Поливинилхлорид — что это такое, опасность для человека. Насколько безопасно горение и плавление пластика различных видов? Температура воспламенения пвх

Достаточно жесткий полимерный материал, с высокой температурой стеклования (+75°С). Для повышения эластичности и морозостойкости поливинилхлорида в него вводят пластификаторы.

Пластификаторы - органические жидкости с высокой температурой кипения и низкой температурой застывания, совмещающиеся с полимером в различных соотношениях. В качестве пластификаторов используют сложные эфиры фталевой, себациновой, фосфорной и других кислот (дибутилфталат, диоктилсебацинат, трикрезилфосфат и др.), а также различные полиэфирные пластификаторы.

При производственном смешивании поливинилхлорида с пластификатором и нагревании смеси в определенных технологических условиях происходит термическая пластификация полимера. Результатом этой реакции достигается более качественные пластические и эластические свойства полимера, особенно в охлажденном состоянии. Это можно объяснить нарушением или ослаблением межмолекулярного взаимодействия в результате проникновения пластификатора между макромолекулами.

На основе поливинилхлорида путем термической пластификации получают гибкие мягкие материалы - пластикаты, идущие на производство кабельной изоляции, плащей, обуви, а также поливинилхлоридные пасты, применяемые в производстве моющихся обоев, линолеума, клеенки и материалов, имитирующих кожу. Термической пластикацией поливинилхлорида, не содержащего пластификаторов, получают жесткие материалы в основном конструкционного и противокоррозионного назначения (листовой винипласт, пластмассовые трубы, профили и другие изделия). Термическая пластикация - процесс перемешивания и расплавления полимера в ходе переработки для повышения (или придания) пластических свойств.

При введении в поливинилхлорид порообразователей - динитрил азобисизомасляной кислоты (парофор4ХЗ-57 и др.) или при насыщении его газом образуются жесткие, полужесткие и эластичные материалы - пенопласты с закрытоячеистой структурой или поропласты с открытыми сообщающимися ячейками (открытопористой структурой). Жесткий газонаполненный поливинилхлорид применяют для тепло- и звукоизоляции в строительстве, авиа- и судостроении, а также для изготовления спасательных средств, буйков, плотов; эластичный - как амортизационный материал, а полужесткий -для изготовления полировальных кругов.

Поливинилхлорид обладает достаточно высокой химической стойкостью к действию кислот, щелочей и смазочных масел. Но при этом он обладает целым списком характерных недостатков для сложных полимеров: малая устойчивость к действию теплоты и света. Резкое понижение прочности при повышении температуры, а также присущая ему хладо-текучесть под влиянием длительного действия нагрузки ограничивают его применение, несмотря на высокие показатели механической прочности при нормальной температуре.

Основные физико-механические свойства прессованного порошка поливинилхлорида:

Применение поливинлхлорида

Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:

• с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);
• без применения пластификатора (не пластифицированный ПВХ).

Другие обозначения:

• FPVC, PVC-F, PVC-P (пластифицированный);
• RPVC, PVC-R, PVC-U (непластифицированный).

По внешнему виду товарный ПВХ представляет собой порошок белого цвета, без вкуса и запаха. ПВХ достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Химическая формула ПВХ (-СН2-CHCl-)n , где n – степень полимеризации.

Как указывалось ранее, ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCl. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.

Поливинилхлорид является достаточно слаботоксичным веществом. Продукты разложения вызывают раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек глаза. ПДК в воздухе производственных помещений б мг/м 3 . Осевшая пыль пожароопасна. При нагревании выше 150°С начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, вредно действующих на организм человека.

ПВХ аморфный материал, свойства которого сильно зависят от метода получения. ПВХ получают:

• суспензионным (suspension)
• эмульсионным (emulsion) методами
• полимеризацией в массе - блочным методом (mass, bulk).

Суспензионный ПВХ или ПВХ С (PVC-S) имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость.

Эмульсионный ПВХ или ПВХ Е (PVC-E) характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей, высоким водопоглощением, худшими диэлектрическими характеристиками, худшей термостойкостью и светостойкостью.

