточно жесткий полимерный материал, с высокой температурой стеклования (+75°С). Для повышения эластичности и морозостойкости поливинилхлорида в него вводят пластификаторы.
Пластификаторы - органические жидкости с высокой температурой кипения и низкой температурой застывания, совмещающиеся с полимером в различных соотношениях. В качестве пластификаторов используют сложные эфиры фталевой, себациновой, фосфорной и других кислот (дибутилфталат, диоктилсебацинат, трикрезилфосфат и др.), а также различные полиэфирные пластификаторы.
При производственном смешивании поливинилхлорида с пластификатором и нагревании смеси в определенных технологических условиях происходит термическая пластификация полимера. Результатом этой реакции достигается более качественные пластические и эластические свойства полимера, особенно в охлажденном состоянии. Это можно объяснить нарушением или ослаблением межмолекулярного взаимодействия в результате проникновения пластификатора между макромолекулами.
На основе поливинилхлорида путем термической пластификации получают гибкие мягкие материалы - пластикаты, идущие на производство кабельной изоляции, плащей, обуви, а также поливинилхлоридные пасты, применяемые в производстве моющихся обоев, линолеума, клеенки и материалов, имитирующих кожу. Термической пластикацией поливинилхлорида, не содержащего пластификаторов, получают жесткие материалы в основном конструкционного и противокоррозионного назначения (листовой винипласт, пластмассовые трубы, профили и другие изделия). Термическая пластикация - процесс перемешивания и расплавления полимера в ходе переработки для повышения (или придания) пластических свойств.
При введении в поливинилхлорид порообразователей - динитрил азобисизомасляной кислоты (парофор4ХЗ-57 и др.) или при насыщении его газом образуются жесткие, полужесткие и эластичные материалы - пенопласты с закрытоячеистой структурой или поропласты с открытыми сообщающимися ячейками (открытопористой структурой). Жесткий газонаполненный поливинилхлорид применяют для тепло- и звукоизоляции в строительстве, авиа- и судостроении, а также для изготовления спасательных средств, буйков, плотов; эластичный - как амортизационный материал, а полужесткий -для изготовления полировальных кругов.
Поливинилхлорид обладает достаточно высокой химической стойкостью к действию кислот, щелочей и смазочных масел. Но при этом он обладает целым списком характерных недостатков для сложных полимеров: малая устойчивость к действию теплоты и света. Резкое понижение прочности при повышении температуры, а также присущая ему хладо-текучесть под влиянием длительного действия нагрузки ограничивают его применение, несмотря на высокие показатели механической прочности при нормальной температуре.
Основные физико-механические свойства прессованного порошка поливинилхлорида:
Применение поливинлхлорида
Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:
- с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);
- без применения пластификатора (не пластифицированный ПВХ).
Другие обозначения:
- FPVC, PVC-F, PVC-P (пластифицированный);
- RPVC, PVC-R, PVC-U (непластифицированный).
По внешнему виду товарный ПВХ представляет собой порошок белого цвета, без вкуса и запаха. ПВХ достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Химическая формула ПВХ (-СН2-CHCl-)n , где n – степень полимеризации.
Как указывалось ранее, ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCl. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.
Поливинилхлорид является достаточно слаботоксичным веществом. Продукты разложения вызывают раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек глаза. ПДК в воздухе производственных помещений б мг/м 3 . Осевшая пыль пожароопасна. При нагревании выше 150°С начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, вредно действующих на организм человека.
ПВХ аморфный материал, свойства которого сильно зависят от метода получения. ПВХ получают:
- суспензионным (suspension)
- эмульсионным (emulsion) методами
- полимеризацией в массе - блочным методом (mass, bulk).
Суспензионный ПВХ или ПВХ С (PVC-S) имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость.
Эмульсионный ПВХ или ПВХ Е (PVC-E) характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей, высоким водопоглощением, худшими диэлектрическими характеристиками, худшей термостойкостью и светостойкостью.
Максимальная температура длительной эксплуатации: 60°С. FPVC (пластифицированный) выдерживает охлаждение до -60°С, RPVC - до -15 оС. Температура стеклования: 70 - 105°С. Имеет широкий разброс механических характеристик. FPVC - эластичный материал. RPVC имеет высокую прочность и жесткость. Материал на основе суспензионного ПВХ имеет хорошие диэлектрические характеристики (но хуже, чем у PE, PP, PS).
