Инъекционные формовочные материалы

Что такое поливинилхлорид

• 2025-02-19

Поливинилхлорид, широко известный как ПВХ, является одним из наиболее широко используемых синтетических полимеров в мире. Это термопластичный материал, что означает, что его можно расплавить и изменить несколько раз при нагревании. ПВХ продуцируется полимеризацией винилхлоридных мономеров. Этот процесс позволяет создавать длинную цепь повторяющихся единиц, обеспечивая ПВХ свои уникальные свойства. Его химическая формула составляет (c₂h₃cl) ₙ, где n представляет количество повторяющихся единиц в полимерной цепи.

Обнаружение ПВХ восходит к 1835 году, когда французский химик Анри Виктор Регно наблюдал, что, когда винилхлорид подвергался воздействию солнечного света, он образовал белое твердое вещество - самая ранняя известная форма ПВХ. Однако только в 1912 году немецкий химик Фриц Клатте успешно синтезировал ПВХ и запатентовал этот процесс. Но в то время материал был трудно обработать и имел ограниченные приложения.

В 1926 году Waldo Seamon, работая в компании B.F. Goodrich в Соединенных Штатах, совершил значительный прорыв. Он разработал метод для пластификации ПВХ, добавив определенные химические вещества, которые сделали ПВХ более гибким и проще в обработке. Это инновация открыла дверь для широкого спектра коммерческих применений для ПВХ. Во время Второй мировой войны производство ПВХ значительно увеличилось, поскольку она использовалась в качестве замены дефицитных материалов, таких как резина и металл в различных военных применениях, таких как проволочная изоляция и защитные покрытия. После войны, с ростом строительной и потребительской промышленности, спрос на ПВХ продолжал расти, что привело к его широкому использованию в современном обществе сегодня.

ПВХ является полимером, изготовленным из полимеризации винилоххлоридных мономеров (VCM). Химическая формула винилового хлорида составляет c₂h₃cl. В процессе полимеризации двойная связь в винилхлориде (CH₂ = CHCL) сломана, а мономеры связываются вместе в головой - с хвостом, образуя длинную цепную полимер, с повторяющейся единицей -Ch₂- CHCL-. Общая формула ПВХ - (c₂h₃cl) ₙ, где N представляет степень полимеризации, которая может варьироваться от нескольких сотен до нескольких тысяч, в зависимости от производственного процесса и желаемых свойств конечного продукта.

ПВХ является аморфным полимером с небольшим количеством кристаллической структуры. Атомы хлора, прикрепленные к углеродной основной цепи полимерной цепи, играют решающую роль в определении ее свойств. Полярность, введенная атомами хлора, увеличивает межмолекулярные силы между полимерными цепями, что дает ПВХ более высокую прочность и твердость по сравнению с некоторыми другими полимерами, такими как полиэтилен. В то же время присутствие атомов хлора также делает ПВХ более устойчивым к химическим атакам и дает ему превосходные пламени - замедлительные свойства.

Существует два основных метода производства ПВХ: метод 电石 и метод этилена. Каждый метод имеет собственное сырье, процессы реакции и факторы, влияющие на затраты.

Метод карбида кальция

Метод карбида, также известный как метод на основе ацетилена, чаще используется в регионах с богатыми угольными ресурсами. Производственный процесс начинается с производства карбида кальция (CAC₂). Кальциевый карбид производится путем нагревания смесью известняка (caco₃) и колы в электрической дуговой печи при высокой температуре (около 2000 ° C). Химическая реакция заключается в следующем: Caco₃ → Cao + co₂ ↑, а затем Cao + 3c → Cac₂ + co ↑.

Затем карбид кальция реагирует с водой с образованием ацетилена (C₂H₂) и гидроксида кальция (CA (OH) ₂). Уравнение реакции CAC₂ + 2H₂O → C₂H₂ ↑ + Ca (OH) ₂. Затем ацетиленовый газ очищают для удаления примесей, таких как сероводород (H₂S) и фосфин (PH₃).