Максимальная температура длительной эксплуатации: 60°С. FPVC (пластифицированный) выдерживает охлаждение до -60°С, RPVC - до -15 оС. Температура стеклования: 70 - 105°С. Имеет широкий разброс механических характеристик. FPVC - эластичный материал. RPVC имеет высокую прочность и жесткость. Материал на основе суспензионного ПВХ имеет хорошие диэлектрические характеристики (но хуже, чем у PE, PP, PS).

Использование материалов из ПВХ в медицине

ПВХ применяется в медицине и при производстве медицинского инстурмента, оборудования и инвентаря уже более 50 лет . Толчком к широкому применению ПВХ в этой области стала насущная потребность заменить резину и стекло предварительно стерилизованными предметами одноразового (и не только) использования. Со временем ПВХ стал наиболее популярным полимером в медицине благодаря химической стабильности и инертности. Продукция из него крайне разнообразна и легко производима. Медицинские продукты из ПВХ могут быть использованы внутри человеческого тела, легко стерилизуются, не трескаются и не протекают.

Вот далеко не полный перечень медицинской продукции, производимой из ПВХ:

• контейнеры для крови и внутренних органов
• катетеры
• трубки для кормления
• приборы для измерения давления
• хирургические перчатки и маски
• хирургически шины
• блистер-упаковка для таблеток и пилюль.

Основные преимущества ПВХ, позволившие этому материалу стать наиболее применимым в медицине.

Одним из основных требований к медицинской продукции является ее соответствие токсикологическим стандартам . Принятие ПВХ к использованию в медицине странами Евросоюза является свидетельством его полной медицинской безопасности. Материал, используемый в медицине, должен обладать следующим важным свойством -при контакте с разнообразными жидкостями его композиция должна оставаться неизменной, именно таким материалом является ПВХ. Когда полимерный материал контактирует с тканью или кровью пациента, крайне важен показатель химической совместимости.

ПВХ характеризуется высокой биосовместимостью которая постоянно растет благодаря новым разработкам в технологии его производства. Благодаря своим физическим характеристикам продукты из ПВХ могут обладать высокой про¬зрачностью, продукции из ПВХ может быть придана любая цветовая окраска. Продукция из ПВХ также отличается высокой гибкостью и прочностью даже при изменяющихся внешних условиях (например, температуре). ПВХ легко совместим с практически всеми фармацевтическими продуктами. Он также устойчив к воде и химическим реакциям. Из ПВХ легко производить упаковку любой формы, будь то трубы, гибкая или жесткая упаковка.

ПВХ - один из самых дешевых материалов. Это также играет важную роль при выборе материала для применения в производстве медицинской продукции.

Применение ПВХ в транспорте

ПВХ пластины широко используется в качестве материала для производства автотранспорта . В этой области он является вторым по популярности полимером (после полипропилена). В автомобилестроении ПВХ используется для производства покрытий, уплотняющих материалов, кабельной изоляции, отделки салона, приборных и дверных панелей, подлокотников и т.д.

Благодаря использованию ПВХ современные автомобили более живучи. Средний срок жизни современного автомобиля - 17 лет. Еще в 70-х годах прошлого века эта цифра не превышала 11 лет. Увеличение срока эксплуатации автомобиля означает реальную экономию природных ресурсов (если машины служат дольше, значит производить их можно меньше).

Использование в автомобилестроении полимеров вообще и ПВХ в частности ведет к снижению затрат топлива. Так как полимеры, не уступая традиционным материалам (металлу, стеклу) по прочностным свойствам, весят меньше – без ущерба для качества автомобиля снижается его вес, а, следовательно, и количество топлива, необходимое для работы двигателя.

ПВХ в строительстве

Из всех полимеров именно листы ПВХ имеет наиболее широкое применение в строительстве. В Европе в этой отрасли используется более 50% всего производимого ПВХ, в США - более 60%. И снова таки основными преимуществами ПВХ являются все те же способности производства разнообразных видов продукции с различными свойствами. Главными конкурентами ПВХ являются глина и дерево. ПВХ профиль

Главные качества ПВХ в строительстве:

• износоустойчивость
• механическая прочность
• жесткость
• небольшая масса
• устойчивость к коррозии
• химическому
• погодному и температурному воздействию.

