Ніколи не замислювано, чому пластик ПВХ є скрізь? Від труб до медичних пристроїв цей універсальний матеріал революціонізував багато галузей. Виявлений випадково в 1872 році німецьким хіміком Євгеном Бауманом, з тих пір став ключовим матеріалом у всьому світі.
У цій публікації ми вивчимо властивості, виробничі процеси та типи ПВХ пластику. Ви також дізнаєтесь про його широкий спектр використання та модифікацій, які роблять його важливим у галузях промисловості сьогодні.
Розуміння полівінілхлориду (ПВХ)
Що таке ПВХ (полівінілхлорид)?
ПВХ, або полівінілхлорид, який також називають вінілом, є високо універсальним термопластичним полімером. Він відомий своєю міцністю, доступністю та стійкістю до хімічних речовин. Використовується в таких галузях, як будівництво, охорона здоров'я та електроніка, ПВХ надає перевагу своїй здатності протистояти екстремальних умовах. На відміну від деяких інших пластмас, ПВХ може бути гнучким або жорстким, залежно від добавок, що використовуються під час виробництва.
ПВХ - це легкий матеріал. З ним легко працювати і можна формувати в різні форми, що робить його вибором для багатьох застосувань. Його відмінні властивості електричної ізоляції також роблять його ідеальним для виробництва дроту та кабелю.
Коротка історія відкриття та розвитку ПВХ
Відкриття ПВХ було щасливою аварією. У 1872 р. Німецький хімік Євген Бауман піддав вініловийххлоридний газ на сонячне світло, виробляючи білу тверду речовину - ПВХ. Однак, лише в 1913 році Фрідріх Клатт запатентував процес полімеризації ПВХ за допомогою сонячного світла, прокладаючи шлях для комерційного використання.
Під час Першої світової війни Німеччина почала виробляти гнучкі та жорсткі продукти ПВХ, які замінили стійкі до корозії металів. До середини 20 століття ПВХ став однією з найбільш широко вироблених пластмас у всьому світі.
Властивості ПВХ пластику
ПВХ має унікальний набір властивостей, які роблять його універсальним матеріалом для різних застосувань.
| власності | Вартість |
| Щільність | 1,3-1,45 г/см⊃3; |
| Поглинання води (24h занурення) | 0,06% |
| Сила на розрив | 7500 фунт / кв.дюйм |
| Модуль згинання | 481000 фунт / кв.дюйм |
| Зублений ІЗОД ВПЛИВА Сила | 1,0 футів/в дюйма |
| Температура відхилення тепла (264 фунт / кв.дюйм) | 158 ° F |
| Коефіцієнт теплового розширення | 3,2 х 10-5 в/в/° F |
| Діелектрична сила | 544 В/Міл |
Фізичні властивості
Щільність : ПВХ має щільність 1,3-1,45 г/см⊃3; Для жорсткого ПВХ. Ця відносно висока щільність сприяє її надійності та довговічності.
Поглинання води : ПВХ має низьке поглинання води. При зануренні протягом 24 годин він поглинає лише 0,06% води. Це робить його стійким до вологи та підходить для використання на свіжому повітрі.
Механічні властивості
Сила на розрив : ПВХ має міцність на розрив 7500 фунтів на дюйм. Ця висока міцність дозволяє йому протистояти значному стресу, не порушуючи. Це ідеально підходить для застосувань, які потребують міцності.
Модуль згинання : Модуль згинання ПВХ становить 481000 фунтів на кв. Дюйм. Ця міра жорсткості гарантує, що ПВХ може підтримувати свою форму під навантаженням.
Норята міцність на удар IZOD : Зублена Ізодна міцність на Ізод становить 1,0 футів/дюйма. Це вказує на його здатність протистояти силам впливу та уникати розриву.
Теплові властивості
Температура відхилення тепла : При 264 фунт / кв.дюйм температура прогину ПВХ становить 158 ° F. Це температура, при якій вона починає деформуватися під навантаженням. ПВХ добре підтримує свою форму при помірних температурах.
