Поливинилхлорид что это такое

12.09.202211.09.2022 admin 0 Comments

Поливинилхлорид (ПВХ) что это за материал, свойства, изделия

Оглавление

Краткая история открытия и промышленного освоения ПВХ

Впервые белый порошок винилхлорида описал французский ученый Анри Виктор Реньо. Это произошло в 1835 году. Похоже, открытие произошло случайно: содержимое оставленной на подоконнике пробирки под действием солнечных лучей вступило в реакцию полимеризации, в результате чего был получен известный нам сегодня поливинилхлорид. Однако, в тот момент Реньо ограничился только описанием полученного вещества.

Более подробными исследованиями полимера занимались немецкие и французские ученые в 1872 и 1878 годах, однако и тогда до промышленного выпуска дело не дошло. Дело сдвинулось с мертвой точки в 1912–1913 годах, когда работник немецкой химической компании «Грайсхайн» Фриц Клатте не только провел исследование свойств вещества, детально разобрался, что такое ПВХ, но и запатентовал первую технологию его производства.

После этого в 1926 году американским химиком Уалдо Лонсбери Семоном был изобретен способ улучшения эластичности вещества, открывший прямую дорогу к началу промышленного синтеза поливинилхлорида.

ПВХ: это что за материал, из чего и как его получают

Широко распространенный сегодня ПВХ (расшифровка аббревиатуры – поливинилхлорид) представляет собой термопластический синтетический материал, на 57 % состоящий из хлора и на 43 % – из этилена.
Сырьем для его изготовления являются вещества, получаемые при переработке полезных ископаемых:

Получение ПВХ предполагает прохождение нескольких этапов химических преобразований:

Процессы образования полимерных цепочек разной степени полимеризации происходят с добавлением катализаторов, пластификаторов, эмульгаторов.

В результате получается ПВХ – твердый органический материал в виде белого полупрозрачного порошка или гранул (размер и форма обуславливаются технологией производства), не имеющий запаха, не растворимый в воде. Сыпучий материал является базовым сырьем для производства изделий различного назначения.

Поливинилхлорид – это универсальный материал, имеющий сегодня широкую сферу применения в различных областях хозяйствования. Благодаря добавлению к исходному базовому сырью добавок из фталатов, себацинатов, фосфатов и других соединений, удается получать большое разнообразие свойств для изделий различного назначения.

Разновидности и классификация поливинилхлорида

Из единого базового порошкового сырья получают различные по свойствам и назначению готовые изделия. Окончательные параметры готового материала формируются благодаря использованию различных присадок, которые меняют свойства в двух основных направлениях. Это:

Для получения дополнительных свойств также используют особые технологии, в частности:

Поскольку каждый вид пластика имеет свое строго определенное назначение и соответствующие свойства, которые невозможно определить или различить визуально, возникает необходимость маркировки изготовленных из него изделий.

PVC материал: что это

PVC – это английская транскрипция аббревиатуры, идентичная русскому сокращению ПВХ.

Маркировка разных видов пластика основана на буквенном указании различных пластификаторов, использованных при производстве материала. Она указывает разновидности и назначение полимера.

Пластифицированные изделия ПВХ обозначаются FPVC; PVC-P; PVC-F.

Для обозначения не пластифицированных ПВХ используют обозначения PVC-U; CPV-R; RVPC.

Высокомолекулярные пластифицированные органические материалы маркируют HMW PVC.

К примеру, если на предмете есть маркировка PVC, значит оно выполнено из пищевого полимера. Его можно применять для производства пленки или тары для продуктов.

При этом, если дополнительно нанесены буквы LDPE, значит это изделие нельзя хранить длительное время. Обозначение РР предупреждает, что пластик предназначен для использования исключительно при комнатной температуре. Материал с маркировкой PS нельзя подвергать нагреву. А буква 0 означает, что изделие выполнено из технического пластика. Благодаря маркировке всегда можно определить свойства ПВХ, что это за материал.

