Що за матеріал ПВХ, і що з нього роблять?

Полівінілхлорид (ПВХ, PVC) входить в трійку найпопулярніших пластиків у світі, поділяючи лідерство з поліетиленом і поліпропіленом. Якщо спробувати розшифрувати абревіатуру, то з'ясується, що ПВХ це полімер вінілхлориду – ацетиленового газу, не володіє кольором. Даний композит зустрічається під іншими назвами: виннол, хосталит і вініл.

У даний момент практично 100% вінілхлориду переробляється в ПВХ. Базовий компонент цього сополімеру був відкритий Анрі Віктором Реньо в далекому 1835 році. Через 37 років у 1872 році вже німецький фахівець Ойген Бауман зміг отримати полімер вінілхлориду, який утворився під дією сонця з базового розчину, забутого на підвіконні. Тільки в 1912 році був впроваджений промисловий спосіб синтезу ПВХ, а в 30-х роках минулого сторіччя почалося повноцінне виробництво цінного композиту. Широке застосування пластик отримав у 50-ті роки 20-го століття.

На питання: «ПВХ що це?», також може бути інший відповідь, зрозумілий практикуючому хіміку. Полівінілхлорид має в основі мономерную ланцюжок з молекул хлориду етилену, до якої приєднані ланцюгові полімери вінілхлориду. При цьому ступінь полімеризації може бути різною!

Фізико-хімічна довідка про ПВХ

За своєю будовою полівінілхлорид є аморфним полімером. Обумовлюється це негативно зарядженим хлором. Завдяки аморфності досягається висока ступінь міжмолекулярного зчеплення. Як неважко здогадатися, це гарантує матеріалу високу структурну міцність, негорючість, толерантність до цілого ряду хімічних середовищ.

Якщо розглядати героя сьогоднішнього огляду з практичної сторони, матеріал полівінілхлорид – універсальна сировина, з якого в результаті зміни рецептури отримують велику різноманітність полімерів: прозорих, непрозорих, твердих, м'яких.

Ось кілька фізико-хімічних фактів про ПВХ

1. Експлуатується в термічному інтервалі від -80 до +90-110 °С

2. Синтезується різними способами. Отримують з хлору (близько 57% в базовому складі) і продуктів нафтопереробки (43%).

3. У чистому вигляді смола полівінілхлориду нетоксична.

4. Дрібні частинки полімеру, зважені в повітрі – вибухонебезпечні, що осіли на поверхні, в якості пилу – пожежонебезпечні.

Якщо розглядати таке важливе значення, як щільність полівінілхлориду, то в чистому PVC вона становить 1350-1430 кг/м3. Однак крім чистої, прийнято розрізняти насипну щільність, значення якої коливається в діапазоні від 400 до 700 кг/м3. Підводячи підсумок за фактами, варто відзначити, що при нагріванні понад 150 °С, PVC розкладається на хлорводород і оксиди вуглецю, стаючи токсичними для людини.

Переваги полівінілхлориду

Ми відповіли на питання, що таке ПВХ, розглянули ряд ключових особливостей. Тепер же спробуємо оцінити полімер в контексті його застосування. За що конкретно цінують PVC?

• Солідна механічна міцність, причому не тільки серед пластиків.

• Стійкість до стирання.

• Практично нульова гігроскопічність.

• Мале подовження.

• Високі діелектричні характеристики. Ізоляція багатьох побутових і промислових кабелів виконана з PVC.

• Толерантність до масел, кислот, лугів, сольовим розчинам.

• Морозостійкість.

Перераховані достоїнства дозволяють застосовувати ВПХ в якості універсального конструкційного матеріалу. І все ж у даного полімеру є свої слабкі сторони, які виявляються при порівнянні з іншими матеріалами. Наприклад, полівінілхлорид під тривалим впливом ультрафіолету втрачає еластичність і структурну міцність. Якщо порівнювати композит з деревиною, то при однакових розмірах, синтетичний матеріал буде важити більше натуральної сировини. Під дією навантажень конструкції з пластика деформуються.

Як і будь-який інший матеріал, винайдений людством, ПВХ пластик недосконалий, але всі його недоліки компенсуються ефективними способами застосування. Для обмеження фотодеструкції до складу полімеру вводяться компоненти-світлостабілізатори, що покривають пластик найтоншим захисним шаром (близько 0,05 мм). Наявність захисту не впливає на наведені вище характеристики, зате значно подовжує довговічність виробів.

Особливості різновидів полівінілхлориду

Почнемо з огляду суспензійного полівінілхлориду, що володіє вузьким молекулярно-масовим розподілом. Так як його молекули практично не розгалужуються, ПВХ-С не вбирає воду, проявляє підвищену стійкість до світла і нагріванню, краще інших ізолює електрика. Краще ПВХ-С ізолює електрика тільки поліпропілен, поліетилен і полістирол.

Якщо оцінювати матеріал PVC з колишнім критеріям, то наступним необхідно відзначити емульсійний полівінілхлорид, якій притаманне широке молекулярне розподіл. По всім перерахованим параметрам він поступається ПВХ-С, але і коштує така сировина дешевше.

При додаванні пластифікуючих компонентів в базову полімерну суміш, отримують пластифікований ПВХ. Вироби на його основі можуть похвалитися відмінною хімічною інертністю. Такого полівінілхлориду не шкодить тривалий контакт з маслами, лугами, бензином, кислотами.

Як переробляється полімер вінілхлориду?

Разобравшись в теме – «Поливинилхлорид что это?», переходим к производственному аспекту. Основная сложность при получении PVC заключается в том, что на протяжении всего цикла его производства необходимо поддерживать заданную температуру, не выходя за порог в 150°С, после которого сырье разлагается на углекислый газ и хлор.

Эмульсионный PVC, о котором упоминалось выше, перестает быть привлекательным из-за обозначенных сложностей. Ему на смену приходят пластизоль и суспензионный ПВХ. Около 80% всего объема поливинилхлорида в мире является суспензионной версий полимера.

Для переробки PVC застосовується екструзія. Рідше звертаються до лиття під тиском і зовсім у виняткових випадках до:

• ротационному формування;

• видуванню форм;

• вальцеванию.

Отриману в результаті екструзії плівку відправляють на термоформування, де з безлічі найтонших шарів зшивається задана конструкція.

Також методом екструзії формують базові профілі труб, підвіконь, рам, сайдингу, стінових панелей.

Застосування PVC в різних галузях виробництва

Стоит сразу подчеркнуть, что поливинилхлорид свойства которого мы подробно описывали выше, по праву считается одним из наиболее востребованных пластиков. Такой популярности ПВХ обязан не только набору характеристик, но и доступной стоимости, вариативности свойств.

Всплеск интереса к поливинилхлориду наметился после его активного применения в строительстве. Стойкие к коррозии и температурным перепадам пресловутые белые рамы быстро сменили устаревшие оконные профили. Помимо окон из полимера делают водостоки, двери, наружные отделочные материалы.

Экспансия ПВХ в медицинской сфере началась в середине прошлого столетия. Пластик пришел на замену стеклянным и резиновым изделиям. Выбор был сделан в пользу поливинилхлорида из-за его химической инертности и готовности к вторичной переработке.

Сегодня из PVC делают катетеры, трубки, одноразовые перчатки, элементы шприцев, упаковки, комплектующие и узлы медицинской техники.

Мы рассказали все, чем хотели поделиться с читателями блога и гостями магазина в рамках темы о ПВХ. Хотите знать больше о современных полимерах? Читайте об АБС пластике и полипропилене в свежих статьях.