Пвх это какой материал. Пвх это какой материал

Молекулярная масса поливинилхлорида (ПВХ) варьируется в диапазоне от 10 до 150 тысяч; его плотность составляет от 1,35 до 1,43 г/см³. Температура стеклования колеблется между 75 и 80 °С (для теплостойких марок этот показатель может достигать 105 °С), в то время как температура плавления находится в пределах от 150 до 220 °С. Этот материал обладает высокой трудногорючестью — при температурах, превышающих 110-120 °С, он может разлагаться с выделением хлористого водорода (HCl).

ПВХ — особенности и характеристики материала

ПВХ — это синтетический полимер, представляющий собой искусственное полотно смешанного состава. Аббревиатура ПВХ расшифровывается как поливинилхлорид, а материал также известен под такими названиями, как тентовая ткань, баннерная ткань и пленка. Его международное название — PVC (Polyvinyl Chloride).

Поливинилхлоридная ткань называется так благодаря своему верхнему слою, который и является основным компонентом. Важность ПВХ максимально проявляется в разнообразных отраслях промышленности, начиная от товаров народного потребления и заканчивая высокотехнологичными секторами, такими как машиностроение и медицина.

История

История поливинилхлорида началась в 1835 году, когда французский химик Анри Виктор Реньо случайно получил ПВХ из винилхлорида в одном из своих экспериментов. Однако тогда это вещество не было распознано и прозвано, поэтому его свойства остались без должной оценки.

Далее в 1878 году исследования поливинилхлоридного соединения продолжились, но технология не достигла стадии практического применения и эксперименты вскоре прекратились.

В 1913 году немецкий химик Фриц Клатте, начав изучение свойств данного вещества, запатентовал метод производства ПВХ. Однако его планы были временно остановлены из-за начала Первой мировой войны, что привело к задержке в реализации его идей.

Почти одновременно с Клатте в Германии, американский ученый Уолдо Силон также исследовал поливинилхлорид и в 1926 году запатентовал идею использования нового волокна для создания занавесок для ванной комнаты, что свидетельствовало о многообещающем будущем материала.

Промышленное производство изделий из ПВХ началось лишь в 1931 году, а менее чем через 15 лет этот материал занял значительное место в различных отраслях — из него начали производить посуду, бытовые предметы, автомобильные детали и другие товары.

Поливинилхлорид (ПВС) представляет собой синтетический полимер, мономерное звено которого — молекула хлорида этилена. Формула поливинилхлорида имеет вид: (-CH2-CCl-)n, где n обозначает степень полимеризации.

Содержание

Молекулярная масса поливинилхлорида варьируется от 10 до 150 тыс.; плотность — в пределах 1,35-1,43 г/см³. Температура стеклования составляет от 75 до 80 °С (для теплостойких марок до 105 °С), а температура плавления колеблется между 150 и 220 °С. ПВХ трудногорюч и при температуре свыше 110-120 °С начинает разлагаться, выделяя при этом хлористый водород (HCl).

Материал растворим в таких растворах, как циклогексанон, тетрагидрофуран (ТГФ) и диметилформамид (ДМФА), однако ограниченно растворим в бензоле и ацетоне. Он не растворяется в воде, спиртах или углеводородах и выставляет стойкость к растворам кислот, щелочей и солей.

Предел прочности при растяжении ПВХ составляет 40-60 МПа, а при изгибе — 80-120 МПа. Удельное электрическое сопротивление находится в пределах 10^12 — 10^13 Ом·м.

Поливинилхлорид устойчив к воздействию влаги, различных кислот, щелочей, растворов солей, а также некоторых органических растворителей, таких как бензин и керосин. Он обладает отличными диэлектрическими свойствами, что делает его идеальным для применения в электроизоляции.

Получение

Поливинилхлорид производят при помощи суспензионной или эмульсионной полимеризации винилхлорида, а также полимеризации в массе.