Использование материалов из ПВХ в медицине
ПВХ применяется в медицине и при производстве медицинского инстурмента, оборудования и инвентаря уже более 50 лет . Толчком к широкому применению ПВХ в этой области стала насущная потребность заменить резину и стекло предварительно стерилизованными предметами одноразового (и не только) использования. Со временем ПВХ стал наиболее популярным полимером в медицине благодаря химической стабильности и инертности. Продукция из него крайне разнообразна и легко производима. Медицинские продукты из ПВХ могут быть использованы внутри человеческого тела, легко стерилизуются, не трескаются и не протекают.
Вот далеко не полный перечень медицинской продукции, производимой из ПВХ:
- контейнеры для крови и внутренних органов
- катетеры
- трубки для кормления
- приборы для измерения давления
- хирургические перчатки и маски
- хирургически шины
- блистер-упаковка для таблеток и пилюль.
Основные преимущества ПВХ, позволившие этому материалу стать наиболее применимым в медицине.
Одним из основных требований к медицинской продукции является ее соответствие токсикологическим стандартам . Принятие ПВХ к использованию в медицине странами Евросоюза является свидетельством его полной медицинской безопасности. Материал, используемый в медицине, должен обладать следующим важным свойством -при контакте с разнообразными жидкостями его композиция должна оставаться неизменной, именно таким материалом является ПВХ. Когда полимерный материал контактирует с тканью или кровью пациента, крайне важен показатель химической совместимости.
ПВХ характеризуется высокой биосовместимостью которая постоянно растет благодаря новым разработкам в технологии его производства. Благодаря своим физическим характеристикам продукты из ПВХ могут обладать высокой про¬зрачностью, продукции из ПВХ может быть придана любая цветовая окраска. Продукция из ПВХ также отличается высокой гибкостью и прочностью даже при изменяющихся внешних условиях (например, температуре). ПВХ легко совместим с практически всеми фармацевтическими продуктами. Он также устойчив к воде и химическим реакциям. Из ПВХ легко производить упаковку любой формы, будь то трубы, гибкая или жесткая упаковка.
ПВХ - один из самых дешевых материалов. Это также играет важную роль при выборе материала для применения в производстве медицинской продукции.
Применение ПВХ в транспорте
ПВХ пластины широко используется в качестве материала для производства автотранспорта . В этой области он является вторым по популярности полимером (после полипропилена). В автомобилестроении ПВХ используется для производства покрытий, уплотняющих материалов, кабельной изоляции, отделки салона, приборных и дверных панелей, подлокотников и т.д.
Благодаря использованию ПВХ современные автомобили более живучи. Средний срок жизни современного автомобиля - 17 лет. Еще в 70-х годах прошлого века эта цифра не превышала 11 лет. Увеличение срока эксплуатации автомобиля означает реальную экономию природных ресурсов (если машины служат дольше, значит производить их можно меньше).
Использование в автомобилестроении полимеров вообще и ПВХ в частности ведет к снижению затрат топлива. Так как полимеры, не уступая традиционным материалам (металлу, стеклу) по прочностным свойствам, весят меньше – без ущерба для качества автомобиля снижается его вес, а, следовательно, и количество топлива, необходимое для работы двигателя.
ПВХ в строительстве
Из всех полимеров именно листы ПВХ имеет наиболее широкое применение в строительстве.
В Европе в этой отрасли используется более 50% всего производимого ПВХ, в США - более 60%. И снова таки основными преимуществами ПВХ являются все те же способности производства разнообразных видов продукции с различными свойствами. Главными конкурентами ПВХ являются глина и дерево. ПВХ профиль
Главные качества ПВХ в строительстве:
- износоустойчивость
- механическая прочность
- жесткость
- небольшая масса
- устойчивость к коррозии
- химическому
- погодному и температурному воздействию.
Одно из свойств ПВХ, которое способствовало его массовому применению в строитлеьстве - он отличный огнеупорный материал . Он с трудом поддается возгоранию. И прекращает гореть и тлеть сразу же после того, как исчезает источник высокой температуры. Основная причина - высокое содержание хлора. Это способствует повышению пожарной безопасности построенных объектов.
ПВХ не проводит электричество и, таким образом, идеален в качестве изоляционного материала. Основной чертой строительных материалов из ПВХ является их долговечность. 85% всех строительных материалов из ПВХ используются для долгосрочных сооружений.