Очищенный ацетилен реагирует с хлоридом водорода (HCl) в присутствии катализатора (обычно хлорид ртути, HGCl₂) для получения винилового хлоридного мономера (VCM). Реакция C₂H₂+HCl → CH₂ = CHCl. Наконец, мономеры винилового хлорида полимеризуются под действием инициатора (например, азобизизобутиронитрила, AIBN) для формирования ПВХ.

Стоимость производства ПВХ на основе карбида сильно зависит от цен на сырье, такое как уголь, известняк и электричество. Поскольку уголь является основным сырью для производства карбида кальция, колебания цен на уголь могут оказать существенное влияние на стоимость производства ПВХ. Кроме того, процесс потребляет большое количество электроэнергии, поэтому цены на электроэнергию также играют важную роль в определении общей стоимости.

этилен процесс

Метод на основе этилена более распространен в регионах с обильными нефтегазовыми ресурсами. В этом методе производство ПВХ начинается с производства этилена (C₂H₄). Этилен может быть получен из растрескивания углеводородов в нефти или природном газе.

Этилен реагирует с хлором (CL₂) с образованием 1,2 - дихлорэтана (EDC, C₂H₄Cl₂). Уравнение реакции составляет c₂h₄+cl₂ → c₂h₄cl₂. Затем 1,2 - дихлорэтан термически взломан при высокой температуре (около 500 - 550 ° C) для получения мономера винилхлорида (VCM) и хлорида водорода (HCl). Реакция C₂H₄Cl₂ → CH₂ = CHCL + HCl. Хлорид водорода может быть переработан и использовать на предыдущей стадии производства 1,2 - дихлорэтана через реакцию оксихлорирования.

Подобно методу карбида, мономеры винилахлорида полимеризуются для образования ПВХ. Стоимость производства ПВХ на основе этилена в основном зависит от цен на сырую нефть, природное газ и хлор. Поскольку цена сырой нефти является ключевым фактором в определении стоимости этилена, любые колебания на международном рынке сырой нефти могут непосредственно повлиять на стоимость производства ПВХ.

ПВХ обладает широким спектром физических и химических свойств, которые делают его подходящим для различных применений.

ПВХ - это белый порошок в его чистой форме. Он имеет стекло - температуру перехода (TG) в диапазоне 77 - 90 ° C. Стекло - температура перехода - это температура, при которой полимер изменяется от твердого, стеклообразного состояния в более гибкое, резиновое состояние. При нагревании выше 170 ° C, ПВХ начинает разлагаться. Это разложение в основном связано с устранением хлорида водорода (HCl) из полимерной цепи. Реакция является автокаталитической, что означает, что высвобожденный HCL может еще больше ускорить процесс разложения. Эта плохая стабильность нагрева и света является основным недостатком ПВХ в его чистой форме, поэтому во время обработки часто добавляются стабилизаторы, чтобы улучшить его тепловую и световую стабильность.

Несмотря на свою уязвимость к тепло и свету, у ПВХ есть много других желательных свойств. Он легкий, с плотностью около 1,4 г/см сегодня, что намного легче, чем многие металлы и некоторые другие полимеры. Это облегчает обработку и транспортировку, а также уменьшает вес конечных продуктов.

ПВХ является отличным изолятором, с хорошими термоизоляционными свойствами. Это может эффективно предотвратить передачу тепла и электричества, поэтому он широко используется в таких приложениях, как изоляция для электрических проводов и кабелей, и в строительной отрасли для термо изоляции в зданиях.

Он также очень устойчив к влаге, что делает его подходящим для использования во влажной среде. ПВХ часто используется в сантехнических системах для водопроводных труб, потому что он не корродирует и не разлагается при контакте с водой.

