Поливинилхлорид, ПВХ.

Поливинилхлорид, ПВХ. Что такое ПВХ: получение, применение, свойства, утилизация ПВХ.

ПВХ - это бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. имеющий следующую химическую формулу: CH₂ = CHCl

Понятие пластик охватывает широкий спектр синтетических или полусинтетических продуктов полимеризации ( длинноцепочечных «органических» молекул на основе углерода), название которых связано с тем фактом, что в их полужидком состоянии они являются пластичными или обладают свойством пластичности.

ПВХ - термопластичный материал. При нагревании цепи молекул таких пластмасс обычно легко сдвигаются относительно друг друга при этом пластмассы размягчаются и приобретают текучесть. Эти материалы можно нагреть до определенной температуры, и по мере охлаждения они снова затвердеют. Термопласты - это материалы, которые можно плавить снова и снова.

Получение ПВХ.

Поливинилхлорид или ПВХ был впервые создан немецким химиком Ойгеном Бауманом в 1872 году. Однако Ойген Бауманн никогда не подавал заявку на патент. В 1913 году немец Фридрих Клатте изобрел новый метод полимеризации винилхлорида, который он запатентовал. До 1926 года поливинилхлорид не имел никакого практического применения. В 1926 году Уолдо Лонсбери Семон который работал в компании BF Goodrich в США в качестве исследователя, изобрел пластифицированный поливинилхлорид. На свое изобретение Уолдо Семон получил патенты США № 1 929 453 и № 2 188 396 на «Синтетический каучукоподобный состав и способ его изготовления; способ получения продуктов из поливинилгалогенида».

В настоящее время мономер винилхлорида получают путем хлорирования этилена и пиролиза полученного дихлорида этилена на крекинг-установке. Поливинилхлорид производится путем полимеризации мономера винилхлорида .

В производстве большое практическое применения нашли процессы суспензионной полимеризации . Типичный рецепт получения поливинилхлорида включает 180 частей воды, 100 частей мономера винилхлорида и небольшое количество диспергаторов (< 1 части), растворимый в мономере инициатор и агент переноса цепи (например, трихлорэтилен). Все компоненты, кроме мономера, загружаются в реактор, который затем частично вакуумируется. Мономер винилхлорида поступает в реактор, под давлением, иногда в смеси с инертным азотом. Затем реагенты нагревают в закрытой системе примерно до 50 °C по мере протекания полимеризации. Удаление остаточного мономера обычно происходит путем пропускания реакционной смеси через противоток пара. Затем реакционную смесь охлаждают и отделяют полимер, сушат на горячем воздухе при температуре около 100°С . Типичная молекулярная масса коммерческого ПВХ находится в диапазоне 30 000–80 000 г ·моль −1 .

Свойства и применение ПВХ.

Поливинилхлорид используют во многих отраслях, таких как медицина, транспорт, строительство, упаковка, игрушки, в производстве строительных и мебельных профилей и панелей, профилей оконных и дверных блоков. ПВХ-композиции нашли широкое применение в производстве тротуарной плитки, черепицы, плитки для напольных покрытий животноводческих ферм, химических цехов и автозаправок. ПВХ - прочный, легкий, и универсальный материал . Отличные электроизоляционные свойства делают ПВХ идеальным для прокладки кабелей. ПВХ так же нашел широкое применение в автомобилестроении. Типичными примерами автомобильных компонентов из ПВХ являются: молдинги, внутренние дверные панели и карманы, покрытия сидений, солнцезащитные козырьки, уплотнения, напольное покрытие, электропроводка, внешние боковые молдинги и защитные полосы, защита от повреждений камнями и многое другое. ПВХ широко используется в хирургии, фармацевтике, и медицинской упаковке. ПВХ может быть прозрачным или цветным, жестким или гибким, в зависимости от добавленных компонентов и конечного применения. Товары изготовленные из ПВХ обычно маркируют следующим значком:

ПВХ – очень универсальный и экономичный материал. К его основным свойствам и преимуществам относятся:

Диэлектрические свойства : ПВХ является хорошим изоляционным материалом .

Долговечность : ПВХ устойчив к атмосферным воздействиям, химическому воздействию, коррозии, ударам и истиранию. Поэтому это предпочтительный выбор для многих товаров с длительным сроком службы и товаров для активного отдыха.

Огнестойкость : из-за высокого содержания хлора изделия из ПВХ являются самозатухающими. Его индекс окисления составляет ≥45. Огнестойкие и противопожарные свойства ПВХ так же придают антипирены например триоксид сурьмы, который обычно используется в сочетании с пластификаторами на основе сложных эфиров фосфорной кислоты.

Соотношение цена/качество : ПВХ обладает хорошими физическими и механическими свойствами и обеспечивает отличные преимущества по соотношению цены и качества. Он имеет длительный срок службы и требует минимального обслуживания.

Механические свойства : ПВХ устойчив к истиранию, легкий и прочный.

Химическая стойкость : ПВХ устойчив ко всем неорганическим химическим веществам. Обладает очень хорошей устойчивостью к разбавленным кислотам, разбавленным щелочам и алифатическим углеводородам. Некоторые сорта поливинилхлорида набухают или подвергаются воздействию хлорированных и ароматических углеводородов, сложных эфиров, некоторых ароматических эфиров и аминов и нитросоединений

Поливинилхлоридные смолы и изделия из них могут быть либо жесткими (непластифицированными) и изготавливаться в основном путем экструзии или литья под давлением, либо гибкими (пластифицированными), в которые добавляются пластификаторы в больших количествах (до 50%) для придания им мягкости и эластичности. Непластифицированный ПВХ используется в сантехнике, строительстве, облицовке, ограждении, сиденьях, дренажных системах и в жестких, внутренних и наружных автомобильных деталях, в то время как применение пластифицированного ПВХ включает шланги, изоляцию электрических кабелей, напольные покрытия, медицинские устройства, эластичные автомобильные детали, водонепроницаемую одежду. и надувные игрушки. Мягкость и гибкость полимерам придают различные пластификаторы.