Какой бывает ПВХ пластик

В зависимости от способа полимеризации и образования микрогранул на завершающем этапе производства пластика различают 3 основных разновидности ПВХ:

Основные свойства PVC-S:

Такой материал можно обрабатывать методами вальцевания, литья под давлением, экструзии, прессования. Из него делают рамы для окон, листы, трубы, пленку и многие другие изделия различного назначения.

Пластизоли отличаются высоким содержанием примесей, за счет чего имеют менее выраженную устойчивость к свету, влаге, электрическому току. Зато они хорошо поддаются обработке методами прессования, вальцевания, экструзии и литья.

Основные свойства поливинилхлоридов

Чтобы разобраться с областью применения пластика, следует узнать все о ПВХ: это какой материал по физико-химическим и эксплуатационным свойствам.
Общие свойства:

Средняя плотность ПВХ составляет 1,34 г/см3. Насыпная плотность колеблется от 0,4 до 0,7 г/см3.

Нельзя не упомянуть о том, что значительные объемы потребления ПВХ в мире серьезно влияют на окружающую среду:

Область применения

ПВХ – это универсальный материал, используемый во многих отраслях хозяйствования:

Кроме того, жесткие виды пластика используются в производстве мебели, спортивной экипировки, а более мягкие – для изготовления сумок, обуви, одежды и других бытовых товаров.

Смотрите также по теме «Поливинилхлорид (ПВХ) что это за материал, свойства, изделия»:

Источник

Поливинилхлорид (ПВХ) что это за материал: свойства, характеристики, состав и применение

Стремительное развитие химических технологий способствовало появлению новых материалов, применяемых в таких сферах деятельности, как: строительстве, ТНП, мебельной и автомобильной индустрии. Использование синтетических компонентов снизило уровень расхода натурального сырья и стоимость нетканых полотен.

ПВХ, что это за материал, сегодня знает каждый школьник. Сфера его применения достаточна широка. Техническая ткань демонстрирует высокие эксплуатационные свойства и устойчивость к механическим воздействиям.

Полимер, получивший название ПВХ, своим появлением обязан проведению случайных экспериментов французским химиком Анри Виктором Реньо в 1835 году. Ученый не сумел охарактеризовать полученное вещество, и дать ему имя.

Позже, в 1878 году опыты возобновились. Полученное поливинилхлоридное соединение не нашло применения, и исследования были приостановлены. Фриц Клатте, немецкий химик, в 1913 году исследовал свойства вещества, и запатентовал его название в виде аббревиатуры — ПВХ. Дальнейшей работе помешала Первая мировая война.

Почти одновременно с Клатте химическое соединение было исследовано американским ученым Олдо Силоном. Он сумел не только тщательно описать и изучить свойства поливинилхлорида, но и запатентовать его в 1926 году в качестве материала для изготовления занавесок для ванной комнаты. Массовое производство ПВХ началось в 1931 году.

Материалу понадобилось 15 лет для того, чтобы войти в сферы промышленности. Из синтетического соединения стали изготавливать не только тенты и защитные покрытия, но и посуду, детали автомобилей, предметы быта и многое другое.

Особенности производства

Чтобы понять, что такое ПВХ, стоит ознакомиться с технологией его изготовления. Получают материал путем полимеризации винилхлорида с присутствием NaCl. От способа синтеза зависит назначение полученных соединений.

В современной промышленности применяют современные способы синтеза ПВХ:

При полимеризации в суспензии применяют точное управление параметрами. Технология считается наиболее популярной и используется в производстве пластиковых окон, изделий с повышенными требованиями к качеству конечного продукта.

Полимеризация в эмульсии — синтез в водной среде с использованием поверхностно-активных веществ, выступающих эмульгаторами. В ходе процесса выделяют латекс, из которого поэтапно получают чистый полимер.

Варианты в соотношении переплетаемых нитей разнообразные: 6х6; 7х7; 8х8; 9х9; 12х12. Для придания заданных свойств нити размягчают либо применяют химические присадки, лаки. К примеру, полиуретан способствует повышению устойчивости к истиранию и делает полотно эластичным.