Коефіцієнт теплового розширення : ПВХ має коефіцієнт теплового розширення 3,2 х 10-5 в/в/° F. Це вимірює, наскільки він розширюється із змінами температури. Низьке значення ПВХ означає, що воно підтримує розмірну стабільність.
Електричні властивості
Хімічні властивості
Хімічна стійкість : ПВХ стійкий до багатьох хімічних речовин, включаючи кислоти, основи, солі та аліфатичні вуглеводні. Це робить його придатним для використання в корозійних умовах.
Вивітній стійкість : ПВХ може витримувати вплив сонячного світла та інших елементів погоди. Ця властивість дозволяє використовувати його у зовнішніх додатках.
Переваги та недоліки
Властивості ПВХ пропонують кілька переваг:
Низька вартість
Висока сила
Корозійна стійкість
Полум'яна затримка
Відмінна ізоляція
Легко обробляти
Однак у нього також є деякі недоліки:
Погана стабільність тепла: ПВХ може погіршитися при високих температурах.
Міграція пластифікатора: З часом пластифікатори можуть вилучити, впливаючи на властивості ПВХ.
Потенційна токсичність: ПВХ містить хлор, який може вивільняти токсичні речовини під час вироблення або утилізації.
Процес виробництва ПВХ пластику
Ви коли -небудь замислювалися про те, як виготовляється пластик ПВХ? Це захоплюючий процес, який передбачає кілька кроків. Давайте вивчимо виробничу подорож цього універсального матеріалу.
Сировина
Основна сировина для виробництва ПВХ - це:
Вінілхлоридний мономер (VCM) : VCM виробляється шляхом поєднання хлору (отриманого з солі) та етилену (з природного газу або нафти). Утворюється етилен -дихлорид. Потім він нагрівається в розтріскуванні для отримання VCM.
Добавки : для покращення властивостей ПВХ використовуються різні добавки:
Стабілізатори: запобігання деградації під час обробки
Пластифікатори: Підвищити гнучкість
Наповнювачі: покращити механічні властивості
Мастильні матеріали: допомога в обробці
УФ -стабілізатори: захистити від деградації сонячного світла
Методи полімеризації
ПВХ синтезується за допомогою полімеризації VCM. Два основні методи:
Полімеризація суспензії :
VCM диспергується у воді за допомогою ініціаторів та добавок.
Безперервне змішування підтримує суспензію та рівномірний розмір частинок.
Припадає 80% виробництва ПВХ у всьому світі.
Емульсійна полімеризація :
VCM потрапив у пастку всередині мильних міцел у воді.
Використовуються водорозчинні ініціатори.
Виробляє ПВХ з меншим розміром частинок (0,1-100 мкм).
Обидва методи передбачають тепло для ініціювання полімеризації. Отримана смола ПВХ - це білий, крихкий твердий.
Складання та пелелетизація
Смола ПВХ змішується з добавками в процесі, який називається складанням. Це робиться в змішувачах або екструдерах для отримання однорідної суміші.
Потім складену ПВХ гранують. Він екструдований через штамп і нарізаний маленькими гранулами. Ці гранули легко обробляти та готові до подальшої обробки.
Контроль якості та тестування
Сувні заходи контролю якості здійснюються протягом усього виробничого процесу. Це забезпечує послідовні властивості та продуктивність ПВХ.
Деякі поширені тести включають:
Вимірювання щільності
Тестування на розрив міцності
Тестування на опір
Тестування термічної стійкості
Випробування на хімічну стійкість
Ці тести допомагають перевірити, що ПВХ відповідає необхідним специфікаціям для його передбачуваного застосування.
У таблиці нижче узагальнено ключові кроки у виробництві ПВХ:
| Крок | Опис |
| Сировина | VCM (від хлору та етилену) та добавок |
| Полімеризація | Суспензія (80% виробництва) або емульсії |
| Складний | Змішування смоли ПВХ з добавками для посилення властивостей |
| Пелелетом | Екструдування та різання складеної ПВХ у гранули |
| Контроль якості та тестування | Перевірка властивостей та продуктивність за допомогою різних тестів |
Типи ПВХ пластику
ПВХ поставляється в різних типах, кожна з унікальними властивостями та додатками.
