XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Поливинилхлорид (ПВХ) - один из наиболее часто используемых термопластичных полимеров во всем мире (наряду с несколькими более широко используемыми пластиками, такими как полиэтилен (ПЭТ) и полипропилен (ПП)). Это белый и очень хрупкий (без добавок пластификаторов) пластик. ПВХ один из самых старых пластмасс, впервые он был синтезирован в 1872 году, а коммерчески произведен компанией B.F. Goodrich в 1920-х годах. Для сравнения, многие другие обычные пластмассы были впервые синтезированы и коммерчески жизнеспособны только в 1940-х и 1950-х годах. Чаще всего он используется в строительной отрасли, а также для изготовления вывесок, медицинских изделий и ткани для одежды. [1] ПВХ был случайно обнаружен дважды, один раз в 1832 году французским химиком Анри Виктором Реньо, а затем вновь обнаружен в 1872 году немецких химиком Юджином Бауманном.

ПВХ производится в двух основных формах: жесткий или непластифицированный полимер (НПВХ), а второй - в виде гибкого пластика. В исходной форме ПВХ отличается жесткой, но хрупкой структурой. В то время как пластифицированная версия имеет различные применения в различных отраслях промышленности, жесткая версия ПВХ также имеет свою область применения. В таких отраслях, как сантехника и производстве пластиковых деталей в целом, в строительстве в качестве трубы для водопровода и сайдинга. [1] Гибкий, пластифицированный ПВХ более мягкий и поддается изгибу лучше, чем НПВХ, из-за добавления пластификаторов, таких как фталаты (например, диизононилфталат или ДИНФ). Гибкий ПВХ обычно используется в строительстве в качестве изоляции электрических проводов или полов в домах, больницах, школах и других областях, где стерильная среда является приоритетом. В некоторых случаях ПВХ может выступить эффективной заменой резины. Некоторые из наиболее важных характеристик ПВХ-пластика включают его относительно невысокую цену, его устойчивость к разрушению окружающей среды (а также к химическим веществам и щелочам), высокую твердость и выдающуюся прочность на разрыв. ПВХ является широко распространённым и легко перерабатываемым материалом (идентифицируется по коду переработки «3»). [2]

Поливинилхлорид обладает следующими свойствами:

Химическая формула [-CH-CHCl-]n

Очень плотный по сравнению с большинством пластиков, его плотность: 1,40 г/см³

Температура стеклования 70-80 ° C, температура разложения 100-260 ° C, температура размягчения 92 ° C,

Жесткость: ПВХ высоко оценивается по характеристикам твердости и долговечности материала. Так прочность при растяжении: 10-70 MПа; при сжатии: 6-160 MПа; при статическом изгибе: 4-120 MПа.

Область рабочих температур от –40 до +95 °C

Относительное удлинение – 5 - 44%.

Экономичный: ПВХ распространён и дешев.

Хороший диэлектрик: 3,1 - 4,5

Поливинилхлорид – это термопластичный материал. Термопластичные материалы становятся жидкими при их температуре плавления (в зависимости от добавок диапазон для ПВХ разнится от 100 градусов до 260 градусов). [2] Основным полезным свойством термопластов является то, что их можно нагревать до температуры плавления, охлаждать и снова нагревать без значительного разрушения. Их можно легко формовать под давлением, а также перерабатывать.

В то время как термореактивные пластмассы, в отличие от термопластов, можно нагреть лишь раз (обычно в процессе литья под давлением). Первое нагревание вызывает затвердевание термореактивных материалов, что приводит к химическим изменениям, которые нельзя отменить. Если попытаться нагреть термореактивный пластик второй раз до высокой температуры, то он будет разрушаться. Эта характеристика делает термореактивные материалы плохими кандидатами на переработку. [3]

ПВХ имеет ряд преимуществ, которые делают его предпочтительным материалом для работы, но есть несколько причин, по которым следует проявлять осторожность. К таким недостаткам, которые необходимо учитывать при использовании ПВХ, относятся: невысокая термостойкость (не более 80°С). По этой причине на этапе производства вводят добавки, которые стабилизируют материал при более высоких температурах. Поливинилхлорид выделяет токсичные пары при деструкции и горении.