ПВХ широко используется для электроизоляции проводов и кабелей, производства различных листов, труб (преимущественно хлорированного поливинилхлорида), пленок для натяжных потолков, искусственных кож, поливинилхлоридного волокна, пенополивинилхлорида, профилей для окон, линолеума, пластиков для обуви, мебельной кромки и многих других изделий.

Одним из самых распространенных примеров применения ПВХ в строительстве являются пластиковые окна. Оконные профили, материалы для декоративной отделки и др. изготавливаются именно из ПВХ.

Чтобы глубже понять, как и где применяется поливинилхлорид, необходимо ознакомиться с его физико-химическими и эксплуатационными свойствами.
Общие характеристики ПВХ:

• представляет собой бесцветный порошок или микрогранулы;
• обладает высокой устойчивостью к агрессивным химическим веществам: спиртам, щелочам и органическим растворителям;
• растворим в некоторых эфирах, кетонах и углеводородах;
• прочные и стойкие к окислению;
• высока стойкость к ультрафиолетовому излучению, что позволяет использовать ПВХ в наружных условиях;
• обладает хорошими показателями прочности на растяжение;
• хорошая износостойкость;
• долговечность: срок распада ПВХ измеряется десятками лет;
• относительно низкая теплостойкость;
• отличный диэлектрик, что делает его идеальным выбором для ряда электрических применений;
• слаботоксичный пластик: остается инертным при температуре до 66 °C;
• плавится в диапазоне температур от 100 до 260 °C, при этом происходит разложение на хлористый водород и углекислый газ;
• может загореться при температуре выше 500 °C или при резком скачке температур до 1100 °C с выделением опасных диоксинов; важно отметить, что при прекращении воздействия высокой температуры он не поддерживает горение.

Средняя плотность поливинилхлорида составляет приблизительно 1,34 г/см³. Насыпная плотность может колебаться от 0,4 до 0,7 г/см³.

• пластик не перерабатывается в достаточных объемах, что способствует накоплению отходов;
• из-за долгого периода разложения, ПВХ представляет собой не экологически чистый материал;
• при производстве поливинилхлорида выделяются диоксины и другие канцерогенные вещества, что неблагоприятно сказывается на экологии.

Область применения

Поливинилхлорид — это универсальный материал, который находит применение в многочисленных отраслях и сферах бизнеса:

• В строительной сфере используется более 50 % всего произведенного поливинилхлорида в мире. Легкий вес, долговечность, высокая механическая прочность и теплоизоляционные свойства ПВХ, а также его устойчивость к коррозии и износостойкость делают этот материал идеальным для изготовления оконных рам, дверей, линолеума и отделочных материалов. Множество современных инженерных коммуникаций изготавливаются из ПВХ-труб, что подчеркивает важность этого материала.
• Применение поливинилхлорида в медицине связано с его инертностью, химической стабильностью и высокой биосовместимостью, что позволяет использовать его в соответствии с токсикологическими стандартами. В медицине ПВХ находит широкое применение в производстве пластиковых контейнеров, одноразовых инструментов, частей медицинских устройств, хирургических масок и блистерной упаковки для лекарств.
• В транспортном секторе ПВХ используется для создания приборных панелей, внутренней отделки салонов, уплотнителей, подушек безопасности и других элементов. В среднем одно автотранспортное средство содержит около 16 кг пластиковых деталей, что демонстрирует масштаб применения ПВХ в автомобилях.
• На рынке упаковки первое место занимает жесткая пленка (51 % от общего объема), за ней следуют бутылки (35 %), пленка (11 %) и крышки (3 %).
• В сфере детских товаров поливинилхлорид используют для производства множества игрушек, включая кукол, утят для ванной, надувные пляжные аксессуары и мячи.

Кроме того, жесткие варианты ПВХ широко применяются в производстве мебели и спортивной экипировки, в то время как более мягкие виды материала используют для изготовления сумок, обуви и предметов повседневного использования.

Подробно ознакомиться с вопросами, связанными с поливинилхлоридом, можно в статье «Поливинилхлорид (ПВХ): что это за материал, его свойства и продукция»:

Среднечисловая молекулярная масса ‾М_n (которая близка по значению к среднемассовой ¯M_w) может быть рассчитана с использованием характеристической вязкости η:

Поливинилхлорид (ПВХ)

Поливинилхлорид (ПВХ), обозначаемый формулой -СН₂-СНСl-_n, представляет собой высокомолекулярный хлорсодержащий полимер. Элементарные звенья в его макромолекуле в большинстве случаев соединены по принципу «голова к хвосту», что определяет его физические свойства.

Поливинилхлорид классифицируется как термопластичный полимер. Температура стеклования этого материала составляет около 70—80 °С, а температура вязкого течения — в диапазоне от 150 до 200 °С, что зависит от молекулярной массы полимеров. Степень полимеризации ПВХ для промышленных марок колеблется от 400 до 1500.

Свойства и применение поливинилхлорида в значительной мере определяются методом его получения, который также может быть адаптирован для изменения физических свойств материала. Низкие расходы на начальное сырьё (винилхлорид), относительно простые технологии получения и ценные технические характеристики сделали ПВХ крайне востребованным.

Массы на основе поливинилхлорида находят применение в электротехнической, химической и строительной отраслях, а также в других сферах экономики и повседневной жизни.

Поливинилхлорид соответствует белому порошку с плотностью в диапазоне 1350—1460 кг/м³, тогда как молекулярная масса большинства продуктов, получаемых в промышленности, варьируется от 30000 до 150000. Степень кристалличности ПВХ может достигать 10%.

Поливинилхлорид демонстрирует высокую полидисперсность, которая увеличивается с ростом степени его превращения.

Среднечисловую молекулярную массу ‾М_n (близкую к среднемассовой ¯M_w) возможно рассчитать, основываясь на значении характеристической вязкости η:

На практике молекулярную массу поливинилхлорида характеризуют с помощью константы Фикентчера ( K_ф ): K_ф = 1000k

Коэффициент k определяется по следующему уравнению:

где η_отн — относительная вязкость раствора поливинилхлорида в циклогексаноне (обычно берется 0,5 или 1 г полимера на 100 см³ растворителя).

Ниже приведена сводка константы Фикентчера K_ф, отражающая среднюю молекулярную массу поливинилхлорида, полученного различными методами:

Способ получения ПВХ	Константа Фикентчера Kф
Суспензионный	47-76
В массе	56-72
Эмульсионный	54-77

Приведенная вязкость (η_пр), константа Фикентчера (K_ф) и среднечисловая молекулярная масса (¯M_n) поливинилхлорида взаимосвязаны следующим образом:

ηпр	1,80	1,98	2,20	2,44	2,70
Kф	55	60	65	70	75
Mn	50 000	65 000	80 000	90 000	100 000

История получения поливинилхлорида начинается с того, что в 1835 году французский химик Анри Виктор Реньо случайно добился получения вещества из винилхлорида в ходе своих экспериментов. Однако, как впоследствии оказалось, этот полимер не был должным образом описан и классифицирован.

Применение поливинилхлорида в различных областях

Поливинилхлорид совершенно универсален и находит применение практически во всех сферах жизнедеятельности человека:

• Строительство. Твердый ПВХ используется в строительном секторе для создания несущих конструкций окон и дверей, тогда как мягкий ПВХ востребован для изготовления пленок, шлангов, линолеумов и отделочных материалов.
• Инженерные коммуникации. Непластифицированный поливинилхлорид, известный также под названием винипласт, используется в производстве труб. Он по многим параметрам превосходит металл, что делает его практичным выбором для водоснабжения и канализации.
• Предметы быта. ПВХ активно используется в быту, начиная от производства простейших крепежей и заканчивая более сложными предметами мебели.
• Пищевая отрасль. Поливинилхлорид нашел применение в пищевой промышленности, где разработаны специальные виды материала для эксплуатации в различных температурных режимах.
• Автомобильная промышленность также делает активный упор на использование ПВХ для производства деталей и обивки.
• Продукция для детей. Игрушки, коляски и другие товары из ПВХ пользуются спросом среди родителей.
• Медицина. ПВХ стал настоящей революцией в области медицины, поскольку он используется в производстве инструментов, одноразовых шприцев и емкостей. Его применение упростило уход за пациентами, возможно использование одноразовых медицинских принадлежностей.
• В аграрном и промышленном секторы также есть множество применений для поливинилхлорида.

Преимущества и недостатки

Применение ПВХ во всех этих сферах подчеркивает его уникальность и универсальность. После затвердевания этот материал сохраняет достаточную пластичность, что позволяет ему противостоять как статическим, так и динамическим нагрузкам, тем самым увеличивая срок службы изделий.

Среди преимуществ выделяется и легкий вес. При плотности около 1,4 г/см³ изделия из поливинилхлорида сохраняют повышенную прочность даже при невысокой толщине, что способствует экономии средств на транспортировке.

Поливинилхлорид — это пластик, характерный своей способностью менять пластичность в зависимости от применяемых модифицирующих веществ. Примером являются пластиковые материалы, используемые в автомобилестроении по сравнению с обычными полиэтиленовыми пакетами.

Дополнительным сильным преимуществом является возможность переработки вторичных материалов, что делает ПВХ более экологически приемлемым.

Несмотря на высокие физико-химические характеристики, которые способствуют широкому применению, они также являются очевидными недостатками. В первую очередь, стойкость к химическим воздействиям приводит к долговечности, что вызывает глобальные экологические проблемы, связанные с накоплением пластиковых отходов в природе.

Среди недостатков, касающихся здоровья, надо упомянуть о потенциальной опасности ПВХ. Винилхлорид, который является первой производной этанола, представляет собой сильнодействующий яд, способный вызывать серьезные негативные воздействия на организм, в том числе генетические изменения, повышая риск развития онкологических заболеваний и сбор токсичных веществ в экстрактивных системах организма, таких как печень, почки и легкие.

Безопасность для здоровья

ПВХ в различных формах и видах может создавать вопросы о своей безопасности для здоровья. На это существенно влияет наличие летучих веществ. Основное структурное звено поливинилхлорида включает в себя молекулу хлора (C2H3Cl), которая при промышленном производстве винилхлорида требует использования различных добавок и стабилизаторов, препятствующих выделению опасных летучих компонентов и переводящих химическую структуру в более инертное состояние.

Эти добавки могут быть специализированными и делятся на пищевые и технические. Поэтому, прежде чем использовать продукцию из поливинилхлорида, следует ознакомляться с ее категорией и рекомендациями по использованию. Информация о показаниях и условиях применения обязательно обозначается на упаковках, что позволяет избежать неправильного использования материала.

Виды поливинилхлорида (классификация)

Порошок поливинилхлорида может иметь однородный состав, однако его механические свойства и внешний вид могут значительно варьироваться в зависимости от типа получаемого PВХ. Безусловно, окончательные характеристики определяются веществами, применяемыми как добавки, что дает возможность менять свойства поливинилхлорида в два ключевых направления:

1. Винпласт — представляет собой материал с высокими механическими свойствами, используемый в качестве конструкционного материала.
2. Пластикат — это пластичный материал, применяемый для изоляции и покрытия, а также отделки разнообразных поверхностей.

Если требуется модификация ПВХ для получения особенных характеристик, то применяются дополнительные технологии:

1. Свойства наполненного ПВХ получаются посредством армирования, где в качестве основы служит другой материал, например, ткань или стекловолокно, а ПВХ обеспечивает защитную оболочку.
2. Вспененный поливинилхлорид характеризуется пониженной прочностью и массой за счет образования микропор, что также улучшает узкоспециализированные характеристики материала, такие как негорючесть, пластичность и антибактериальные свойства. Данный материал может быть получен двумя способами: газовым и химическим.