Жорсткий ПВХ (UPVC)
Також відомий як незадовільний ПВХ або ПВХ-U
Жорсткий і економічно вигідний
Висока стійкість до впливу, води, погоди та корозійних середовищ
Щільність: 1,3-1,45 г/см⊃3;
Застосування: труби, віконні рами та будівельні матеріали
Гнучкий ПВХ
Гнучка труба з ПВХ
Містить пластифікатори, які надають гнучкість
Класифікація на основі вмісту пластифікатора:
Щільність: 1,1-1,35 г/см⊃3;
Програми: кабелі, шланги та надувна продукція
Гнучкі властивості ПВХ
Низька вартість
Гнучка та висока сила впливу
Хороша стійкість до УФ, кислот, лугів та масел
Невмілий
Універсальний профіль продуктивності
Хлорований ПВХ (CPVC)
Утворюється хлоруванням смоли ПВХ
Вміст хлору збільшився з 56% до приблизно 66%
Підвищена міцність, хімічна стабільність та полум'я
Може витримати більш високі температури, ніж звичайний ПВХ
Застосування: труби з гарячою водою та обробка промислової рідини
Орієнтований ПВХ (PVC-O)
Виготовлений шляхом розтягування труб PVC-U
Реорганізує аморфну структуру в шарувату структуру
Підвищує фізичні характеристики:
Застосування: Труби з високоефективним тиском
Модифікований ПВХ (ПВХ-М)
Сплав ПВХ, утворений шляхом додавання модифікуючих агентів
Покращує властивості міцності та впливу
Застосування: канали, трубопроводи та арматура, що потребують підвищення міцності
У таблиці нижче узагальнено ключові типи ПВХ та їх характеристики:
| Тип | Опис | Ключові Властивості | Властивості |
| Жорсткий ПВХ | Незадовільний, жорсткий | Вплив, погода та хімічна стійкість | Труби, віконні рами, конструкція |
| Гнучкий ПВХ | Містить пластифікатори для гнучкості | УФ, кислота, лужна та масляна стійкість | Кабелі, шланги, надувні кошти |
| Хлорований ПВХ | Вміст хлору збільшився до 66% | Підвищена міцність, теплостійкість | Труби з гарячою водою, обробка промислової рідини |
| Орієнтований ПВХ | Розтягнуті труби PVC-U | Поліпшена жорсткість, стійкість до втоми | Труби з високопродуктивним тиском |
| Модифікований ПВХ | ПВХ сплав із змінами агентів | Посилена міцність та сила впливу | Канали, трубопроводи, фітинги |
Методи обробки ПВХ пластику
Універсальність ПВХ - це не лише в її властивостях, а й способами її обробки. Давайте зануримось у різні методи, що використовуються для формування цього матеріалу в корисні продукти.
Екструзія
Екструзія - це безперервний процес, який створює довгі рівномірні профілі. ПВХ розтоплюється і вимушується через штамп, щоб створити потрібну форму.
Підприємство для ін'єкцій
Мовтінг для ін'єкцій використовується для створення складних, тривимірних деталей. Розплавлений ПВХ вводиться в порожнину форми, де вона охолоне і твердне.
Параметри процесу :
Температура розплаву: 170-210 ° C
Температура цвілі: 20-60 ° C
Ці параметри забезпечують належний потік та охолодження ПВХ
Міркування :
Термоформування
Термоформування передбачає нагрівання аркуша ПВХ, поки він не стане податливою, а потім формує його над формою. Потім аркуш охолоджується, щоб зберегти нову форму.
Молодування
Літер для створення порожнистих предметів, таких як пляшки та контейнери, використовується для створення порожнистих предметів, таких як пляшки та контейнери. Трубка розплавленого ПВХ, що називається парісоном, надута всередині форми.
Календаря
Календерність - це процес, який виробляє тонкі, безперервні аркуші або фільми. ПВХ проходить через серію нагрітих валиків, які стискають і формують його.
3D -друк
3D -друк або виробництво добавок - це відносно новий метод обробки ПВХ. Він передбачає накопичення об'єктного шару за шаром з цифрової моделі.
| Метод обробки | Опис | Ключові моменти |
| Екструзія | Постійний процес створення профілів | Труба, трубки, аркуші; нижчі температури, ніж ліплення ін'єкцій |
| Підприємство для ін'єкцій | Створює складні частини, вводячи в форму | Температура розплаву: 170-210 ° C, Температура цвілі: 20-60 ° C; Корозійні форми |
| Термоформування | Формування нагрітих аркушів ПВХ над формою | Податливий при 120-150 ° C; Упаковка, знаки, автомобільні компоненти |
| Молодування | Створює порожнисті предмети, надуваючи парісон | Пляшки, контейнери; підходить для хімічних речовин |
| Календаря | Виробляє тонкі, безперервні аркуші або фільми | Фільми для упаковки, етикетки; аркуші для підлоги, покрівля |
| 3D -друк | Будує об'єкти шар за шаром з цифрової моделі | Нові нитки ПВХ; Потенційна шкода компонентів принтера |
Ці методи обробки демонструють пристосованість ПВХ. Кожен метод має свої переваги та міркування. Вибір методу обробки залежить від потрібного кінцевого продукту та його вимог.
Модифікації ПВХ пластику
ПВХ рідко використовується в чистому вигляді. Він часто модифікується з різними добавками для підвищення його властивостей та продуктивності.
| модифікації | Приклади | ефекти |
| Пластифікатори | Фталати, піддаються, тримелітують | Збільшити гнучкість, зменшити силу |
| Стабілізатори тепла | Кальцій-цинк, на основі олова | Запобігти деградації під час обробки та використання |
| Наповнювачі | Карбонат кальцію, діоксид титану, скляні волокна | Покращити механічні властивості, зменшити витрати |
| Мастила | Парафіновий віск, стеаринова кислота | Поліпшити обробку, зменшити тертя |
| УФ -стабілізатори | Халс, бензотріазоли | Захистіть від деградації УФ |
| Модифікатори впливу | Акрил, МБС | Підвищити міцність та опір удару |
| Полум'яні затримки | Триоксид сурми, алюмінієвий гідроксид | Поліпшити вогневу стійкість |
| Обробка СНІДу | На основі акрилу, силіконового на основі силікону | Посилити обробку та якість поверхні |
| Суміш | ПВХ/Поліестер, ПВХ/ПУ, ПВХ/NBR | Поліпшити конкретні властивості для цільових додатків |
Пластифікатори
Пластифікатори - це добавки, які підвищують гнучкість та працездатність ПВХ. Вони зменшують кристалічність полімеру, що робить його більш податлим.
Типи :
Фталати: зазвичай використовуються для гнучкості в кабелях та шлангах
Адипатів та тримелітації: Використовується там, де потрібні більш високі показники, наприклад, в автомобільних інтер'єрах та медичних пристроях
Вплив на властивості :
Збільшити гнучкість та подовження
Зменшити силу і твердість
Температура переходу нижньої скла
Стабілізатори тепла
Стабілізатори тепла запобігають деградації ПВХ під час переробки та використання. Вони нейтралізують соляну кислоту (HCL), що утворюється при підданні впливу ПВХ.
Наповнювачі
Наповнювачі використовуються для поліпшення механічних властивостей ПВХ та зменшення витрат. Вони можуть підвищити жорсткість, силу та розмірну стабільність.
Карбонат кальцію :
Діоксид титану :
Скляні волокна :
Мастила
До ПВХ додаються мастильні матеріали для поліпшення його обробки. Вони зменшують тертя під час екструзії та ліплення, запобігаючи прилипанням та забезпечуючи плавний потік.
Зовнішні мастила :
Допоможіть потік розплаву ПВХ над гарячими металевими поверхнями
Приклади: парафіновий віск, поліетиленовий віск
Внутрішні мастила :
УФ -стабілізатори
УФ -стабілізатори захищають ПВХ від деградації, спричиненого впливом сонячного світла. Вони запобігають знебарвленням, розблокуванням та втратою механічних властивостей.
Модифікатори впливу
Модифікатори впливу посилюють міцність та стійкість до впливу ПВХ. Вони покращують здатність матеріалу поглинати енергію без розтріскування.
Полум'яні затримки
Полум'яні застереження покращують пожежну опір ПВХ, що робить його безпечнішим для використання в різних програмах.
Триоксид сурми :
Алюмінієвий гідроксид :
Обробка СНІДу
Посібники для обробки - це добавки, які покращують обробку та якість поверхні ПВХ.
Суміші з іншими термопластиками
Змішування ПВХ з іншими термопластиками може покращити свої властивості для конкретних застосувань.
ПВХ/Поліестерні суміші :
Підвищити механічні властивості, такі як стійкість до стирання, міцність на розрив та стійкість до сліз
Підходить для автомобільних та промислових додатків
ПВХ/ПУ суміші :
ПВХ/NBR суміші :
Ці модифікації демонструють неймовірну пристосованість ПВХ. Ретельно вибираючи добавки, виробники можуть адаптувати властивості ПВХ відповідно до широкого спектру застосувань.
Програми та використання ПВХ пластику
Універсальність ПВХ робить його матеріалом для незліченних додатків. Від будівництва до охорони здоров'я, від автомобільних до споживчих товарів, ПВХ є скрізь.
Будівельна галузь
ПВХ - робочий коник у будівельному секторі. Його довговічність, стійкість до вивітрювання та простота встановлення роблять його ідеальним вибором для різних застосувань.
Електрична та електроніка
Відмінні ізоляційні властивості ПВХ та пожежна стійкість роблять його популярним вибором у галузі електричної та електроніки.
Медичні та медичні пристрої
Біосумісність, ясність та здатність ПВХ до стерилізування роблять його вирішальним матеріалом у галузі охорони здоров'я.
Автомобільний сектор
Довговічність, хімічна стійкість та формуваність ПВХ роблять її корисною для різних автомобільних застосувань.
Внутрішні компоненти :
Використовується для панелей приладів, дверних панелей та чохлів для сидінь
Забезпечити хорошу естетику та довговічність
Стійкий до впливу зносу та ультрафіолетового впливу
Захист під кузом :
Упаковка
Чіткість ПВХ, хімічна стійкість та здатність до формування роблять його популярним вибором для упаковки.
Споживчі товари
Універсальність та довговічність ПВХ роблять його загальним матеріалом у різних споживчих продуктах.
| застосування | Приклади | Ключові переваги |
| Будівництво | Труби, вікна, підлога | Довговічність, опір вивітрювання, проста установка |
| Електроніка та електроніка | Кабельна ізоляція, трубопроводи | Ізоляція, пожежна стійкість, хімічна стійкість |
| Охорона здоров'я | Мішки з крові, хірургічні рукавички | Біосумісність, ясність, стерилізабельність |
| Автомобільний | Внутрішні компоненти, захист під кузом | Довговічність, хімічна стійкість, формуваність |
| Упаковка | Упаковка їжі, пухирі | Ясність, хімічна стійкість, формуваність |
| Споживчі товари | Одяг, взуття, іграшки | Універсальність, довговічність, безпека |
Це лише кілька прикладів незліченних застосувань ПВХ. Його унікальне поєднання властивостей робить його незамінним матеріалом у нашому сучасному світі.
Екологічні міркування
Потенційне вивільнення токсичних речовин
Виробництво та використання ПВХ можуть вивільняти шкідливі речовини, особливо під час виробництва та утилізації. Діоксини та вінілхлорид -побічні продукти виробництва ПВХ, що створюють значні ризики навколишнього середовища та здоров'я. Коли ПВХ спалюється або неправильно обробляється, він може вивільнити ці токсичні хімічні речовини, сприяючи забрудненню повітря та небезпек для здоров'я працівників.
Міграція та залишки пластифікатора
Гнучкий ПВХ часто містить пластифікатори для підвищення його гнучкості. З часом ці пластифікатори можуть мігрувати з матеріалу, потенційно залишаючи шкідливі залишки. Дослідження показали, що фталати , загальний тип пластифікатора, можуть порушити здоров'я людини, впливаючи на гормони та репродуктивні системи. Це призвело до зростання занепокоєння щодо безпеки гнучкого ПВХ у споживчих продуктах.
Вплив теплових стабілізаторів на основі важких металів
Історично ПВХ покладається на теплові стабілізатори на основі важких металів, зокрема , для запобігання деградації під час переробки. Незважаючи на ефективність, ці стабілізатори становлять значні ризики, коли ПВХ утилізується або переробляється. Забруднення свинцю у відходах ПВХ ускладнює переробку та становить довгострокові небезпеки для навколишнього середовища.
| Теплові стабілізатори | потенційні ризики |
| Стабілізатори на основі свинцю | Забруднення навколишнього середовища, проблеми з переробкою |
| Стабілізатори на основі олова | Безпечніше, але дорожче |
| Стабілізатори кальцію-цинку | Нетоксичні, екологічно чисті альтернативи |
Розвиток нетоксичних добавок
У відповідь на ці проблеми галузь перейшла до нетоксичних та екологічно чистих систем адитивних . такі альтернативи, як стабілізатори кальцію-цинку . Для заміни шкідливих важких металів були розроблені Ці нові добавки підтримують продуктивність ПВХ, не погіршуючи здоров'я чи здоров'я людини. Також тривають зусилля щодо створення біосифікаторів на основі біосифікаторів, які не становлять тих самих ризиків, що і традиційні фталати.
Системи переробки закритого циклу
Ключовим напрямком у галузі ПВХ є встановлення переробки закритого циклу . систем Це передбачає переробку відходів ПВХ у виробництві, зменшення потреби в новій сировині та мінімізації впливу на навколишнє середовище. Vinylplus , європейська ініціатива з переробки ПВХ, досягла успіхів у полегшенні збору та переробки продуктів ПВХ. Забезпечивши, що відходи ПВХ можуть бути перероблені та повторно використані, виробники прагнуть зменшити відходи звалища та сприяти кругової економіки.
Переробка та утилізація ПВХ
Переробка ПВХ є складною через наявність добавок та домішок. Існує два основні методи переробки ПВХ:
Механічна переробка : передбачає шліфування та переробку відходів ПВХ у нові продукти. Однак наявність забруднень може знизити якість переробленого матеріалу.
Хімічна переробка : розбиває ПВХ вниз у свої базові компоненти, які можна повторно використати в нових виробничих процесах. Цей метод є більш складним, але дозволяє чистіше переробляти.
Неправильне утилізація ПВХ, особливо через спалювання, звільняє шкідливі гази, такі як хлорид водню . Методи безпечного утилізації мають вирішальне значення для мінімізації шкоди навколишньому середовищу.
Стійка виробнича практика
Для вирішення впливу на навколишнє середовище ПВХ виробники застосовують стійкі практики . Сюди входить зменшення викидів під час виробництва та використання відновлюваних джерел енергії. Включивши перероблену ПВХ у нові продукти, галузь може зменшити свою залежність від незайманих матеріалів. Компанії також вивчають використання Bio-PVC , отриманого з відновлюваних сировин, як зеленішу альтернативу звичайному ПВХ.
Альтернативи ПВХ
У певних програмах галузі вивчають альтернативи ПВХ. Такі матеріали, як поліпропілен та термопластичні еластомери (TPE), пропонують подібні переваги з меншою кількістю недоліків навколишнього середовища. Наприклад, TPE може замінити гнучкий ПВХ в медичних трубах, тоді як поліетилен часто використовується в упаковках. Ці альтернативи є частиною більш широких зусиль для зменшення опори на потенційно шкідливі матеріали.
Резюме
ПВХ пластик є універсальним, довговічним і широко використовується в таких галузях, як будівництво та охорона здоров'я. Він поставляється у гнучких і жорстких формах, з додатками від труб до медичних пристроїв. Нові досягнення в екологічно чистих добавках та методах переробки мають на меті зробити ПВХ більш стійким. По мірі вдосконалення технології з'являються біологічні ПВХ та нетоксичні альтернативи. Для захисту навколишнього середовища, відповідальне використання та належне утилізація продуктів ПВХ мають вирішальне значення для мінімізації їх впливу.
Поради: Ви, можливо, зацікавлені в All Plastics