Состав и расшифровка аббревиатуры ПВХ

Аббревиатура ПВХ расшифровывается как поливинилхлорид. Существуют и другие названия материала: винил, полихлорвинил, виннол, вестолит, сумилит и др. Химическая формула полимера: (C₂H₃Cl)n; [−CH₂−CHCl−]_n

Анализ состава вещества позволяет сделать вывод о том, что при температуре 110 – 120°С происходит активное выделение хлороводорода HCl. При этом не наблюдается горения. Когда изменяется структура, начинается разложение. При утилизации ПВХ под воздействием температур плавления материал выделяет вредные для здоровья человека и окружающей среды канцерогены.

Поливинилхлорид демонстрирует устойчивость к воздействию воды, спиртов, органических углеводородов, химических соединений (соли, щелочи, кислоты). ПВХ является диэлектриком. При температуре ниже — 65°С полимер становится хрупким.

Полотна двухлицевые, плотные, гладкие, обладают жесткостью. Некоторые виды ПВХ материала посредством применения дополнительных пластификаторов (фталаты) обладают эластичностью. На фото поверхность полотен гладкая с глянцевым блеском.

Сокращение PVC (международное название) обозначает polyvinyl chloride, переводится с английского как поливинилхлорид. Вещество поставляется в двух основных формах: жесткой и гибкой. В чистом виде это хрупкое твердое вещество белого цвета.

Для получения покрытия с умеренной гибкостью мелкие частицы ПВХ растворяют в пластификаторе, применяя метод полимеризации в суспензии. Пластизоль — жидкость, полученная в процессе производства, не затвердевает при охлаждении и переходит в состоянии геля при повторном нагреве.

На полиэфирную ткань наносят пластизольное покрытие разными способами:

Характеристики

Что такое ПВХ, и какими свойствами обладает, поможет разобраться таблица:

Характеристики	Показатели
Тип сырья	Синтетическое
Назначение	Техническое
Структура	Полотно из полимерных нитей со специальным покрытием
Волокна, используемые в производстве основы	Полиэстер, лавсан, нейлон, полиэфир
Покрытие	Поливинилхлорид
Плотность, г/м2	От 280
Стандартная ширина полотен, см.	160
Водоупорность	Высокая
Гигроскопичность, %	Менее 1

Скорость впитывания влаги	Минимальная
Воздухопроводность	Малая
Паропроницаемость	Низкая
Термостойкость	Диапазон температур от — 30 до + 70°С
Накапливание статического электричества	Умеренная
Сторона	Двухлицевая
Способы окрашивания	Гладкокрашеные однотонные полотна
Производитель	Китай
Стандартизация	ГОСТ 29151 – 91
Цена	Приемлемая, от 460 р. за 1 метр

Вреден или нет

Материал ПВХ с точки зрения экологичности не является безопасным. Виной тому химический состав полотна, способствующий низкому воздухообмену и минимальной паропроводимости. Производство поливинилхлорида также не является безопасным. В процессе синтеза выделяются вредные вещества.

Материал не поддерживает горение, под воздействием высоких температур происходит плавление. При утилизации выделяет в окружающую среду токсичные хлорорганические соединения и угарный газ.

Какие есть плюсы и минусы

Техническая поливинилхлоридная ткань обладает преимуществами и недостатками.

К плюсам материала стоит отнести такие свойства:

Главный минус материала — химический состав. Из недостатков нужно отметить такие:

С утеплителем

А также на рынке имеется вид ПВХ материала, внутри которого имеется утеплитель.

Сферы применения

Материалы из полимера поливинилхлорид нашли применение в следующих отраслях: строительство, медицина, машиностроение, производство игрушек и мн. других.

Баннеры

Баннерный ПВХ называют еще виниловой тканью. Используют в производстве продукции рекламного характера. За счет химического состава и применения пластификаторов полотно пригодно для нанесения печати. Плотность данного вида варьируется от 280 до 550 г/м2. Для баннеров и рекламных щитов применяют армированные сеткой из полипропилена или полиэфира и неармированные полотна.

