Что за материал ПВХ, и что из него делают?

Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) входит в тройку самых популярных пластиков в мире, разделяя лидерство с полиэтиленом и полипропиленом. Если попробовать расшифровать аббревиатуру, то выяснится, что ПВХ это полимер винилхлорида – ацетиленового газа, не обладающего цветом. Данный композит встречается и под другими названиями: виннол, хосталит и винил.

В данный момент практически 100% винилхлорида перерабатывается в ПВХ. Базовый компонент этого сополимера был открыт Анри Виктором Реньо в далеком 1835 году. Через 37 лет в 1872 году уже немецкий специалист Ойген Бауман смог получить полимер винилхлорида, который образовался под действием солнца из базового раствора, забытого на подоконнике. Только в 1912 году был внедрен промышленный способ синтеза ПВХ, а в 30-х годах прошлого столетия началось полноценное производство ценного композита. Широкое применение пластик получил в 50-е годы 20-го века.

На вопрос: «ПВХ что это?», также может быть другой ответ, понятный практикующему химику. Поливинилхлорид имеет в основе мономерную цепочку из молекул хлорида этилена, к которой присоединены цепные полимеры винилхлорида. При этом степень полимеризации может быть разной!

Физико-химическая справка о ПВХ

По своему строению поливинилхлорид является аморфным полимером. Обуславливается это отрицательно заряженным хлором. Благодаря аморфности достигается высокая степень межмолекулярного сцепления. Как нетрудно догадаться, это гарантирует материалу высокую структурную прочность, негорючесть, толерантность к целому ряду химических сред.

Если рассматривать героя сегодняшнего обзора с практической стороны, материал поливинилхлорид – универсальное сырье, из которого в результате изменения рецептуры получают большое разнообразие полимеров: прозрачных, непрозрачных, твердых, мягких.

Вот несколько физико-химических фактов о ПВХ

1. Эксплуатируется в термическом интервале от -80 до +90–110 °С

2. Синтезируется различными способами. Получают из хлора (около 57% в базовом составе) и продуктов нефтепереработки (43%).

3. В чистом виде смола поливинилхлорида нетоксична.

4. Мелкие частицы полимера, взвешенные в воздухе – взрывоопасны, осевшие на поверхности, в качестве пыли – пожароопасны.

Если рассматривать такое важно значение, как плотность поливинилхлорида, то в чистом PVC она составляет 1350-1430 кг/м3. Однако помимо чистой, принято различать насыпную плотность, значение которой колеблется в диапазоне от 400 до 700 кг/м3. Подводя итог по фактам, стоит отметить, что при нагреве свыше 150 °С, PVC разлагается на хлорводород и оксиды углерода, становясь токсичным для человека.

Достоинства поливинилхлорида

Мы ответили на вопрос, что такое ПВХ, рассмотрели ряд ключевых особенностей. Теперь же попробуем оценить полимер в контексте его применения. За что конкретно ценят PVC?

• Солидная механическая прочность, причем не только среди пластиков.

• Стойкость к истиранию.

• Практически нулевая гигроскопичность.

• Малое удлинение.

• Высокие диэлектрические характеристики. Изоляция многих бытовых и промышленных кабелей выполнена из PVC.

• Толерантность к маслам, кислотам, щелочам, солевым растворам.

• Морозостойкость.

Перечисленные достоинства позволяют применять ВПХ в качестве универсального конструкционного материала. И все же у данного полимера есть свои слабые стороны, которые проявляются при сравнении с другими материалами. Например, поливинилхлорид под длительным воздействием ультрафиолета теряет эластичность и структурную прочность. Если сравнивать композит с древесиной, то при одинаковых размерах, синтетический материал будет весить больше натурального сырья. Под действием нагрузок конструкции из пластика деформируются.

Как и любой другой материал, изобретенный человечеством, ПВХ пластик несовершенен, но все его недостатки компенсируются эффективными способами применения. Для ограничения фотодеструкции в состав полимера вводятся компоненты-светостабилизаторы, покрывающие пластик тончайшим защитным слоем (около 0,05 мм). Наличие защиты не влияет на приведённые выше характеристики, зато значительно продлевает долговечность изделий.

Особенности разновидностей поливинилхлорида

Начнем с обзора суспензионного поливинилхлорида, обладающего узким молекулярно-массовым распределением. Так как его молекулы практически не разветвляются, ПВХ-С не впитывает воду, проявляет повышенную стойкость к свету и нагреву, лучше остальных изолирует электричество. Лучше ПВХ-С изолирует электричество только полипропилен, полиэтилен и полистирол.

Если оценивать PVC материал по прежним критериям, то следующим необходимо отметить эмульсионный поливинилхлорид, которому присуще широкое молекулярное распределение. По всем перечисленным параметрам он уступает ПВХ-С, но и стоит такое сырье дешевле.

При добавлении пластифицирующих компонентов в базовую полимерную смесь, получают пластифицированный ПВХ. Изделия на его основе могут похвастаться отличной химической инертностью. Такому поливинилхлориду не вредит длительный контакт с маслами, щелочами, бензином, кислотами.

Как перерабатывается полимер винилхлорида?

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 переработки PVC применяется экструзия. Реже обращаются к литью под давлением и совсем в исключительных случаях к:

• ротационному формованию;

• выдуванию форм;

• вальцеванию.

Полученную в результате экструзии пленку отправляют на термоформование, где из множества тончайших слоев сшивается заданная конструкция.

Также методом экструзии формуют базовые профили труб, подоконников, рам, сайдинга, стеновых панелей.

Применение PVC в различных отраслях производства

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.