Дали некогаш се прашувате зошто ПВЦ пластика е насекаде? Од цевки до медицински помагала, овој разноврсен материјал револуционизирал многу индустрии. Откриено случајно во 1872 година од германскиот хемичар Евген Бауман, ПВЦ оттогаш стана клучен материјал ширум светот.
Во овој пост, ќе ги истражиме својствата, производните процеси и видовите на ПВЦ пластика. Исто така, ќе дознаете за неговиот широк спектар на употреба и модификации што го прават тоа од суштинско значење денес во индустриите.
Разбирање на поливинил хлорид (ПВЦ)
Што е ПВЦ (поливинил хлорид)?
ПВЦ, или поливинил хлорид, исто така наречен винил, е високо разноврсен термопластичен полимер. Познато е по својата издржливост, достапност и отпорност на хемикалии. Се користи во индустрии како градежништво, здравствена заштита и електроника, ПВЦ е фаворизирана за неговата способност да издржи екстремни услови. За разлика од некои други пластика, ПВЦ може да биде флексибилен или ригиден, во зависност од адитивите што се користат за време на производството.
ПВЦ е лесен материјал. Лесно е да се работи со и може да се обликува во различни форми, што го прави избор за многу апликации. Неговите одлични својства на електрична изолација исто така го прават идеален за производство на жица и кабел.
Кратка историја на откривање и развој на ПВЦ
Откривањето на ПВЦ беше среќна несреќа. Во 1872 г. Сепак, не беше до 1913 година Фридрих Клат, патентираше процес за полимеризирање на ПВЦ со употреба на сончева светлина, отворајќи го патот за комерцијална употреба.
За време на Првата светска војна, Германија започна со производство на флексибилни и цврсти ПВЦ производи, кои ги заменија металите отпорни на корозија. До средината на 20 век, ПВЦ стана една од најшироко произведените пластика на глобално ниво.
Карактеристики на ПВЦ пластика
ПВЦ може да се пофали со уникатен сет на својства што го прават разноврсен материјал за разни апликации.
| на имотот | Вредност |
| Густина | 1,3-1,45 g/cm³ |
| Апсорпција на вода (потопување 24 часа) | 0,06% |
| Сила на затегнување | 7500 psi |
| Флексурален модул | 481000 psi |
| Извршена јачина на влијанието на Изод | 1.0 ft-lbs/in |
| Температура на девијација на топлина (264 psi) | 158 ° F. |
| Коефициент на термичка експанзија | 3,2 x 10-5 во/in/° F |
| Диелектрична јачина | 544 v/mil |
Физички својства
Густина : ПВЦ има густина од 1,3-1,45 g/cm³ За ригиден ПВЦ. Оваа релативно висока густина придонесува за нејзината стабилност и издржливост.
Апсорпција на вода : ПВЦ има мала апсорпција на вода. Кога се потопи 24 часа, таа апсорбира само 0,06% вода. Ова го прави отпорен на влага и погоден за употреба на отворено.
Механички својства
Јачина на затегнување : ПВЦ има јачина на затегнување од 7500 psi. Оваа висока јачина му овозможува да издржи значителен стрес без да се крши. Идеално е за апликации за кои е потребна цврстина.
Флексурален модул : Флексиралниот модул на ПВЦ е 481000 psi. Оваа мерка на вкочанетост гарантира дека ПВЦ може да ја одржи својата форма под оптоварување.
Затегната јачина на влијанието на Izod : Забележаната јачина на влијанието на PVC е 1,0 ft-lbs/in. Ова укажува на неговата способност да се спротивстави на силите на влијанието и да избегне фрактурирање.
Термички својства
Температура на девијација на топлина : На 264 psi, температурата на девијација на топлина на ПВЦ е 158 ° F. Ова е температурата на која почнува да се деформира под оптоварување. ПВЦ добро ја одржува својата форма под умерени температури.
Коефициент на термичка експанзија : ПВЦ има коефициент на термичка експанзија од 3,2 x 10-5 во/во/° F. Ова мери колку се проширува со температурните промени. Ниската вредност на ПВЦ значи дека одржува димензионална стабилност.
Електрични својства
Хемиски својства
Хемиска отпорност : ПВЦ е отпорен на многу хемикалии, вклучувајќи киселини, бази, соли и алифатични јаглеводороди. Ова го прави погоден за употреба во корозивни средини.