ПВХ по своей сути пламя - замедляет из -за присутствия хлора в ее структуре. При воздействии пожара атомы хлора в ПВХ могут реагировать с пламенем, высвобождая газо -водород, который может разбавить кислород в воздухе и ингибировать процесс сгорания. Это делает ПВХ популярным выбором для применений, где является проблемой пожарной безопасности, например, в строительных материалах и электрической изоляции.

С точки зрения механических свойств, ПВХ обладает хорошей стабильностью, диэлектрическими свойствами и является долговечным и устойчивым к старению. Он может поддерживать свою форму и производительность в течение длительного периода в обычных условиях использования. Он также обладает сильной силой изгиба и воздействием, что означает, что он может противостоять изгибанию и воздействия, не ломая легко. Даже когда он разрывается, он имеет относительно высокое удлинение при разрыве, что позволяет ему растягиваться до определенной степени, прежде чем полностью потерпеть неудачу.

Жесткий ПВХ, как следует из названия, представляет собой тип ПВХ, который имеет высокую степень твердости и жесткости. Он содержит практически без пластификаторов, которые являются веществами, которые могут сделать пластмассы более гибкими. Это отсутствие пластификаторов способствует его жесткой природе.

Жесткий ПВХ хорошо работает в наружной среде. Он обладает отличными механическими свойствами, что означает, что он может противостоять различным механическим силам, таким как натяжение, сжатие и изгиб без значительной деформации или повреждения. Его высокая жесткость делает его подходящим для применений, которые требуют структурной целостности. Например, в строительной отрасли он широко используется для изготовления труб для водоснабжения и дренажных систем. Жесткие трубы из ПВХ устойчивы к коррозии от воды и различных химических веществ, присутствующих в воде, обеспечивая длительный и надежный раствор транспортировки воды.

В дополнение к трубам, жесткий ПВХ также обычно используется в производстве оконных рам. Жесткость материала позволяет ему сохранять свою форму со временем, обеспечивая хорошую изоляцию и погоду - подтверждение зданий. Он также очень устойчив к выветриванию, включая воздействие солнечного света, дождя и экстремальных температур. Это свойство с сопротивлением погодой гарантирует, что оконные рамы, сделанные из жесткого ПВХ, не разлагаются легко, сохраняя их внешний вид и функциональность в течение многих лет.

Гибкий ПВХ, с другой стороны, характеризуется его мягкостью, сгибаемостью и пластичностью. Эти свойства достигаются путем добавления пластификаторов в смолу из ПВХ. Количество добавленных пластификаторов может варьироваться в зависимости от желаемого уровня гибкости.

Гибкий ПВХ подходит для приложений, где материал должен быть деформирован или согнуть. В области электротехники он широко используется в качестве изоляционного слоя для проводов и кабелей. Его гибкость позволяет легко направлять и устанавливать провода в различных электрических системах, а также обеспечивает превосходные свойства электрической изоляции для предотвращения утечки электрической точки зрения и обеспечения безопасности.

Другое распространенное применение гибкого ПВХ заключается в производстве надувных игрушек, таких как пляжные мячи и надувные бассейны. Мягкий и гибкий характер материала делает эти игрушки комфортными для использования и простых в раздувании и сдущении. Гибкий ПВХ также можно найти при производстве некоторого спортивного оборудования, такого как коврики для йоги. Гибкость материала обеспечивает удобную поверхность для пользователей во время упражнений, и его долговечность гарантирует, что коврик может противостоять повторному использованию.

В медицинской области гибкий ПВХ используется в производстве таких предметов, как внутривенные (IV) трубки. Гибкость трубок позволяет легко управлять во время медицинских процедур, и их биосовместимость гарантирует, что она не вызывает побочных реакций при контакте с человеческим организмом. Тем не менее, были подняты опасения по поводу потенциального выщелачивания пластификаторов из гибких медицинских устройств из ПВХ, что может иметь значение для безопасности пациентов.