Мебель и интерьер

В производстве мебели для дачи и предметов интерьера для кафе и ресторанов используют не пластифицированный ПВХ. Пленка применяется для оформления фасадов предметов из МДФ, ЛДСП. Покрытие предотвращает доступ влаги и деформирование при перепадах температуры.

Кухни с фасадом, обклеенным ПВХ пленкой, практичны, имеют доступную стоимость, за ними легко ухаживать.

Игрушки

Винил широко используется в производстве детских игрушек. Найти в продаже кукол, не содержащих полимерных материалов, практически невозможно. Пластизоль является основным сырьем в производстве “резиновых” игрушек.

ПВХ не считается безопасным материалом, поэтому большинство производителей применяют различные технологии для повышения уровня безопасности, используя различные пластификаторы. Игрушки низкого качестве поставляют преимущественно из Китая. При выборе важно наличие сертификата соответствия и указание состава сырья на упаковке. Качественный полимер, используемый в производстве игрушек, не должен иметь химического запаха.

Стройка

В строительстве ПВХ также нашел широкое применение. Из него изготавливают трубы, фитинги, напольные покрытия, отделочные панели, рабочие перчатки, защитную одежду, окна, двери, фурнитуру. Главными преимуществами материала считается высокая прочность, устойчивость к образованию коррозии, жесткость, легкость и огнеупорность.

Лодки

Лодочный поливинилхлорид выпускают в двух вариантах: армированный и неармированный. Материал обладает оптимальной гибкостью. ПВХ не армированный легче укрепленного, и соответственно, вес надувной лодки из него ниже.

Бассейны

Бассейны также производят из пластичного полимера. Изделия отличаются высокой степенью надежности и долговечность. Стоимость их приемлемая, что обусловило популярность изделий.

Медицина

Поливинилхлорид более 50 лет используют в медицине. Его применяют в производстве различных предметов, в том числе тех, что контактируют с внутренними органами и кровью пациентов. Поэтому обязательным условием служит химическая совместимость компонентов. ПВХ, используемый для предметов медицинского назначения, имеет разрешение к применению Евросоюза, и считается безопасным.

Из материала изготавливают катетеры, трубки, упаковку, медицинские перчатки, маски, шины, тонометры и мн. др.

В автомобилестроении полимер является вторым по популярности после полипропилена. Использование синтетического сырья не только удешевило стоимость транспортных средств, но и продлило срок их эксплуатации. Из ПВХ изготавливают приборные панели, покрытие салонов, кабельную изоляцию, подлокотники, подушки безопасности и мн. др.

Тенты

В производстве тентов полимер занимает лидирующие позиции. В отличие от брезентовых образцов такие изделия защищают от влаги, температурных колебаний. Существенным аспектом является простота соединения полотен: пайка, сварка.

Скатерти

Скатерти из поливинилхлорида также популярны не только на предприятиях общепита. Их полюбили многие хозяйки за простоту ухода, внешнюю привлекательность и доступную стоимость.

Полимерные материалы не нуждаются в специальном уходе. Стирать и применять химическую чистку для них запрещено. Скатерти, кухонные панели, окна, двери, — все предметы из винила достаточно очистить от пыли путем протирания поверхности.

Отзывы

— Окна и двери из профиля с покрытием ПВХ доступны по цене, практичны и функциональны. Есть у изделий некоторые недостатки но в целом, это хорошее решение для строительства и ремонта. При соблюдении правил эксплуатации такие вещи безопасны, не стоит опасаться выделения вредных веществ.

— Поливинилхлорид в медицине используется давно. Одноразовые предметы безопасны для здоровья, стоят недорого. Упаковки и контейнеры из полимера помогают транспортировать плазму, кровь, лекарственные препараты с соблюдением всех необходимых требований.

