Поливинилхлорид (ПВХ): основные свойства и применение

Пластины ПВХ на складеОсновные свойства поливинилхлорида (ПВХ)

Поливинилхлорид (ПВХ) — достаточно жесткий полимерный материал, с высокой температурой стеклования (+75°С). Для повышения эластичности и морозостойкости поливинилхлорида в него вводят пластификаторы.

Пластификаторы — органические жидкости с высокой температурой кипения и низкой температурой застывания, совмещающиеся с полимером в различных соотношениях. В качестве пластификаторов используют сложные эфиры фталевой, себациновой, фосфорной и других кислот (дибутилфталат, диоктилсебацинат, трикрезилфосфат и др.), а также различные полиэфирные пластификаторы.

При производственном смешивании поливинилхлорида с пластификатором и нагревании смеси в определенных технологических условиях происходит термическая пластификация полимера. Результатом этой реакции достигается более качественные пластические и эластические свойства полимера, особенно в охлажденном состоянии. Это можно объяснить нарушением или ослаблением межмолекулярного взаимодействия в результате проникновения пластификатора между макромолекулами.

Использование ПВХ в дизайне: люстра из ПВХНа основе поливинилхлорида путем термической пластификации получают гибкие мягкие материалы — пластикаты, идущие на производство кабельной изоляции, плащей, обуви, а также поливинилхлоридные пасты, применяемые в производстве моющихся обоев, линолеума, клеенки и материалов, имитирующих кожу. Термической пластикацией поливинилхлорида, не содержащего пластификаторов, получают жесткие материалы в основном конструкционного и противокоррозионного назначения (листовой винипласт, пластмассовые трубы, профили и другие изделия). Термическая пластикация - процесс перемешивания и расплавления полимера в ходе переработки для повышения (или придания) пластических свойств.

При введении в поливинилхлорид порообразователей - динитрил азобисизомасляной кислоты (парофор4ХЗ-57 и др.) или при насыщении его газом образуются жесткие, полужесткие и эластичные материалы - пенопласты с закрытоячеистой структурой или поропласты с открытыми сообщающимися ячейками (открытопористой структурой). Жесткий газонаполненный поливинилхлорид применяют для тепло- и звукоизоляции в строительстве, авиа- и судостроении, а также для изготовления спасательных средств, буйков, плотов; эластичный - как амортизационный материал, а полужесткий —для изготовления полировальных кругов.

Поливинилхлорид обладает достаточно высокой химической стойкостью к действию кислот, щелочей и смазочных масел. Но при этом он обладает целым списком характерных недостатков для сложных полимеров: малая устойчивость к действию теплоты и света. Резкое понижение прочности при повышении температуры, а также присущая ему хладо-текучесть под влиянием длительного действия нагрузки ограничивают его применение, несмотря на высокие показатели механической прочности при нормальной температуре.

Основные физико-механические свойства прессованного порошка поливинилхлорида:

Плотность, кг/м3   1380-1400  
Константа Фикентчера   45—75  
Теплостойкость по Мартенсу, °С   50—70  
Температура разложения, °С   140—170  
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа   50-60  
Относительное удлинение при разрыве, %   10-50  

Применение поливинлхлорида

Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:

  • с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);
  • без применения пластификатора (не пластифицированный ПВХ).

Другие обозначения:

  • FPVC, PVC-F, PVC-P (пластифицированный);
  • RPVC, PVC-R, PVC-U (непластифицированный).

По внешнему виду товарный ПВХ представляет собой порошок белого цвета, без вкуса и запаха. ПВХ достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Химическая формула ПВХ (-СН2-CHCl-)n , где n – степень полимеризации.

Как указывалось ранее, ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCl. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.

Поливинилхлорид является достаточно слаботоксичным веществом. Продукты разложения вызывают раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек глаза. ПДК в воздухе производственных помещений б мг/м3. Осевшая пыль пожароопасна. При нагревании выше 150°С начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, вредно действующих на организм человека.

ПВХ аморфный материал, свойства которого сильно зависят от метода получения. ПВХ получают:

  • суспензионным (suspension)
  • эмульсионным (emulsion) методами
  • полимеризацией в массе - блочным методом (mass, bulk).

Суспензионный ПВХ или ПВХ С (PVC-S) имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость.

Эмульсионный ПВХ или ПВХ Е (PVC-E) характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей, высоким водопоглощением, худшими диэлектрическими характеристиками, худшей термостойкостью и светостойкостью.

Максимальная температура длительной эксплуатации: 60°С. FPVC (пластифицированный) выдерживает охлаждение до -60°С, RPVC - до -15 оС. Температура стеклования: 70 - 105°С. Имеет широкий разброс механических характеристик. FPVC - эластичный материал. RPVC имеет высокую прочность и жесткость. Материал на основе суспензионного ПВХ имеет хорошие диэлектрические характеристики (но хуже, чем у PE, PP, PS).

