Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ) является старейшим искусственным материалом. Впервые поливинилхлорид был получен французским химиком и горным инженером Анри Виктором Реньо в лабораторных условиях. Учёный случайно обнаружил что раствор винилхлорида по истечении некоторого времени даёт осадок в виде белого порошка.
Продукт полимеризации винилхлорида был исследован более подробно в 1878 году, однако результаты так и не стали использоваться в промышленности. Лишь в 1913 году немец Фриц Клатте получил первый патент на производство ПВХ. Он предполагал использовать ПВХ вместо легковоспламеняемого целлюлоида. Первая мировая война помешала планам учёного подробно исследовать поливинилхлорид и возможности его применения. Производство было приостановлено.
В крупных промышленных масштабах ПВХ стали производить в Германии в 30-е годы. После второй мировой войны поливинилхлорид стал наиболее используемым материалом в производстве труб, покрытий для пола, кабельной изоляции и большого числа других изделий. В начале 50-х годов, сначала в США, а затем и в Европе, началось использование ПВХ в качестве материала для оконных рам. В настоящее время окна изготавливаются из экструдированных ПВХ-систем. Экструзия (от позднелатинского extrusio - выталкивание) заключается в непрерывном выдавливании размягченного материала через отверстия определенного сечения. Можно сказать, что экструдеры работают по принципу "мясорубки": в подогреваемом цилиндре вращаются один или несколько шнеков и непрерывно подают смесь из ПВХ, становящуюся все более пластичной за счет увеличения подогрева. Затем профили охлаждаются в вакуумных калибраторах, где им придается окончательная форма и качество поверхности.

Преимущественно линейный термопластичный полимер винилхлорида поливинилхлорид, формула [—CH2—CHCl—] n. Пластик белого цвета, молекулярная масса 6000—160 000, степень кристалличности 10—35%, плотность 1,35—1,43 г/см3 (20°С); физиологически безвреден. Поливинилхлорид достаточно прочен (при растяжении 40—60 Мн/м2, или 400—600 кгс/см2, при изгибе 80—120 Мн/м2, или 800—1200 кгс/см2), обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Он ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах; устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов (например, NO2, Cl2, Cl3, HF), бензина, керосина, жиров, спиртов; совмещается со многими пластификаторами (например, фталатами, фосфатами, себацинатами); стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью (по Мартенсу, 50—80 °С); при нагревании выше 100 °C заметно разлагается с выделением HCl, вследствие чего может приобретать окраску (от желтоватой до чёрной); разложение ускоряется в присутствии O2, HCl, некоторых солей, под действием УФ-, b- или g-облучения, сильных механических воздействий. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости поливинилхлорид подвергают хлорированию ( Перхлорвиниловые смолы).
В промышленности поливинилхлорид получают свободнорадикальной полимеризацией мономера в массе, эмульсии или суспензии. Способ полимеризации определяет основные свойства поливинилхлорида и области его применения. Так, поливинилхлорид., полученный в массе или суспензии, используется для производства жёстких ( Винипласт), а также полумягких и мягких, т. е. пластифицированных ( Пластикат), пластических масс, перерабатываемых прессованием, литьём под давлением, экструзией, каландрованием. Эмульсионный поливинилхлорид. (пастообразующие сорта) применяют в производстве изделий (главным образом искусственной кожи и пенопластов) из пластизолей, органозолей и др.
Поливинилхлорид — один из наиболее распространённых пластиков; из него получают свыше 3000 видов материалов и изделий, используемых для разнообразных целей в электротехнической, лёгкой, пищевой промышленности, тяжёлом машиностроении, судостроении, сельском хозяйстве, медицине, в производстве стройматериалов . Мировое производство поливинилхлорида уже в 1973 составляло около 8 млн. т
Поливинилхлорид – синтетический термопластичный полярный полимер. Продукт полимеризации винилхлорида. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в виде капилярно-пористого порошка с размером частиц 100-200 мкм, получаемого полимеризацией винилхлорида в массе, суспензии или эмульсии. Порошок сыпуч и хорошо перерабатывается. На основе поливинилхлорида получают жесткие (винипласт) и мягкие (пластикат) пластмассы, 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.
Обычное обозначение поливинилхлорида на российском рынке – ПВХ, но могут встречаться и другие обозначения: PVC (поливинилхлорид), PVC-P или FPVC (пластифицированный поливинилхлорид), PVC-U или RPVC или U-PVC или UPVC (непластифицированный поливинилхлорид), CPVC или PVC-C или PVCC (хлорированный поливинилхлорид), HMW PVC (высокомолекулярный поливинилхлорид).

Прочитать остальную часть записи »

Поливинилхлорид является продуктом полимеризации винилхлорида, химическая формула которого СН2–СНСl. В процессе полимеризации образуются линейные слаборазветвленные (разветвленность макромолекул составляет 2—5 на 1000 атомов углерода основной цепи) макромолекулы c элементарным звеном в виде плоского зигзага.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). Поэтому на практике молекулярную массу поливинилхлорида часто характеризуют не ее численным значением, а константой Фикентчера Kф, которую определяют по уравнению:
Кф= 1000*k
lg ?отн = [(75k2С)/(1+1,5kС)] + kС,
где ?отн – относительная вязкость при 25 °С, С – концентрация поливинилхлорида, обычно 0,5 или 1 на 100 мл растворителя (чаще всего циклогексанона или дихлорэтана). Величина Kф практически постоянна для растворов поливинилхлорида различных концентраций, незначительно зависит от температуры измерения, однако сильно изменяется с природой растворителя.

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.

Жесткие продукты на основе поливинилхлорида называются винипластами.
Винипласт - это жесткий ПВХ, который обладает достаточно высокой механической прочностью, значительными водо- и химстойкостыо, хорошими диэлектрическими характеристиками.
Основные свойства винипласта:

Прочитать остальную часть записи »