Одно из свойств ПВХ, которое способствовало его массовому применению в строитлеьстве - он отличный огнеупорный материал . Он с трудом поддается возгоранию. И прекращает гореть и тлеть сразу же после того, как исчезает источник высокой температуры. Основная причина - высокое содержание хлора. Это способствует повышению пожарной безопасности построенных объектов.

ПВХ не проводит электричество и, таким образом, идеален в качестве изоляционного материала. Основной чертой строительных материалов из ПВХ является их долговечность. 85% всех строительных материалов из ПВХ используются для долгосрочных сооружений.

Более 75% труб, произведенных из ПВХ, имеют срок службы более 40 лет (потенциал новых разработок в этой области увеличивает этот срок до 100 лет!). Аналогичные показатели у более чем 60% сделанных из ПВХ оконных профилей и кабельной изоляции.

ПВХ существенно дешевле конкурирующих материалов. Стройматериалы из ПВХ легче, чем стройматериалы из бетона, железа и стали. Это вновь приводит нас к мысли об экономической выгоде - на обработку продукции из ПВХ затрачивается меньше энергии, меньше транспортных услуг (а, следовательно, и топлива). Долговечность материала также позволяет экономить - трубы, окна и т.д. приходиться менять реже. Теплоизоляционные свойства ПВХ позволяют затрачивать меньше энергии на отопление помещений.

Поливинилхлорид (ПВХ) – синтетический современный базовый полимер. Это твердое белое вещество, представляющие из себя сыпучий, капиллярный, пористый, хорошо перерабатывающийся порошок (частицы размером 100-200 мкм), который получают с помощью полимеризации винилхлорида в массе, эмульсии или суспензии. По разнообразию способов применения и переработки поливинилхлорид опережает все другие искусственные материалы.

Поливинилхлорид (ПВХ) вырабатывается двух видов:

• твердый, не пластифицированный (PVC-U) - винипласт (без пластификаторов)
• мягкий, пластифицированный (PVC-P) - пластикат (с пластификаторами)

ВИНИПЛАСТ

Это жесткий, не пластифицированный листовой поливинилхлорид, содержащий смазывающие добавки (для облегчения переработки) и стабилизаторы (для предотвращения разрушения при эксплуатации и переработке). Изредка в состав винипласта вводятся модификаторы (улучшающие некоторые физические свойства), наполнители (снижающие стоимость; изменяющие физико-механические свойства) и красители (для получения цветных изделий).

Получают путем смешения в смесителях различного типа составляющих частей. После этого смесь или сразу перерабатывают в изделия или сначала получают из нее полуфабрикаты - таблетки, гранулы или в виде листов.

На способ переработки винипласта влияет вид получаемого изделия:

1. пленочный винипласт получается при каландрирование провальцованной массы
2. гладкие листы получаются путем прессования пакетов (собранных из пленки) на гидравлических этажных прессах
3. различные мелкие изделия - путем литья гранул (под давлением) на литьевых машинах или прессованием порошкообразной массы или таблеток на гидравлических вертикальных прессах
4. волнистые листы, специализированные изделия и трубы - путем выжимания из гранул на специальных шнековых установках
5. крупные сложные изделия - на формовочных машинах (вакуумное формованием из листов)

Непрозрачный термопластичный материал без запаха, который не горит и хорошо поддается разным способам обработки на простых станках. Он хорошо сваривается при помощи сварочного прутка и легко склеивается любым видом клея, приготовленным на основе перхлорвинила или поливинилхлорида; полученные прочные соединения с легкостью поддаются последующей механической обработке. Винипласт приклеивается к деревянным, бетонным и металлическим поверхностям. Это прекрасный диэлектрик. Винипласт имеет высокую химическую стойкость и в промышленности используется для транспортировки и хранения агрессивных газов и жидкостей, для обеспечения защиты металлической аппаратуры (электролизных ванн), для производства воздуховодов, вентиляторов, лабораторной и химической аппаратуры. Винипласт, благодаря своим высоким физическим свойствам, является конструкционным материалом, который широко применяется в строительстве (стеклопакеты, трубы, фитинги, погонаж и др.) и машиностроении. Винипласт не растворяется в этиловом, метиловом спирте, глицерине, высших и алифатических многочисленных алкоголях, растительных и смазочных маслах, алифотических углеводородах.