Использование материалов из ПВХ в медицине

ПВХ применяется в медицине и при производстве медицинского инстурмента, оборудования и инвентаря уже более 50 лет. Толчком к широкому применению ПВХ в этой области стала насущная потребность заменить резину и стекло предварительно стерилизованными предметами одноразового (и не только) использования. Со временем ПВХ стал наиболее популярным полимером в медицине благодаря химической стабильности и инертности. Продукция из него крайне разнообразна и легко производима. Медицинские продукты из ПВХ могут быть использованы внутри человеческого тела, легко стерилизуются, не трескаются и не протекают.

Вот далеко не полный перечень медицинской продукции, производимой из ПВХ:

  • контейнеры для крови и внутренних органов
  • катетеры
  • трубки для кормления
  • приборы для измерения давления
  • хирургические перчатки и маски
  • хирургически шины
  • блистер-упаковка для таблеток и пилюль.

Основные преимущества ПВХ, позволившие этому материалу стать наиболее применимым в медицине.

Одним из основных требований к медицинской продукции является ее соответствие токсикологическим стандартам. Принятие ПВХ к использованию в медицине странами Евросоюза является свидетельством его полной медицинской безопасности. Материал, используемый в медицине, должен обладать следующим важным свойством -при контакте с разнообразными жидкостями его композиция должна оставаться неизменной, именно таким материалом является ПВХ. Когда полимерный материал контактирует с тканью или кровью пациента, крайне важен показатель химической совместимости.

ПВХ характеризуется высокой биосовместимостью которая постоянно растет благодаря новым разработкам в технологии его производства. Благодаря своим физическим характеристикам продукты из ПВХ могут обладать высокой про¬зрачностью, продукции из ПВХ может быть придана любая цветовая окраска. Продукция из ПВХ также отличается высокой гибкостью и прочностью даже при изменяющихся внешних условиях (например, температуре). ПВХ легко совместим с практически всеми фармацевтическими продуктами. Он также устойчив к воде и химическим реакциям. Из ПВХ легко производить упаковку любой формы, будь то трубы, гибкая или жесткая упаковка.

ПВХ - один из самых дешевых материалов. Это также играет важную роль при выборе материала для применения в производстве медицинской продукции.

Применение ПВХ в транспорте

ПВХ пластины широко используется в качестве материала для производства автотранспорта. В этой области он является вторым по популярности полимером (после полипропилена). В автомобилестроении ПВХ используется для производства покрытий, уплотняющих материалов, кабельной изоляции, отделки салона, приборных и дверных панелей, подлокотников и т.д.

Благодаря использованию ПВХ современные автомобили более живучи. Средний срок жизни современного автомобиля - 17 лет. Еще в 70-х годах прошлого века эта цифра не превышала 11 лет. Увеличение срока эксплуатации автомобиля означает реальную экономию природных ресурсов (если машины служат дольше, значит производить их можно меньше).

Использование в автомобилестроении полимеров вообще и ПВХ в частности ведет к снижению затрат топлива. Так как полимеры, не уступая традиционным материалам (металлу, стеклу) по прочностным свойствам, весят меньше – без ущерба для качества автомобиля снижается его вес, а, следовательно, и количество топлива, необходимое для работы двигателя.

ПВХ в строительстве

Применение ПВХ: дизайнерская скульптура из листов ПВХИз всех полимеров именно листы ПВХ имеет наиболее широкое применение в строительстве. В Европе в этой отрасли используется более 50% всего производимого ПВХ, в США - более 60%. И снова таки основными преимуществами ПВХ являются все те же способности производства разнообразных видов продукции с различными свойствами. Главными конкурентами ПВХ являются глина и дерево. ПВХ профиль

Главные качества ПВХ в строительстве:

  • износоустойчивость
  • механическая прочность
  • жесткость
  • небольшая масса
  • устойчивость к коррозии
  • химическому
  • погодному и температурному воздействию.

Одно из свойств ПВХ, которое способствовало его массовому применению в строитлеьстве - он отличный огнеупорный материал. Он с трудом поддается возгоранию. И прекращает гореть и тлеть сразу же после того, как исчезает источник высокой температуры. Основная причина - высокое содержание хлора. Это способствует повышению пожарной безопасности построенных объектов.

ПВХ не проводит электричество и, таким образом, идеален в качестве изоляционного материала. Основной чертой строительных материалов из ПВХ является их долговечность. 85% всех строительных материалов из ПВХ используются для долгосрочных сооружений.

Более 75% труб, произведенных из ПВХ, имеют срок службы более 40 лет (потенциал новых разработок в этой области увеличивает этот срок до 100 лет!). Аналогичные показатели у более чем 60% сделанных из ПВХ оконных профилей и кабельной изоляции.

Водопроводная арматура из ПВХПВХ существенно дешевле конкурирующих материалов. Стройматериалы из ПВХ легче, чем стройматериалы из бетона, железа и стали. Это вновь приводит нас к мысли об экономической выгоде - на обработку продукции из ПВХ затрачивается меньше энергии, меньше транспортных услуг (а, следовательно, и топлива). Долговечность материала также позволяет экономить - трубы, окна и т.д. приходиться менять реже. Теплоизоляционные свойства ПВХ позволяют затрачивать меньше энергии на отопление помещений.

  • Комментарии не найдены

Оставьте свой комментарий

0

Другие статьи по этой теме