Пластифицированный ПВХ такой же, как гибкий ПВХ. Добавляя пластификаторы, материал из ПВХ становится более податливым. Общие пластификаторы, используемые в ПВХ, включают фталаты, такие как di - (2 - этилгексил) фталат (DEHP). Эти пластификаторы работают, вставляя себя между полимерными цепями ПВХ, уменьшая межмолекулярные силы между цепями и позволяя цепям более свободно двигаться. Это приводит к более гибкому материалу, проще в обработке и имеет повышенное воздействие. Пластифицированный ПВХ используется в широком ассортименте продуктов, от пластиковых пола в домах и коммерческих зданиях до внутренних компонентов автомобилей, таких как крышки сидений и панели мониторинга. Он также используется для изготовления искусственной кожи, которая является популярной альтернативой натуральной коже во многих применениях из -за более низких затрат и легкого обслуживания.

Непластифицированный ПВХ эквивалентен жесткому ПВХ. Без добавления пластификаторов полимерные цепи ПВХ более плотно скрепляются межмолекулярными силами. Это приводит к материалу с высокой твердостью, превосходной стабильностью размеров и хорошей химической стойкостью. Непластифицированный ПВХ используется в продуктах, где эти свойства имеют решающее значение. Например, при изготовлении строительных материалов, таких как кровельные листы и настенные панели, непластифицированный ПВХ обеспечивает необходимую прочность и долговечность, чтобы противостоять факторам окружающей среды, такие как ветер, дождь и ультрафиолетовое излучение. Он также используется в производстве промышленного оборудования и компонентов, которые требуют высокой прочности и химического устойчивого материала, таких как химические резервуары и трубки на химических переработке.

ПВХ широко используется в строительной отрасли благодаря своей благоприятной свойствам. Жесткий ПВХ обычно используется в производстве пластиковых труб для сантехнических систем. Эти трубы очень устойчивы к коррозии из воды, химикатов и других веществ, которые могут присутствовать в водоснабжении или дренажных системах. Например, в жилых зданиях трубки из ПВХ используются как для холодной, так и для водоснабжения, а также для канализации и отходов - утилизации воды. Их долговечность обеспечивает длительный срок службы, уменьшая необходимость частых замены и технического обслуживания.

ПВХ также является популярным выбором для изготовления оконных рамок. Превосходные изоляционные свойства материала помогают уменьшить теплопередачу между внутренними и внешними зданиями. Это приводит к экономии энергии, так как для нагрева или охлаждения здания требуется меньше энергии. Кроме того, оконные рамы ПВХ устойчивы к выветриванию, включая ультрафиолетовое излучение, дождь и изменения температуры. Они сохраняют свой цвет и форму со временем, обеспечивая стоимость - эффективное и эстетически приятное решение для фасадов здания.

В упаковочной отрасли PVC находит различные приложения. Он используется для изготовления пластиковых бутылок, особенно для таких продуктов, как косметика, фармацевтические препараты и некоторые продукты. Бутылки из ПВХ обеспечивают высокую прозрачность, позволяя потребителям легко видеть содержимое внутри. У них также есть хорошие барьерные свойства, которые могут предотвратить проникновение кислорода и влаги, помогая сохранить качество и полку - срок службы продуктов.

ПВХ также используется в производстве продовольственных фильмов и листов, которые обычно используются для обертывания продуктов питания. Эти пленки обеспечивают защитный слой, который может предотвратить загрязнение, поддерживать свежесть и улучшить визуальную привлекательность упакованной пищи. Тем не менее, использование ПВХ в упаковке продуктов питания было предметом некоторых противоречий. Существуют опасения по поводу потенциальной миграции пластификаторов, таких как фталаты, от упаковки из ПВХ до пищевых продуктов, которые могут иметь неблагоприятные последствия для здоровья. В результате в некоторых регионах существуют строгие правила, регулирующие использование ПВХ в приложениях для контактов с продовольствием.