Типичный состав ПВХ-композиции : стабилизаторы 4-6%, модификаторы 4-5%, смазки 1-2%, пластификаторы 8-30%, наполнители (диоксида титана, мел, диоксид кремния) 2-4% и ПВХ смолы 60-80%. Модификаторы или, как их еще называют, процессинговые добавки — это сополимеры метилметакрилата с полимерами, совместимыми с ПВХ . При добавлении в ПВХ-композицию высокомолекулярных соединений улучшаются реологические свойства расплава. Низкая термическая стабильность поливинилхлорида является важным недостатком, поэтому одним из главных компонентов ПВХ-композиции является термостабилизатор. Он помогает перерабатывать ПВХ при температуре выше 140°С, при которой начинается деструкция этого полимера. Пластифицированные ПВХ-композиции обрабатывают при больших температурах, обычно намного выше температуры разложения ПВХ. В жестких ПВХ-композициях используют наполнители вязкости и формоустойчивости расплавов, различные стабилизаторы для увеличения способности материала к переработке при высоких температурах, модификаторы, красители и смазки. Эти композиции применяются в изготовления труб, плинтусов и панелей и многих отделочных материалов строительного назначения .Специальные добавки, например диалкилфосфонстеарат придают морозостойкость поливинилхлориду. В результате изделия из ПВХ могут эксплуатироваться до -45⁰С

Разложение ПВХ.

При высоких температурах ПВХ разлагается с выделением хлористого водорода а также непрореагировавших мономеров. В ПВХ-композициях существует несколько видов деструктивных процессов. Первый из них - дегидрохлорирование. Полимеризация винилхлорида оказывает образование линейных молекул, а в конечных реакциях полимеризации получая третичный углерод и олефиновые группы. Последние группы обычно неустойчивые, ведут себя, как активные центры полимерной цепочки. Второй вид деструктивных процессов - это окисление. Стабилизаторы действуют как ингибиторы реакции окисления , поэтом их добавляют в относительно небольших дозах. Антиоксиданты обычно мешают окислению пластификаторов. Доказано, что минимальная добавка 2-этилгексилдифенилфосфата к довольно известному пластификатору ди-2-этилгексилфталату заметно повышает атмосферостойкость пластифицированного ПВХ, в частности, тонких пленок из композиций ПВХ.

Вторичная переработка и утилизация ПВХ.

ПВХ легко поддается механической переработке для получения вторичного материала хорошего качества. В настоящее время существуют множество сложных схем переработки ПВХ, которые позволяют повторно использовать поливинилхлорид производственных отходов, окна, двери ПВХ для производства новых продуктов.. Как и в большинстве случаев переработки, сортировка имеет первостепенное значение для достижения оптимальной переработки ПВХ-материалов. Самая большая проблема состоит в том, что сортировку пластиковых отходов сложно автоматизировать, и поэтому это трудозатратно (например, в мобильном телефоне может быть много разных запчастей, сделанных из разных пластиковых материалов).Из-за количества и различных добавок, добавленных в ПВХ (продукт из ПВХ может состоять из добавок до 60%), а также из-за того, что он содержит хлор, окончательная утилизация или переработка ПВХ является проблемой, требующей тщательного изучения.

В настоящее время известны следующие варианты утилизации отслуживших свой срок изделий ПВХ : переработка, захоронение или сжигание. К основным методам переработки ПВХотносятся:
Механическая переработка ПВХ. Механическая переработка относится к процессам переработки, при которых отходы ПВХ обрабатываются путем измельчения и просеивания. В зависимости от состава качество полученного вторичного ПВХ может сильно различаться. После механической сепарации, измельчения, промывки и очистки от примесей он перерабатывается по различным технологиям (гранулируется или измельчается) и повторно используется в производстве.

Химическая переработка ПВХ – процессы химической переработки в результате которых расщепляют исходный полимер на мономеры (используемые для производства новых полимеров) или другие вещества (используемые в качестве исходных материалов в процессах основной химической промышленности). Например в результате химической переработки поливинилхлорида хлор высвобождается в форме HCl, которую можно использовать повторно для процесса производства ПВХ.

Утилизация ПВХ сжиганием крайне нецелесообразна, так как приводит к выбросам диоксинов и других токсичных химикатов.

Захоронение или свалка ПВХ так же имеет экологические и социальные последствия. Это связано с тем, что ПВХ не подвержен биологическому разложению, и к тому же из ПВХ могут вымываться токсичные химические вещества и загрязнять почву и воду.

Наша химическая лаборатория выполняет работы в сфере исследования полимерных материалов, анализа полимеров и изделий из поливинилхлорида . Стоимость работ по химическому анализу полимеров и изделий из поливинилхлорида договорная. Все работы осуществляются командой профессионалов, имеющих многолетний опыт работы . В случае если у Вас возникли вопросы по анализу полимеров, поливинилхлорида. Вы всегда можете обратиться в наш справочный центр лаборатории по анализу полимеров по телефонам 8-800-600-62-40; (495)969-35-06 или воспользоваться формой обратной связи .