Ткани это мое все! Я училась в Московском Государственном Текстильном институте имени А. Н. Косыгина, на кафедре материаловедения и товарной экспертизы. Работала на швейном производстве технологом и вот я в декрете, жду ребеночка:). Благодаря знакомству я стала автором статей о тканях и безумно этому рада! Надеюсь вам нравится мой труд!

Источник

Что такое поливинилхлорид?

Одним из активно используемых газов является этилен, а окончательным этапом его переработки — поливинилхлорид, применение которого нашло себя практически во всех сферах. Полученные искусственным путем органические материалы высокопрочны, инертны ко многим агрессивным веществам и долговечны (срок распада составляет десятки лет).

Полимеризация винилхлорида проходит в несколько этапов, в результате чего образуется прозрачный гранулированный порошок, дисперсностью 100-200 мкм. Форма и размеры определяются способами получения. Сырье поставляется на производства, где дальнейшая технология определяет область применения ПВХ.

Применение поливинилхлорида в различных областях

Невозможно найти сферы жизнедеятельности, где бы ни использовался этот материал:

Преимущества и недостатки

Применение во всех сферах делает материал уникальным. После затвердевания он все равно обладает достаточной пластичностью, чтобы не разрушаться от статистических и динамических нагрузок.

Второе преимущество — облегченный вес. При плотности 1,4 г/см³ изделия из поливинилхлорида даже при небольшой толщине обладают повышенной прочностью. Поэтому все, что делают из ПВХ, отличается небольшим весом. Эта особенность позволяет экономить на транспортировке.

Поливинилхлорид — это пластик, который в зависимости от модифицирующих веществ способен менять свою пластичность в невероятных пределах. Как пример, можно привести пластик, используемый в автомобилестроении, и полиэтиленовые пакеты.

Еще одна сильная сторона – это возможность переработки вторсырья.

Отличные физико-химические показатели вещества, которые определяют также его широкие возможности, одновременно оказываются недостатками. В первую очередь это химическая стойкость получаемых материалов, способность не разрушаться в течение десятков лет. Изготовление одноразовых бытовых, промышленных, медицинских предметов способствует глобальному загрязнению планеты.

Безопасность для здоровья

ПВХ существует в разных видах и формах. За безопасность для здоровья отвечает наличие летучих веществ. Поливинилхлорид имеет структурное звено, в состав которого входит молекула хлора C2H3Cl. При дальнейшем производстве винилхлорида используются присадки, блокирующие выделение летучих веществ и переводящие структуру в инертное состояние.

Разработанные присадки, кроме специализированного назначения, подразделяются на пищевые и технические. Поэтому все, что делают из поливинилхлорида, также имеет свое назначение. Перед применением важно ознакомиться с видом пластика, информация указана непосредственно на изделии. Некоторые из них можно использовать только для хранения при холодных или комнатных температурах, другие – для нагревания до 100 °С.

Виды поливинилхлорида (классификация)

Сырьевой порошок имеет один состав, свойства и вид. Но очень отличаются мех. свойства и то, как выглядит поливинилхлорид в готовых изделиях. Окончательные параметры определяются веществами, присаживаемыми в поливинилхлорид, свойства при этом меняются в 2 направлениях:

При необходимости придать ПВХ особые свойства используют дополнительные технологии:

Химические и физические свойства

ПВХ как сырье представляет собой бесцветные гранулы. Химически стоек к щелочам, минеральным маслам, большому перечню кислот, спирту и органическим растворителям.

Активно демонстрирует свои физические свойства поливинилхлорид при повышении температуры. До 66 ºС он инертный, после повышения может деформироваться. Плавится при 100-260 ºС. Возгорание происходит:

Плотность материала – 1,34 г/см³. Насыпная плотность – 0,4-0,7 г/см³. Устойчив к УФ-лучам. При нагревании до 150 ºС разрушается, разлагаясь на хлористый водород и СО. Самым опасным является то, как горит поливинилхлорид, поскольку выделяемые при этом диоксины превышают по интенсивности действия синильной кислоты и цианистого калия.