ПВХ является распространенным материалом во многих ежедневных продуктах. Он используется для создания имитационной кожи, которая часто встречается в сумочках, кошельках, обуви и мебели. Имитационная кожа, сделанная из ПВХ, может имитировать внешний вид и текстуру настоящей кожи по более низкой цене. Его также легче чистить и поддерживать по сравнению с натуральной кожей, что делает его популярным выбором для потребителей, которые хотят кожа - например, без высоких требований к стоимости и техническому обслуживанию.

ПВХ также используется в текстильной промышленности. Его можно покрыть на ткани, чтобы добавить воду - сопротивление, что делает их подходящими для использования в плащах, палатках и снаряжении на открытом воздухе. Кроме того, ПВХ используется для изготовления некоторых видов аксессуаров для одежды, таких как ремни и пряжки, из -за его долговечности и формозности.

В медицинской промышленности ПВХ используется для производства различных одноразовых медицинских устройств. Например, внутривенные (IV) мешки и трубки часто изготовлены из гибкого ПВХ. Гибкость материала обеспечивает легкую обработку во время медицинских процедур, и его биосовместимость делает его подходящим для контакта с человеческим организмом. Однако, как упоминалось ранее, существуют опасения по поводу выщелачивания пластификаторов из Медицинских устройств ПВХ, что привело к исследованию альтернативных материалов или улучшению производственных процессов, чтобы минимизировать этот риск.

В электронике ПВХ используется в качестве изоляционного материала для кабелей и проводов. Его превосходные свойства электрической изоляции предотвращают утечку электроэнергии, обеспечивая безопасную работу электрических и электронных устройств. ПВХ - изолированные кабели широко используются в бытовых электрических приборах, системах распределения электроэнергии и сети связи.

Воздействие ПВХ на окружающую среду является сложной проблемой, которая охватывает различные аспекты его жизненного цикла, от производства до утилизации.

В течение производственного процесса производство ПВХ требует значительного количества энергии. Как карбид, так и метод этилена потребляют большое количество сырья и энергии. Например, в методе карбида, реакции высокой температуры при производстве карбида кальция потребляют много электричества. Это высокое энергопотребление не только способствует истощению энергетических ресурсов, но также приводит к увеличению выбросов парниковых газов, которые связаны с изменением климата.

Более того, производство ПВХ может высвободить вредные загрязнители. На стадии производства винилового хлорида (VCM) существует риск утечки VCM. VCM является известным канцерогеном. Даже небольшое количество VCM, выпущенных в окружающую среду, может представлять угрозу для здоровья человека и экосистемы. Кроме того, использование определенных катализаторов и добавок в производственном процессе также может привести к генерации и освобождению других загрязняющих веществ.

Когда продукты из ПВХ используются, возникают опасения по поводу потенциального выброса вредных веществ. В гибких изделиях из ПВХ часто добавляются пластификаторы, такие как фталаты. Эти пластификаторы могут вымыть с течением времени, особенно когда продукт из ПВХ находится в контакте с определенными веществами, такими как пищу или в условиях высокой температуры. Фталаты были связаны с целым рядом проблем со здоровьем, включая эндокринные нарушения, и их присутствие в окружающей среде также может оказать негативное влияние на дикую природу.

После окончания - жизни ПВХ продуктов, утилизация становится серьезной проблемой. ПВХ - это не -биоразлагаемый материал. Когда отходы из ПВХ отправляются на свалки, он может сохраняться в окружающей среде в течение сотен лет, занимая ценное пространство свалки и потенциально вымывая вредные вещества в почву и подземные воды. Если отходы из ПВХ сжигаются без надлежащей обработки, он может высвобождать высокотоксичные вещества, такие как диоксины. Диоксины чрезвычайно вредны для здоровья человека и окружающей среды, вызывая различные проблемы со здоровьем, включая рак, и они также могут накапливаться в пищевой цепи.