Более 75% труб, произведенных из ПВХ, имеют срок службы более 40 лет (потенциал новых разработок в этой области увеличивает этот срок до 100 лет!). Аналогичные показатели у более чем 60% сделанных из ПВХ оконных профилей и кабельной изоляции.
ПВХ существенно дешевле конкурирующих материалов.
Стройматериалы из ПВХ легче, чем стройматериалы из бетона, железа и стали. Это вновь приводит нас к мысли об экономической выгоде - на обработку продукции из ПВХ затрачивается меньше энергии, меньше транспортных услуг (а, следовательно, и топлива). Долговечность материала также позволяет экономить - трубы, окна и т.д. приходиться менять реже. Теплоизоляционные свойства ПВХ позволяют затрачивать меньше энергии на отопление помещений.
Поливинилхлорид
| Поливинилхлорид | |
 |
|
 |
|
| Общие | |
|---|---|
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 100–260 °C |
| Удельная теплоёмкость (ст. усл.) | 90 Дж/(кг·К) |
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 .
Синонимы :Смотреть что такое "Поливинилхлорид" в других словарях:
Поливинилхлорид … Орфографический словарь-справочник
поливинилхлорид - (ПВХ) это материал, относящийся к группе термопластов (термопласты). Чистый ПВХ на 43% состоит из этилена (продукта нефтехимии) и на 57% из связанного хлора, получаемого из поваренной соли. ПВХ выделяется в виде порошка. Множество окружающих нас… … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
- (ПВХ), твердое прочное вещество белого цвета, ПОЛИМЕР ВИНИЛХЛОРИДА. Может быть получен путем нагревания винилхлорида в воде с персульфатом калия или ПЕРЕКИСЬЮ ВОДОРОДА. Поливинилхлорид можно смягчить и сделать эластичным при помощи пластификатора … Научно-технический энциклопедический словарь
ХЛОРИРОВАННЫЙ то же, что перхлорвиниловая смола … Большой Энциклопедический словарь
Поливинилхлорид - (ПВХ) является жестким бесцветным материалом с ограниченной теплостойкостью, который имеет тенденцию прилипать к металлическим поверхностям при нагреве. По этим и другим причинам часто необходимо добавлять стабилизаторы, пластификаторы,… … Официальная терминология
Поливинилхлорид - – это искусственный материал, являющийся аморфным полимером. Примечание. Пластмассы на его основе имеют хорошие электроизоляционные характеристики, стойки к химикатам, атмосферостойки, имеют высокую прочность и упругость. При нагревании… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Сущ., кол во синонимов: 1 полимер (77) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
поливинилхлорид - ПВХ Полимер винилхлорида со структурной формулой повторяющегося составного звена. [ГОСТ 24888 81] Тематики полимерные и др. материалы Обобщающие термины полимеры Синонимы ПВХ EN poly (vinyl chloride) DE Polyvinylchlorid FR poly (chlorure de… … Справочник технического переводчика
Поливинилхлорид - ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, [ CH2CHCl ]n, синтетический полимер. Отличается хорошими механическими и электроизоляционными свойствами, сравнительно невысокой термо и светостойкостью; трудногорюч. На основе поливинилхлорида получают жесткие (винипласт) и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
поливинилхлорид - [ CH2 CHCl ]п твердый продукт полимеризации винилхлорида. Плотность 1350 – 1430 кг/м3; выше 110°С разлагается с выделением HCl. Растворим в дихлорэтане, нитробензоле, тетрагидрофуране, циклогексаноне; устойчив к влаге, кислотам, растворам щелочей … Текстильный глоссарий
Поливинилхлорид (ПВХ) [-СН 2 -СНСl-] n – это высокомолекулярный хлорсодержащий , элементарные звенья в макромолекуле которого в основном соединены по типу «голова к хвосту».
Поливинилхлорид является с температурой стеклования 70-80 °С и температурой вязкого течения 150-200 °С в зависимости от . Степень полимеризации ПВХ промышленных марок колеблется от 400 до 1500 .
Свойства и назначение поливинилхлорида в значительной мере определяются способом его получения. Свойства ПВХ также можно изменять путем химической модификации. Доступность исходного сырья (), относительно несложные методы получения, ценные технические свойства обусловили быстрый рост и большие масштабы его производства.
Пластические массы на основе поливинилхлорида нашли широкое применение в электротехнической и химической промышленности, в строительстве, а также в других областях техники и в быту.
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.