Отпорност на временски услови : ПВЦ може да издржи изложеност на сончева светлина и други временски елементи. Овој имот овозможува негова употреба во апликации на отворено.
Предности и недостатоци
Својствата на ПВЦ нудат неколку предности:
Ниска цена
Висока сила
Отпорност на корозија
Ретардност на пламенот
Одлична изолација
Лесен за обработка
Сепак, има и некои недостатоци:
Лоша стабилност на топлина: ПВЦ може да се деградира на високи температури.
Миграција на пластификатор: Со текот на времето, пластификаторите можат да излезат, влијаат на својствата на ПВЦ.
Потенцијална токсичност: ПВЦ содржи хлор, кој може да ослободи токсични материи за време на производството или отстранувањето.
Процес на производство на ПВЦ пластика
Дали некогаш сте се запрашале како се прави ПВЦ пластика? Тоа е фасцинантен процес што вклучува неколку чекори. Ајде да го истражиме производственото патување на овој разноврсен материјал.
Суровини
Примарните суровини за производство на ПВЦ се:
Винил хлорид мономер (VCM) : VCM се произведува со комбинирање на хлор (изведен од сол) и етилен (од природен гас или масло). Се формира етилен дихлорид. Потоа се загрева во единицата за пукање за производство на VCM.
Адитиви : Различни адитиви се користат за подобрување на својствата на ПВЦ:
Стабилизатори: Спречете деградација за време на обработката
Пластизатори: Подобрете ја флексибилноста
Пополнувачи: Подобрување на механичките својства
Лубриканти: Помош во обработката
УВ стабилизатори: Заштитете од деградација на сончевата светлина
Методи за полимеризација
ПВЦ се синтетизира преку полимеризација на VCM. Двата главни методи се:
Полимеризација на суспензија :
VCM се распрснува во вода со иницијатори и адитиви.
Континуираното мешање одржува суспензија и униформа големина на честички.
Сочинува 80% од производството на ПВЦ ширум светот.
Емулзија полимеризација :
VCM е заробен во мицели од сапун во вода.
Се користат иницијатори растворливи во вода.
Произведува ПВЦ со помала големина на честички (0,1-100 μm).
И двата метода вклучуваат топлина за иницирање полимеризација. Добиената ПВЦ смола е бела, кршлива цврста.
Сложено и пелетирање
ПВЦ смолата се меша со адитиви во процес наречен комбинирање. Ова е направено во миксери или екструдери за да се произведе хомогена мешавина.
Комплетираниот ПВЦ потоа се пелетизира. Тоа е екструдирано преку умирање и исечено на мали пелети. Овие пелети се лесни за ракување и подготвени за понатамошна обработка.
Контрола и тестирање на квалитетот
Строгите мерки за контрола на квалитетот се спроведуваат во текот на целиот процес на производство. Ова обезбедува постојани својства и перформанси на ПВЦ.
Некои вообичаени тестови вклучуваат:
Мерење на густина
Тестирање на јачина на затегнување
Тестирање на отпорност на влијание
Тестирање на термичка стабилност
Тестирање на хемиски отпор
Овие тестови помагаат во потврдување дека ПВЦ ги исполнува потребните спецификации за неговата наменета апликација.
Табелата подолу ги сумира клучните чекори во производството на ПВЦ:
| на чекор | Опис |
| Суровини | VCM (од хлор и етилен) и адитиви |
| Полимеризација | Суспензија (80% од производството) или емулзија |
| Сложено | Мешање на ПВЦ смола со адитиви за подобрување на својствата |
| Пелетирање | Екструдирање и сечење на сложено ПВЦ во пелети |
| Контрола и тестирање на квалитетот | Потврдување на својствата и перформансите преку разни тестови |
Видови на ПВЦ пластика
ПВЦ доаѓа во различни типови, секој со уникатни својства и апликации.
