Поливинилхлорид способ получения кратко

Физические и химические свойства поливинилхлорида

Поливинилхлорид (ПВС) – синтетический полимер, мономерное звено – молекула хлорида этилена. Формула поливинилхлорида: (-CH2-CCl-)n, где n – это степень полимеризации.

Физические и химические свойства поливинилхлорида

Физические свойства ПВХ:

• Молекулярная масса: от 9 до 170 тысяч г/моль.
• Плотность: 1,35-1,43 г/см3.
• Температура плавления: 150-2200С.
• При повышении температуры свыше 110-1200С разлагается с выделением хлористого водорода.

Химические свойства ПВХ:

• Растворим в циклогексане, дихлорэтане.
• Набухает в ацетоне, бензоле.
• Не растворим в воде, спиртах.
• Не взаимодействует с кислотами, основаниями.

Получение поливинилхлорида

Как отмечалось ранее, мономерным звеном ПВХ является молекула хлорида этилена. Существует несколько основных методов синтеза ПВХ. Но 80% основного продукта получают способом «полимеризация в суспензии». Протекание этой реакции возможно благодаря тому, что винилхлорид не растворятся в воде.

Как все происходит? Сырье – винилхлорид, под давлением через трубочку диспергируют в реактор, заполненным водой. Получаются микрокапельки плавающие в воде. Затем смесь подогревают до необходимой температуры и вводят суспензию органического пероксида, который является инициатором реакции.

Реакция протекает с выделением тепла и соляной кислоты. Чтобы избежать протекания обратной реакции, которая все «разрушит», в систему вводят специальный стабилизатор. Он покрывает образовавшиеся частички защитной пленкой. Далее отделают частички от жидкости при помощи сита или центрифуги.

Разновидности поливинилхлорида

Выше расписан наиболее популярный способ получения поливинилхлорида, но существуют еще другие, например эмульсированный. В зависимости от метода получения поливинилхлорида, определяются и его свойства.

Так, суспензионный ПВХ обладает сравнительно узким молекулярно-массовым распределением, малой степенью разветвлённости молекул, отличается большей степенью чистоты. Для данного вида характерны высокие диэлектрические свойства, низкое водопоглощение, повышенная свето – и термостойкость.

Эмульсированный же образец имеет широкое молекулярно-массовое распределение, большое число примесей, характеризуется более худшими диэлектрическими показателями, низкой свето- и термостабильностью. Но при этом для него характерно более высокое водопоглощение.

Также существуют разновидности поливинилхлорида по пластичности:

• Жесткий, непластифицированный материал.
• Мягкий поливинилхлорид, пластифицированный.

Применение поливинилхлорида

ПВХ в медицине

Уже более полувека поливинилхлорид успешно применятся в медицине, причем уровень потребления данного материала с каждым годом только увеличивается.

Почему ПВХ стал так популярен в медицинской области? Потому что возникла необходимость заменить хрупкие стеклянные предметы, которые необходимо стерилизовать, на что-то более прочное и удобное в использовании. После долгих поисков возникла идея использовать ПВХ материалы для изготовлений «подмены». Поливинилхлорид для этих целей подошел очень хорошо, благодаря своим свойствам, и главным образом, химической стабильности. Товары, полученные из ПВХ, могут легко стерилизоваться, безопасны при использовании внутри человеческого тела, отвечают нормам по стойкости – не трескаются, не лопаются, не протекают. Здравоохранительная область, приняла материалы, полученные из поливинилхлорида, только после прохождения огромного количества тестов и полного убеждения в их безопасности для человека.

• Контейнеры для внутренних органов и крови.
• Катетеры и трубки для кормления.
• Хирургические маски и перчатки.
• Упаковки для таблеток.
• Приборы для измерения давления.

ПВХ в автомобилестроении

Еще одна не менее популярная область использования поливинилхлорида – это автомобилестроение. В данной сфере ПВХ применяется для производства покрытий, уплотняющих и изоляционных материалов, отделки салона.