ПЛАСТИКАТ

Это эластичный поливинилхлорид, содержащий до пятидесяти процентов пластификатора (себацинаты, фталаты, трикрезилфосфат и др.), а это значительно упрощает его переработку в различные изделия и делает шире диапазон его практического применения (пленка, клеенка, шланги, линолеум, искусственная кожа и др.).

Как правило пластикат содержит (в массовых долях): полимер- 100, пластификатор - 5-20, стабилизатор -2-5 и иногда краситель - 0,1-3. Окрашенный или неокрашенный, он выпускается в виде пленок, лент, гранул, листов и т.д.

Перерабатывается пластикат тремя способами:

1. каландрование или литье под давлением - применяется для уплотнения листов и выравнивания их поверхности
2. вальцевание - при нем, вращающиеся в противоположные стороны, валки захватывают жгуты и слои ПВХ, создавая повышенные температуру и давление в зоне вальцов, затем их деформируют и склеивают (термически). В результате всего этого смола пвх вальцуется с пленкой из винипласта или другим вторичным или остаточным сырьем поливинилхлорида, которое остается после процесса экструзии пленки. Вальцовка помогает непрерывному деформированию и ориентировке волокон поливинилхлорида вдоль направления вальцевания, а это придает ей улучшение механических качеств.
3. экструзией - когда мола пвх пропускается с предварительным разогревом через экструдер и получаются листы, прутки, гранулы.

Пластикаты листовые служат для защиты промышленных помещений и химических объектов, для покрытия транспорта, спец. оборудования и сооружений, связанных с радиацией (свалки, полигоны для отходов, АЭС, транспорт); для защиты от коррозии конструкций из металла, электролизных травильных ванн. Также пластикат используется как прокладочный и трудногорючий материал. Он - влагонепроницаемый; атмосферо-, масло-, бензо- и огнестойкий; не реагирует на действие щелочей и кислот. Толщина от 1 до 6мм.

И пластикат , по химическому составу, являются термопластами и при повышении температуры обладают быстрым снижением своих механических свойств. Это обусловлено тем, что их молекулярное строение - линейное и молекулы друг с другом имеют малую связь, которая снижается при нагревании. Поливинилхлорид подлежит пятикратной переработке и при этом не теряет своих эксплуатационных качеств.

ПВХ (PVC) или поливинилхлорид (ПВХ) Универсальный термопластичный синтетический полимер, весьма распространенный пластик. ПВХ занимает второе место после полиэтилена по потреблению среди синтетических полимеров.

ПВХ — это химическое соединение углерода, водорода и хлора, которое состоит примерно на 43% из этилена (побочного продукта очистки нефти) и на 57% - связанного хлора, получаемого из поваренной и каменной и соли. Поливинилхлорид - представляет собой порошок, получаемый суспензионной полимеризацией винилхлорида . ПВХ выпускается в виде порошков, гранул и пластизолей.

Температура плавления ПВХ составляет 165-170 °С, однако при нагревании свыше 135 °С в нем начинаются процессы деструкции, сопровождающиеся отщеплением атомарного хлора с последующим образованием хлористого водорода, вызывающего интенсивную деструкцию макроцепей. В то же время большое содержание хлора делает ПВХ самозатухающим.

Разложение полимера сопровождается изменением его цвета от «слоновой кости» до вишнево-коричневого. Для предотвращения этого явления в ПВХ вводят комплекс стабилизаторов, из которых наиболее известны соединения свинца (оксиды, фосфиды, карбонаты), соли жирных кислот, меламин, производные мочевины.

Из многочисленных пластификаторов поливинилхлорида наибольшее распространение получили сложные эфиры фталевой и фосфорной кислот (дибутилфталат, диоктилфталат и др.), а также эфиры адипиновой, себациновой и других жирных кислот.

При введении пластификатора повышается и морозостойкость полимера. К пластификаторам предъявляются следующие требования:

• Чистота
• Бесцветность
• Отсутствие запаха
• Отсутствие раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки
• Высокая температура кипения (выше 200°С)

Пластификаторы, повышающие морозостойкость полимера, должны обладать низкой температурой замерзания.