Цврст ПВЦ (UPVC)
Исто така познат како непластизиран ПВЦ или ПВЦ-У
Цврст и економичен
Висока отпорност на влијание, вода, време и корозивни околини
Густина: 1,3-1,45 g/cm³
Апликации: Цевки, рамки за прозорци и градежни материјали
Флексибилен ПВЦ
Флексибилна ПВЦ цевка
Содржи пластификатори кои даваат флексибилност
Класификација заснована на содржина на пластификатор:
Густина: 1,1-1,35 g/cm³
Апликации: Кабли, црева и производи за надувување
Флексибилни PVC својства
Ниска цена
Флексибилна и голема јачина на влијание
Добар отпор на УВ, киселини, алкали и масла
Не-затегнување
Разновиден профил на перформанси
Хлориран ПВЦ (ЦПВЦ)
Произведено со хлоризација на ПВЦ смола
Содржината на хлор се зголеми од 56% на околу 66%
Подобрена издржливост, хемиска стабилност и ретардност на пламенот
Може да издржи повисоки температури од редовниот ПВЦ
Апликации: Цевки со топла вода и ракување со индустриска течност
Ориентиран ПВЦ (ПВЦ-О)
Произведено со истегнување ПВЦ-У цевки
Ја реорганизира аморфната структура во слоевит структура
Ги подобрува физичките карактеристики:
Вкочанетост
Отпорност на замор
Лесен
Апликации: Цевки под притисок со високи перформанси
Изменет ПВЦ (ПВЦ-М)
Легура на ПВЦ формирана со додавање на агенси за модификација
Ја подобрува цврстината и својствата на влијанието
Апликации: канали, канали и фитинзи за кои е потребна засилена издржливост
Табелата подолу ги сумира клучните типови на ПВЦ и нивните карактеристики:
| тип | Опис на | својствата на | својствата |
| Цврст ПВЦ | Непластизиран, вкочанет | Влијание, време и хемиска отпорност | Цевки, рамки за прозорци, конструкција |
| Флексибилен ПВЦ | Содржи пластификатори за флексибилност | УВ, киселина, алкали и отпорност на масло | Кабли, црева, надувување |
| Хлориран ПВЦ | Содржината на хлор се зголеми на 66% | Подобрена издржливост, отпорност на топлина | Цевки со топла вода, ракување со индустриска течност |
| Ориентиран ПВЦ | Истечани ПВЦ-У цевки | Подобрена вкочанетост, отпор на замор | Цевки под притисок со високи перформанси |
| Изменет ПВЦ | ПВЦ легура со агенти за модификација | Зголемена цврстина и јачина на влијанието | Канали, канали, фитинзи |
Методи за обработка за ПВЦ пластика
Разновидноста на ПВЦ не е само во неговите својства, туку и во начините на кои може да се обработи. Ајде да се нурнеме во различните методи што се користат за обликување на овој материјал во корисни производи.
Екструзија
Екструзијата е континуиран процес што создава долги, униформни профили. ПВЦ се стопи и присилно преку умре за да се создаде посакуваната форма.
Обликување со инјектирање
Форминг за инјектирање се користи за создавање на сложени, тродимензионални делови. Стопениот ПВЦ се вбризгува во калап празнина каде се лади и зацврстува.
Параметри на процеси :
Температура на топење: 170-210 ° C.
Температура на мувла: 20-60 ° C.
Овие параметри обезбедуваат правилен проток и ладење на ПВЦ
Размислувања :
Термоформинг
Термоформирањето вклучува загревање на ПВЦ лист додека не биде избркан, а потоа го обликува преку калап. Потоа, листот се лади за да се задржи новата форма.
Обликување на удар
Обликувањето на удари се користи за создавање шупливи предмети како шишиња и контејнери. Цевка на стопена ПВЦ, наречена Парисон, е надуена во калап.
Календер
Калдерирањето е процес кој произведува тенки, континуирани чаршафи или филмови. ПВЦ се пренесува низ серија загреани ролери кои го компресираат и обликуваат.
3Д печатење
3Д печатење, или производство на адитиви, е релативно нов метод за обработка на ПВЦ. Вклучува градење на објектниот слој по слој од дигитален модел.
Напредок :
Ограничувања :
| методот за обработка | Опис на | на клучните точки |
| Екструзија | Континуиран процес за создавање профили | Цевка, цевки, чаршафи; Пониски температури од обликувањето со инјектирање |
| Обликување со инјектирање | Создава сложени делови со инјектирање во калап | Топење температура: 170-210 ° C, Temp на мувла: 20-60 ° C; калапи отпорни на корозија |
| Термоформинг | Обликување на загреани ПВЦ чаршафи преку калап | Пријатен на 120-150 ° C; Пакување, знаци, автомобилски компоненти |
| Обликување на удар | Создава шупливи предмети со надувување на паризон | Шишиња, контејнери; Погоден за хемикалии |
| Календер | Произведува тенки, континуирани чаршафи или филмови | Филмови за пакување, етикети; чаршафи за тротоарите, покривот |
| 3Д печатење | Гради објекти слој по слој од дигитален модел | Нови ПВЦ нишки; Потенцијално оштетување на компонентите на печатачот |
Овие методи за обработка ја покажуваат прилагодливоста на ПВЦ. Секој метод има свои предности и размислувања. Изборот на методот на обработка зависи од посакуваниот крајниот производ и неговите барања.
Измени на ПВЦ пластика
ПВЦ ретко се користи во својата чиста форма. Честопати се менува со разни адитиви за подобрување на неговите својства и перформанси.
| за модификација | Примери | Ефекти |
| Пластификатори | Фталати, адипати, тримелитати | Зголемете ја флексибилноста, намалете ја силата |
| Стабилизатори на топлина | Калциум-цинк, калај-базиран | Спречи деградација за време на обработката и употребата |
| Полнила | Калциум карбонат, титаниум диоксид, стаклени влакна | Подобрување на механичките својства, намалете ги трошоците |
| Лубриканти | Парафин восок, стеаринска киселина | Подобрување на преработувањето, намалете го триењето |
| УВ стабилизатори | Халс, Бензотријазоли | Заштитете од деградација на УВ |
| Модификатори на влијанието | Акрилик, МБС | Подобрете ја цврстината и отпорноста на влијанието |
| Ретарданти на пламен | Антимон триоксид, алуминиум хидроксид | Подобрување на отпорот на пожар |
| СИДА за обработка | Акрилик-базирана, силиконска базирана | Подобрете ја преработувањето и квалитетот на површината |
| Мешавини | ПВЦ/полиестер, ПВЦ/ПУ, ПВЦ/НБР | Подобрување на специфичните својства за насочени апликации |
Пластификатори
Пластизаторите се адитиви кои ја зголемуваат флексибилноста и обработливоста на ПВЦ. Тие ја намалуваат кристалноста на полимерот, што го прави попривлечен.
Видови :
Фталати: најчесто се користи за флексибилност во кабли и црева
Адипати и тримелитати: Користено каде се потребни повисоки перформанси, како на пример во автомобилски ентериери и медицински уреди
Ефекти врз својствата :
Зголемете ја флексибилноста и издолжувањето
Намалете ја силата и цврстината на затегнување
Пониска температура на транзицијата на стаклото
Стабилизатори на топлина
Стабилизаторите на топлина ја спречуваат деградацијата на ПВЦ за време на обработката и употребата. Тие ја неутрализираат хлороводорочната киселина (HCl) произведена кога ПВЦ е изложена на топлина.
Полнила
Пополнувачите се користат за подобрување на механичките својства на ПВЦ и намалување на трошоците. Тие можат да ја зголемат ригидноста, силата и димензионалната стабилност.
Калциум карбонат :
Титаниум диоксид :
Стаклени влакна :
Лубриканти
Лубрикантите се додаваат во ПВЦ за да ја подобрат неговата преработување. Тие го намалуваат триењето за време на екструзија и обликување, спречувајќи лепење и обезбедување на непречен проток.
Надворешни лубриканти :
Помогнете ПВЦ да се стопи протокот на топли метални површини
Примери: Восок од парафин, восок од полиетилен
Внатрешни лубриканти :
УВ стабилизатори
УВ стабилизаторите го штитат ПВЦ од деградација предизвикана од изложеност на сончева светлина. Тие спречуваат обезбојување, креда и губење на механички својства.
Модификатори на влијанието
Модификаторите на влијанието ја подобруваат цврстината и отпорот на влијанието на ПВЦ. Тие ја подобруваат способноста на материјалот да апсорбира енергија без пукање.
Ретарданти на пламен
Ретардантите на пламенот ја подобруваат отпорноста на пожарот на ПВЦ, што го прави побезбеден за употреба во разни апликации.
Антимон триоксид :
Алуминиум хидроксид :
Објавува пареа на водата кога се загрева, ладењето на материјалот
Помага да се формира заштитен слој на знаци
СИДА за обработка
СИДА за обработка се адитиви кои ја подобруваат преработувањето на ПВЦ и квалитетот на површината.
Мешавини со друга термопластика
Мешањето на ПВЦ со друга термопластика може да ги подобри своите својства за специфични апликации.
ПВЦ/полиестер мешавини :
Подобрете ги механичките својства како отпорност на абразија, јачина на затегнување и отпорност на солзи
Погоден за автомобилски и индустриски апликации
ПВЦ/ПУ мешавини :
ПВЦ/НБР мешавини :
Овие измени ја покажуваат неверојатната прилагодливост на ПВЦ. Со внимателно избирање на адитиви, производителите можат да ги прилагодат својствата на ПВЦ за да одговараат на широк спектар на апликации.
Апликации и употреба на ПВЦ пластика
Разновидноста на ПВЦ го прави материјал за безброј апликации. Од градба до здравствена заштита, од автомобилска до потрошувачка стока, ПВЦ е насекаде.
Градежна индустрија
ПВЦ е работен коњ во градежниот сектор. Неговата издржливост, отпорност на временски услови и леснотија на инсталација го прават идеален избор за разни апликации.
Електрична и електроника
Одличните изолациони својства на ПВЦ и отпорот на пожар го прават популарен избор во индустријата за електрична и електроника.
Здравствена заштита и медицински помагала
Биокомпатибилноста, јасност и способноста на ПВЦ за стерилизиран го прават клучен материјал во здравството.
Автомобилски сектор
Издржливоста на ПВЦ, хемиската отпорност и калапот го прават корисно во различни автомобилски апликации.
Внатрешни компоненти :
Се користи за табла, панели на врати и капаци на седиштата
Обезбедете добра естетика и издржливост
Отпорен на изложеност на абење и УВ
Заштита на подвозјето :
Штити од остатоци од патот и корозија
Обезбедува звучна изолација
Лесен и лесен за нанесување
Пакување
Јасност на ПВЦ, хемиска отпорност и способност да се обликуваат го прават популарен избор за пакување.
Потрошувачки производи
Разновидноста и издржливоста на ПВЦ го прават вообичаен материјал кај различни производи за широка потрошувачка.
| за област на апликација | Примери | Клучни придобивки |
| Изградба | Цевки, прозорци, тротоарите | Издржливост, отпорност на временски услови, лесна инсталација |
| Електрична и електроника | Изолација на кабел, спроводници | Изолација, отпорност на пожар, хемиска отпорност |
| Здравствена заштита | Крвни кеси, хируршки нараквици | Биокомпатибилност, јасност, стерилизација |
| Автомобилство | Внатрешни компоненти, заштита на подвозјето | Издржливост, хемиска отпорност, мувлабилност |
| Пакување | Пакување на храна, пакувања на блистер | Јасност, хемиска отпорност, калапливост |
| Потрошувачки производи | Облека, обувки, играчки | Разновидност, издржливост, безбедност |
Овие се само неколку примери на безброј апликации на ПВЦ. Неговата уникатна комбинација на својства го прави неопходен материјал во нашиот современ свет.
Размислувања за животната средина
Потенцијално ослободување на токсични материи
Производството и употребата на ПВЦ можат да ослободат штетни материи, особено за време на производство и отстранување. Диоксините и винил хлорид се нуспроизводи на производство на ПВЦ, претставувајќи значителни ризици од животната средина и здравјето. Кога ПВЦ е изгорена или неправилно обработена, може да ги ослободи овие токсични хемикалии, придонесувајќи за загадување на воздухот и здравствени опасности за работниците.
Миграција и остаток од пластификатор
Флексибилниот ПВЦ често содржи пластификатори за подобрување на неговата флексибилност. Со текот на времето, овие пластификатори можат да мигрираат од материјалот, потенцијално оставајќи штетни остатоци. Студиите покажаа дека фталатите , вообичаен вид пластификатор, можат да го нарушат здравјето на луѓето, да влијаат на хормоните и репродуктивните системи. Ова доведе до зголемена загриженост за безбедноста на флексибилниот ПВЦ во потрошувачките производи.
Влијание на стабилизатори на топлина базирана на тешки метали
Историски гледано, ПВЦ се потпираше на стабилизатори на топлина врз основа на тешки метали, особено водство , за да се спречи деградација за време на обработката. Додека се ефикасни, овие стабилизатори претставуваат значителни ризици кога ПВЦ се отстранува или рециклира. Загадувањето на олово во отпадот ПВЦ го отежнува рециклирањето и претставува долгорочни опасности од животната средина.
| Стабилизатори на топлина | Потенцијални ризици |
| Стабилизатори базирани на олово | Загадување на животната средина, предизвици за рециклирање |
| Стабилизатори базирани на калај | Побезбеден, но поскап |
| Стабилизатори на калциум-цинк | Нетоксични, еколошки алтернативи |
Развој на нетоксични адитиви
Како одговор на овие проблеми, индустријата се префрли кон нетоксични и еколошки додатоци системи . Алтернативи како стабилизатори на калциум-цинк се развиени за да ги заменат штетните тешки метали. Овие нови адитиви ги одржуваат перформансите на ПВЦ без да го загрозат здравјето на животната средина или човековите. Во тек се исто така напори за создавање на био-базирани пластификатори кои не претставуваат исти ризици како традиционалните фталати.
Системи за рециклирање на затворена јамка
Клучен фокус во индустријата за ПВЦ е воспоставување на системи за рециклирање на затворени јамки . Ова вклучува рециклирање на ПВЦ отпадот назад во производство, намалувајќи ја потребата за нови суровини и минимизирање на влијанието врз животната средина. Винилплус , европска иницијатива за рециклирање на ПВЦ, направи чекори во олеснување на собирањето и рециклирањето на ПВЦ производи. Обезбедувајќи дека ПВЦ отпадот може да се преработи и повторно да се користи, производителите имаат за цел да го намалат отпадот од депонијата и да промовираат кружна економија.
Рециклирање и отстранување на ПВЦ
Рециклирањето ПВЦ е предизвик поради присуството на адитиви и нечистотии. Постојат два главни методи за рециклирање на ПВЦ:
Механичко рециклирање : вклучува мелење и преработка на ПВЦ отпад во нови производи. Сепак, присуството на загадувачи може да го намали квалитетот на рециклираниот материјал.
Хемиско рециклирање : Го прекинува ПВЦ во неговите основни компоненти, кои можат да се користат во нови процеси на производство. Овој метод е покомплексен, но овозможува чисто рециклирање.
Неправилно отстранување на ПВЦ, особено преку согорување, ослободува штетни гасови како водород хлорид . Методите за безбедно отстранување се клучни за минимизирање на штетата на животната средина.
Одржливи практики за производство
За решавање на влијанието врз животната средина на ПВЦ, производителите усвојуваат одржливи практики . Овие вклучуваат намалување на емисиите за време на производството и користењето на обновливите извори на енергија. Со вклучување на рециклиран ПВЦ во нови производи, индустријата може да ја намали својата потпирање на девствени материјали. Компаниите исто така ја истражуваат употребата на Bio-PVC , добиени од обновливи извори на храна, како позелена алтернатива на конвенционалниот ПВЦ.
Алтернативи на ПВЦ
Во одредени апликации, индустриите истражуваат алтернативи на ПВЦ. Материјалите како полипропилен и термопластични еластомери (TPE) нудат слични придобивки со помалку недостатоци на животната средина. На пример, TPE може да замени флексибилен ПВЦ во медицински цевки, додека полиетилен често се користи во апликациите за пакување. Овие алтернативи се дел од поширок напор да се намали потпирањето на потенцијално штетни материјали.
Резиме
ПВЦ пластиката е разноврсна, издржлива и широко користена во индустрии како градежништво и здравствена заштита. Доаѓа во флексибилни и цврсти форми, со апликации кои се движат од цевки до медицински уреди. Новите достигнувања во еколошки адитиви и методи за рециклирање имаат за цел да го направат ПВЦ поодржлив. Како што се подобрува технологијата, се појавуваат PVC-базирани на Био и нетоксични алтернативи. За заштита на животната средина, одговорна употреба и правилно отстранување на ПВЦ производи се клучни за минимизирање на нивното влијание.
Совети: Можеби сте заинтересирани за целата пластика