Применение поливинилхлоридных материалов сделало современный транспорт не только более красивым, но и легким, и безопасным. ПВХ и другие применяемые полимеры, заменившие ранее используемые металлические детали, сделали транспорт более лёгким, снизив затраты на топливо. Поливинилхлорид используется для производства подушек безопасности, защитных накладок – всего того, что спасает пассажиров от травм.

ПВХ в строительстве

Поливинилхлорид используется и в строительстве. Его качества, такие как: механическая прочность, износостойкость, устойчивость к коррозии, погодным перепадам, химическому и ультрафиолетовому воздействию делают его просто незаменимым. Более того ПВХ огнеупорный материал – это свойство повышает пожарную безопасность объектов, построенных с использованием поливинилхлорида.

ПВХ не проводит электричество.

Какой самый распространённый пример использование ПВХ в строительстве? Конечно же, пластиковые окна. Из ПВХ изготавливают оконные профили, материалы для декоративной отделки и т.п.

ПВХ в других областях

Крепкий, износостойки поливинилхлорид применяется еще в одной области – в производстве детских игрушек. Куклы, мячи, любимые детками утята для ванн, надувные круги и много другое.

Если мы посмотрим вокруг себя, то обнаружим, что банковские карты выполнены из поливинилхлорида, мебель для дачи – из жёсткого ПВХ, напольные покрытия – из гибкого ПВХ.

Упаковка – это отдельная сфера использования поливинилхлорида. Упаковка для зубной пасты, шампуня, крема, корпус сотового телефона и т.п.

На долю упаковки идет следующее распределение:

• Пленка жёсткая – 51%.
• Бутылки – 35%.
• Пленка мягкая – 11%.
• Крышечки для бутылочек – 3%.

Недостатки поливинилхлорида

Можно выделить лишь один небольшой недостаток, присущий поливинилхлориду – при длительно нахождении на солнце может произойти фотодеструкция. В следствие чего материал станет хрупким и потеряет свою эластичность. Но как же из него делают оконные профили, спросите вы? Данный недостаток устраняется введением светопоглащающих красителей, которые теряют цвет сами, не давая лучам взаимодействовать с ПВХ.

Безопасность использования поливинилхлорида

Поливинилхлорид – слаботоксичное вещество. При разложении могут образовываться продукты, вызывающие раздражение дыхательных путей. Осевшая пыли ПВХ пожароопасна.

Каждый наверно слышал байки, о том, что ПВХ окна вредны, они убивают, отправляют людей. Но давайте вспомним о том моменте, что из поливинилхлоридных материалов производят кучу всего для медицины и что здравоохранение провело множество тестов прежде, чем убедилось в безопасности применяемых вещей. Так почему тогда, окна, выполненные из такого же материала, что и катетер, установленные в вене больного окажутся опасными? Тут все просто, окна могут быть опасными, они могут выделять вредные вещества, если выполнены из некачественных материалов, дешёвых, токсичных. Поэтому, материалы для отделки дома нужно закупать в сертифицированных организациях, а не где «дешевле», тогда и боятся не чего. Медицинский же персонал не покупает в дешёвых интернет-магазинах перчатки и маски, они обращаются к надежным поставщикам, производителям.

Источник

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:

• хлор получают методом электролиза соли поваренной в растворе, в результате чего образуются производные вещества: хлор, водород, каустическая сода;
• этилен производят с помощью технологии крекинга нефти и газа.

Получение ПВХ предполагает прохождение нескольких этапов химических преобразований:

• получение этилена и хлора способами, описанными выше;
• расщепление этилена, получение его дихлорида;
• получение мономера винилхлорида (-СН2-CHCl-) из дихлорида этилена;
• полимеризация винилхлорида и получение материала с химической формулой (-СН2-CHCl-)n, где n – это степень полимеризации винилхлорида.

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:

• получение винипласта – конструкционного материала с высокими механическими свойствами;
• изготовление пластикатов – материалов с повышенной пластичностью.

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

• армирование полимера основой из ткани или стекловолокна с получением наполненного ПВХ;
• вспенивание ПВХ химическим или газовым способом для образования микропор, снижения веса, повышения пластических свойств, придания устойчивости к возгоранию и других полезных свойств.

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:

• Суспензионный (suspension). Обозначение ПВХ С (PVC-S). Процесс полимеризации происходит в водной среде с добавлением защитного коллоида. Этим способом получают более ¾ всего произведенного поливинилхлорида в мире. Позволяет получать микрогранулы пластифицированных пластмасс:
• жесткие;
• полумягкие;
• мягкие.

Основные свойства PVC-S:

• высокая степень химической чистоты;
• не проводит электрический ток;
• хорошая светостойкость;
• низкое водопоглощение;
• термоустойчивость.

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.

• Эмульсионный (emulsion). Обозначается ПВХ Е (PVC-E). Полимеризация также происходит в водной среде, но с добавлением компонентов, усиливающих пластичность готовых материалов – пластизолей.

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.

• Блочный (mass, bulk). Результатом полимеризации является не гранулированная масса, а полимерная в виде цельного блока, требующего последующего измельчения. Такие блоки отличает повышенная химическая чистота, пластичность и прозрачность. Они обеспечивают улучшенную реакцию с компонентами в процессе дальнейшего производства. Материал можно подвергать вальцеванию, экструзии, прессованию.

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:

• бесцветный порошок или микрогранулы;
• устойчивость к агрессивным химическим соединениям: спиртам, щелочам, органическим растворителям и некоторым другим веществам;
• растворяется в эфирах, кетонах, некоторых углеводородных соединениях;
• стойкость к окислению;
• высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению;
• прочность на растяжение;
• износостойкость;
• долговечность (срок распада измеряется десятками лет);
• низкая теплостойкость;
• хороший диэлектрик;
• слаботоксичный пластик: инертен при температуре до 66 °C;
• плавится при температуре 100 – 260 °C, при плавлении происходит разложение на хлористый водород и СО;
• загорание происходит во время нагревания свыше 500 °C или резкого скачка температуры до 1100 °C с выделением опасных диоксинов; при прекращении воздействия высокой температуры не поддерживает горения.

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:

• из-за недостаточных объемов рециклинга пластика;
• вследствие длительного периода разложения;
• по причине попадания в атмосферу диоксина и других концерогенов, образующихся в процессе производства поливинилхлорида.

Область применения

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

• В сфере строительства используют более 50 % произведенного поливинилхлорида в мире. Этому способствует легкий вес, долговечность, высокая механическая прочность и теплоизоляционные свойства, устойчивость к коррозии, износостойкость и химическая стойкость материала. Его широко используют для производства несущих оконных контуров, дверей, линолеумов, отделочных материалов, разнообразных пленочных изделий. Многие современные инженерные коммуникации делают из труб ПВХ.
• Применению полимера в области медицины способствуют его инертность, химическая стабильность, высокая биосовместимость, соответствие стандартам токсикологии, возможность стерилизации и другие свойства. Широкое применение здесь находят всевозможные пластиковые контейнеры, одноразовые инструменты, части медицинских приборов, медицинские маски для хирургии, блистер-упаковка для лекарственных средств.
• Транспортные средства оснащены приборными панелями, отделкой салонов, уплотнителями, подушками безопасности, подлокотниками и другими элементами их ПВХ. В среднем в одном авто используется 16 кг пластиковых изделий.
• Среди поливинилхлоридной упаковки первенство принадлежит жесткой пленке (51 %), далее идет бутылочная продукция (35 %), пленка (11 %), крышки (3 %).
• Среди детских товаров множество пластиковых игрушек – кукол, утят для ванной, надувных пляжных предметов, мячей.

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