Технические характеристики

Наименование пластика	нПВХ	Вспененный ПВХ	ХПВХ
Плотность г/см³	1,38	0,7-0,8	1,5-1,6
Теплопроводность	0,15	0,075	0,16
Тв. по Шору МПа	≥ 105	50-55	58-59
Ударн вязк. кДЖ/м²	≥ 6	≥10	4
Предел текуч. Н/мм²	≥ 52	9,4	53

Маркировка поливинилхлорида

При производстве поливинилхлорида химические свойства различаются в зависимости от этапа и метода получения. Визуально эластомеры могут не отличаться друг от друга, но при этом иметь разную степень опасности. Очень важно для ПВХ применение в строгом назначении, для чего используется маркировка непосредственно на самом изделии. Общее название полимера имеет аббревиатуру ПВХ, или английскую — PVC (поливинилхлорид).

Буква перед или после аббревиатуры указывает на добавление пластификаторов, обеспечивающих пластичность:

Пример расшифровки маркировки:

Критерии выбора

При выборе изделий нередко возникает вопрос, что лучше – полиуретан или поливинилхлорид. Каждый производитель основывает свое производство на определенных марках и типах материалов. Модификаций винилхлорида больше, чем полиуретана, и его стоимость гораздо ниже. В то же время основная масса поливинилхлорида вред представляет для окружающей среды и организма. Полиуретан отличается большей прочностью и износостойкостью, но не во всех технологиях его рационально использовать.

Внимание! Учитывая, что существующие модификации имеют большой разбег по степени опасности, необходимо четко следовать инструкции маркировки: для продуктов применять только пищевой пластик, не использовать одноразовую тару вторично, не нагревать, если она не предназначена для этого.

Чем можно заменить поливинилхлорид

Винилхлорид является простейшим хлорпроизводным этилена. Близкий аналог ПВХ — полиуретан. Он также является производной при переработке нефти, но его структурное звено включает более сложную уретановую группу. Благодаря этому полиуретан обладает высокой вязкостью структуры, что делает его более износостойким и прочным на растяжение. Если сравнивать полиуретан или поливинилхлорид, что лучше – нельзя сказать наверняка, поскольку это однотипные материалы с разными параметрами, которые определяют более узкое назначение.

Что касается пищевого материала – заменителей здесь достаточно. Это традиционные керамика, стекло, нержавейка.

Как правильно использовать поливинилхлорид

Независимо от того, что производят из поливинилхлорида, каждое изделие маркируется. Учитывая количество модификаций этого материала, не всегда безопасное их использование, необходимо знать, принимать во внимание маркировку и применять изделие строго по назначению. Особенно это касается пищевого, бытового и строительного пластика.

Производство поливинилхлорида

Как получают поливинилхлорид? Процесс состоит из нескольких этапов. Первый — это расщепление этилена и получение новой органической цепочки с элементом хлора. Мономером для получения поливинилхлорида является хлористый винил, который, в свою очередь, образуется при взаимодействии этанола и хлора (выделяется при расщеплении молекулы соли NaCl) при катализаторах. Завершающий — это полимеризация, при которой вещество принимает твердое состояние. Провести ее можно 3 методами:

Окончательные свойства придают компоненты, добавляемые в поливинилхлорид для получения:

Влияние поливинилхлорида на окружающую среду

Владея разноплановой информацией о таком материале, как поливинилхлорид: где используется, какими свойствами обладает, — не стоит забывать, что за последние 70 лет (с момента получения первого полимера) все увеличивающиеся объемы превращаются в глобальную проблему. Не решает ее и частичная переработка. Возможно, в будущем найдутся и другие способы утилизировать поливинилхлорид, вред для здоровья от которых будет минимизирован, но сегодня при производстве, а также повторном расщеплении пластика в атмосферу, выделяются сотни тонн диоксина и других канцерогенов. Даже при его малых концентрациях он вызывает необратимые реакции, в том числе на генетическом уровне.