Поливинилхлорид производится следующими методами:

Суспензионной полимеризацией

Эмульсионной полимеризацией

Полимеризацией в массе

Поливинилхлорид перерабатывается теми же классическими методами как и другие термопласты, но хлор в составе усложняет технологический процесс. Это связано с тем, что расплавленный ПВХ может выделять пары хлороводорода. Кроме того, при литье под давлением ПВХ-пластика для пресс-формы требуются коррозионно-стойкие материалы, такие как нержавеющая сталь или применение хромированных сплавов. [4] Усадка ПВХ обычно составляет от одного до двух процентов. Она по-прежнему может варьироваться в зависимости от нескольких факторов, включая твердость материала, размер литника, давление выдержки, время выдержки, температуру плавления, толщину стенок формы, температуру формы, а также процентное содержание и тип добавок.

Пенопласты стали использоваться в качестве теплоизоляции с 1970 года. По мере того, как «сэндвич-конструкции» начали использоваться для судостроения, возникла потребность в однородном влагостойком низкоплотном материале. Составы усовершенствовались на протяжении многих лет, и характеристики вспененного ПВХ хорошо соответствовали потребностям судостроения. ПВХ-пенопласты имеют закрытые ячейки, они влагостойки и обладают хорошими физическими свойствами по сравнению с другими пенопластами аналогичной плотности. Вспененный ПВХ технически представляет собой взаимопроникающую полимерную сеть из ПВХ. Могут вводится также и другие полимеры. Взаимодействие этих полимеров придает уникальные характеристики. Он совместим с большинством клеев и смол. Пенопласт из ПВХ имеет закрытые ячейки и низкое водопоглощение. Материал является долговечным. [5]

Процесс производства состоит в следующем: сырьё смешивается в контролируемых условиях и выливается в форму. Затем заполненную форму герметично закрывают, помещают в гидравлический пресс и нагревают. После завершения этого процесса из формы выходит плита твердого материала. Затем он расширяется в горячей водяной бане до конечной плотности и затвердевает. Затем полученные блоки разрезаются на листы различной толщины в зависимости от требований. Процесс придает листам вспененную структуру с закрытыми порами и высокие физико-механические свойства.

В ходе изучения научно-технической и патентной литературы, выявлено, что ПВХ и материалы на его основе очень популярны на сегодняшний день по всему миру. Этот полимер заслужил свое распространение за счёт своей дешевизны и физических характеристик, а вспененные материалы на его основе за их теплоизоляционные свойства и лёгкость.

Список литературы:

1. Паниматченко А.Д., Переработка пластмасс ред., изд. Профессия, Спб 2005

2. Бортников В.Г. Производство изделий из пластических масс: В3 т. Т. 2. Технология переработки пластичных масс. Казань: Дом печати 2002. 399с.

3. Березкин И.С., Грубник А.В. Проблемы переработки пластиковых отходов и теоретическое обоснование создания альтернативных технологий переработки пластика // Вестник Херсонского национального технического университета. 2016. №2 (57).

4. Абдрахманова Л.А., Исламов А.М., Фахрутдинова В.Х. Вспененные композиционные материалы на основе поливинилхлорида // Construction materials. 2016. №3.

5. Колосов Р.А. Применение пенопласта в качестве строительного материала // Наука, образование и культура. 2019. №8 (42).

6. Кербер М. Л. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учебное пособие / М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Головкин и др.; под общ. ред. А.А. Берлина. - СПб.: Профессия, 2008. - 560 с.

7. Колосов Р. А. Применение пенопласта в качестве строительного материала // Наука, образование и культура. 2019. №8 (42).

Код для цитирования: Скопировать