Учитывая экологические проблемы, связанные с ПВХ, усилия по переработке и устойчивому развитию имеют большое значение.

Есть несколько методов утилизации ПВХ. Механическая переработка является одним из наиболее распространенных методов. В этом процессе отходы из ПВХ собираются, отсортируют и затем измельчаются и растопляются. Растопленный ПВХ затем превращается в новые продукты. Например, трубки из ПВХ, которые достигли окончания срока службы, могут быть механически переработаны и превращены в новые трубы или другие продукты, основанные на ПВХ. Механическая переработка относительно проста и затрат - эффективна для некоторых типов отходов из ПВХ. Однако у него есть ограничения. Качество переработанного ПВХ может разлагаться после нескольких циклов утилизации, и в основном он подходит для переработки продуктов из ПВХ с относительно простой составом и без значительного загрязнения.

Химическая переработка - еще один подход. Этот метод включает в себя разбивание ПВХ -полимера на его мономеры или меньшие химические компоненты с помощью химических реакций. Эти компоненты могут затем использоваться для получения новых ПВХ или других химических веществ. Например, благодаря процессу, называемому пиролизом, ПВХ может быть нагрет в отсутствие кислорода, чтобы разбить его на основные химические строительные блоки. Химическая переработка может производить качественные переработанные материалы и может обрабатывать более сложные потоки отходов из ПВХ. Тем не менее, это часто является более энергетическим - интенсивным и требует более продвинутых технологий и инфраструктуры.

В дополнение к переработке, существуют другие усилия по устойчивому развитию, связанные с ПВХ. Некоторые производители работают над разработкой продуктов из ПВХ с снижением воздействия на окружающую среду. Это включает в себя использование более устойчивого сырья, такого как биографические сырья для производства ПВХ. Существуют также усилия по улучшению производственных процессов для снижения потребления энергии и выбросов загрязняющих веществ. Например, изучаются новые системы катализаторов, чтобы сделать процесс полимеризации более эффективным и экологически чистым.

Кроме того, содействие концепции круговой экономики в отрасли ПВХ имеет решающее значение. Это включает в себя проектирование продуктов из ПВХ для облегчения разборки и утилизации, создания эффективных систем сбора отходов и утилизации отходов, а также поощрения повторного использования продуктов из ПВХ. Внедряя эти меры по устойчивости, индустрия ПВХ может стремиться к снижению своего экологического присутствия и двигаться к более устойчивому будущему.

В заключение, ПВХ является невероятно универсальным и важным синтетическим полимером с широким спектром применений в различных отраслях. Его уникальная комбинация физических и химических свойств, таких как прочность, долговечность, изоляция и задержка пламени, делают его идеальным материалом для использования в строительстве, упаковке, ежедневных жизненных продуктах, медицинских устройствах и электронике.

Тем не менее, экологические проблемы, связанные с ПВХ, включая потребление энергии во время производства, потенциальное высвобождение вредных веществ и проблемы в утилизации, нельзя игнорировать. По мере продвижения вперед, будущее развитие ПВХ будет тесно связано с устойчивостью. Продолжающееся улучшение технологий переработки, разработка более устойчивых производственных процессов и использование экологически чистых добавок будет иметь решающее значение для долгосрочной жизнеспособности ПВХ на мировом рынке.

Мы призываем читателей оставаться в курсе последних событий в области технологий и устойчивости ПВХ. Независимо от того, являетесь ли вы потребителем, профессионалом в индустрии пластмасс или энтузиастом окружающей среды, понимание воздействия ПВХ на окружающую среду и шаги, предпринимаемые для решения его, может помочь нам принять более осознанные решения. Поддерживая устойчивые практики и продукты, мы все можем внести свой вклад в более экологически чистое будущее, при этом при этом пользуясь многими преимуществами, которые может предложить ПВХ.

ЯРЛЫК: