Структура и применение ПВХ - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Структура и применение ПВХ

Сироткин А.В. 1, Христофорова И.А. 1
1ВлГУ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Термопластичный полимер поливинилхлорид (ПВХ) – твердое вещество белого цвета, являющееся продуктом полимеризации винилхлорида, выпускается в виде сыпучего порошка, готового для дальнейшей переработки.

ПВХ, как любой другой полимер, при хранении, переработке и эксплуатации подвержен различным видам старения. С этим связывают разнообразные химические превращения ПВХ. Большую роль в развитии процессов старения могут играть внутренние факторы - строение и структура макроцепей, причем часто можно наблюдать изменение структуры ПВХ за счет переориентации молекул, уменьшения внутренних напряжений, разрыва и сшивки полимерных цепей. Возможно так же испарение летучих компонентов, экстракция пластификаторов, поглощение воды, растворение, набухание и т.д.

Области применения ПВХ варьируются от строительных изделий, таких как жесткие трубы, сайдинг (внешняя обшивка стен) и профили, до полужестких напольных и стеновых покрытий и далее до эластичных проводов и кабелей и однослойных кровельных материалов. Большое значение имеет использование ПВХ для предохранения трубопроводов химической аппаратуры, цистерн или резервуаров от воздействия хлора, соляной и серной кислот и других агрессивных сред.

Структура

Существует несколько различных способов, с помощью которых молекулы винилхлорида могут объединяться вместе, образуя длинные полимерные цепи:

Все молекулы винилхлорида объединяются таким образом, что атомы хлора находятся на одной стороне углеродной основы полимерных цепей (рисунок 1):

Рисунок 1 – Изотактический поливинилхлорид

Регулярное расположение атомов хлора в этой структуре позволяет полимерным цепям плотно упаковываться и максимизировать межмолекулярные силы между цепями. Близкая упаковка уменьшает гибкость материала, поэтому изотактический поливинилхлорид довольно тверд, и потому что межмолекулярные силы между цепями полимера увеличены, он также силен. Изотактический поливинилхлорид считается высококристаллическим.

Хотя привыкают рисовать структуру поливинилхлорида как изотактическую потому, что легко увидеть повторяющиеся единицы винилхлорида, на самом деле, когда мономеры винилхлорида полимеризуются, очень мало полученного поливинилхлорида находится в изотактической форме.

Молекулы винилхлорида объединяются таким образом, что атомы хлора чередуются между тем, чтобы быть выше плоскости углеродного состава и быть ниже его (рисунок 2)

Рисунок 2 – Синдиотактический поливинилхлорид

Регулярное расположение атомов хлора в этой структуре позволяет полимерным цепям плотно упаковываться и удерживаться на месте межмолекулярными силами между цепями. Тесная упаковка снижает гибкость материала, поэтому синдиотактический поливинилхлорид является достаточно жестким, а действие межмолекулярных сил между полимерными цепями делает его достаточно прочным. Синдиотактический поливинилхлорид, как и изотактический поливинилхлорид, считается высококристаллическим.

Очень мало из поливинилхлорида произведенного добавочной полимеризацией винилхлорида синдиотактический поливинилхлорид.

Молекулы винилхлорида объединяются таким образом, что атомы хлора беспорядочно ориентированы вдоль цепей, причем некоторые выше и некоторые ниже плоскости углеродного состава (рисунок 3):

Рисунок 3 – Атактический поливинилхлорид

Большие атомы хлора, торчащие наугад вдоль цепей, мешают полимерным цепям плотно упаковываться друг с другом. Атактический поливинилхлорид не является кристаллическим, скорее, он считается аморфным. Ожидается, что некристаллические или аморфные полимеры будут более мягкими и гибкими, но атактический поливинилхлорид на самом деле довольно жесткий. Это связано с тем, что хлор более электроотрицателен, чем углерод, поэтому каждый атом хлора принимает частичное отрицательное изменение, Cl δ-, в то время как атом углерода принимает частичный положительный заряд, Cδ+ . Притяжение C δ+ к Cl δ- приводят к диполь-дипольным взаимодействиям, которые придают полимеру прочность и жесткость.

Большая часть поливинилхлорида, полученного добавлением полимеризации винилхлорида, является атактическим поливинилхлоридом.

Применение

Конструкционный поливинилхлорид является прочным, легким и долговечным. Следовательно, он идеально подходит для изготовления таких вещей, как оконные рамы, дверные профили и кровельные системы (рисунок 4). Он также имеет очень хорошие изоляционные свойства и используется для изготовления электрических кабелей. Жесткий непластифицированный ПВХ является отличным материалом для изготовления труб, настилов и стеновых панелей.

Рисунок 4 – Окно из ПВХ

В здравоохранении ПВХ используется уже более 50 лет. Его применяют для производства мешков для крови, хирургических перчаток, комплектов переливания крови, безосколочных бутылок, контейнеров для анализов и упаковочного материала (рисунок 5).

Рисунок 5 – Медицинские перчатки из ПВХ

В автомобилестроении поливинилхлорид используется для изготовления некоторых повседневных вещей, которые мы используем в наших автомобилях и транспортных средствах. Они включают солнцезащитные козырьки, дверные панели, приборную панель и др. (рисунок 6). ПВХ также используется для того, чтобы сделать щитки от грязи, покрытие днища кузова, и внутреннюю проводку.

Рисунок 6 – Приборная панель автомобиля из ПВХ

Поливинилхлорид является универсальным строительным материалом с низким экологическим воздействием. Это материал выбирают для изготовления спортивных объектов. Сиденья, крыши, полы, трубопроводы и электропроводка - все это сделано с использованием ПВХ (рисунок 7).

Рисунок 7 – Трубы из ПВХ

Некоторые спортсмены носят одежду и обувь, которые содержат ПВХ. В случаях, где требуется водонепроницаемая одежда, также используется ПВХ. Спортивные и походные сумки имеют ПВХ в своем составе (рисунок 8).

Рисунок 8 – прозрачная сумка из ПВХ

Напольные покрытия используются для получения различного типа гибкого и дизайн-богатого настила. Это также желательно с точки зрения чистоты, потому что гладкая и жесткая поверхность ПВХ-покрытия предотвращает накопление пыли и микробов (рисунок 9).

Рисунок 9 – Покрытие из ПВХ

Список литературы

PolyvinylChloride (PVC) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ausetute.com.au/pvc.html - Заглавие с экрана (дата обращения 17.02.2020)

All About Polyvinyl Chloride (PVC) Plastic [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://3dinsider.com/polyvinyl-chloride/ - Заглавие с экрана (дата обращения 18.02.2020)

Поливинилхлорид/ Ульянов В.М., Рыбкин Э.П., Гудкович А.Д., Пишин Г.А. – М.: Химия, 1992, 288 с., ил.

Гуткович С.А., Миронов А.А.. Новые направления производства и применения поливинилхлорида. Химическая технология: Сборник тезисов докладов Международной конференции по химической технологии ХТ07.Т.З/под ред. А.А. Берлина, Н.А. Халтуринского, А.А. Вошкина.– М.: ЕНАНД, 2007, С.118–119.

Миронов А.А., Гуткович С.А. Новые направления производства и применения поливинилхлорида. Энциклопедия инженера–химика, 2008, № 4, С.19–22.

Просмотров работы: 5