В зависимости от степени пластификации ПВХ производится в виде винипласта и пластиката.

Свойства винипласта

Винипласт Жесткий, практически не пластифицированный ПВХ, содержащий стабилизаторы и смазывающие добавки.

При правильном подборе комплексов стабилизаторов температура деструкции поднимается до 180 - 220 °С, что допускает его переработку из расплава. Винипласт обладает высокими физическими свойствами, что делает его конструкционным материалом, широко применяемым в машиностроении и в строительстве (трубы, погонаж, фитинги, стеклопакеты и др.).

Винипласт имеет хорошую светостойкость, сваривается и склеивается. Нетоксичность ПВХ до 80 °С позволяет применять его в пищевой промышленности и медицине.

Пластикат ПВХ

Пластикат Представляет собой ПВХ, содержащий до 50 % пластификатора (фталаты, себацинаты, трикрезилфосфат и другие), что существенно облегчает его переработку в изделия и расширяет диапазон практического использования (пленки, шланги, искусственная кожа, линолеум, клеенки и др.).

Вред

Вред ПВХ

ПВХ-продукты изготовлены из поливинилхлорида - опасного яда, способного разрушать нервную систему и вызывать раковые заболевания. Выделение винилхлорида в окружающую среду усиливается при его нагреве. Температурный предел эксплуатации полимера установлен до 60°С.

Резкое понижение прочности поливинилхлорида при повышении температуры, а также присущая ему хладотекучесть под влиянием длительного действия нагрузки ограничивают его применение, несмотря на высокие показатели механической прочности при нормальной температуре.

Сам по себе (в чистом виде) ПВХ безвреден, несмотря на то, что более чем наполовину состоит из хлора, который находится в «связанном» состоянии. Вредными могут быть только продукты его разложения (хлор, диоксины, фталаты, и т.д.). Но в изначальном виде ПВХ не используется, так как он полупрозрачен, хрупок и гигроскопичен. Чтобы ПВХ стал цветным, ударопрочным, влагонепроницаемым используют различные добавки:

• Смягчители
• Наполнители
• Пластификаторы
• Полимерные вспомогательные материалы
• Пигменты (для цвета)
• Термостабилизаторы

Для придания ПВХ эластичности в него зачастую добавляют пластификаторы - фталаты или эфиры фталатов, попадание которых в организм может вызывать поражения печени и почек, снижение защитных свойств организма, бесплодие, рак. ПВХ может содержать и другие опасные вещества: кадмий, хром, свинец, формальдегид.

Чтобы из ПВХ сделать какие-либо изделия, его надо нагреть до температуры плавления, которая близка к температуре, когда происходит интенсивное выделение хлористого водорода. Чтобы произвести переработку ПВХ применяют термостабилизаторы, которые в смеси с ПВХ позволяют снизить интенсивность выделения хлористого водорода.

При повышении температуры свыше 220°С даже применение термостабилизаторов не спасает ПВХ от разложения. Тогда скапливаются кислотный дым и вредные хлорорганические выделения, такие как диоксин. Также выделяются тяжелые металлы, содержащиеся в стабилизаторах PVC (особенно опасно выделение кадмия).

Сам пластик достаточно пожароустойчив, но при сильном пожаре из поливинилхлорида начинают выделяться крайне ядовитые соединения, диоксины (высокотоксичные вещества), которые вызывают отравление человека, в этом случае вред ПВХ может быть огромен. Особенно опасны выделения диоксинов из ПВХ при сжигании. При сжигании 1 килограмма ПВХ образуется до 50 миллиграмм диоксинов, что вполне достаточно для развития раковых опухолей.

При переработки вред ПВХ так же присутствует, так как не существует безопасных технологий переработки ПВХ. При его изготовлении и утилизации в окружающую среду выделяется большое количество диоксинов. Он практически не поддается повторному использованию и идет в печи мусоросжигательных заводов (МСЗ) или на свалки. Диоксины, неустанно производящиеся МСЗ, распространяются на сотни и тысячи километров.

Диоксин - побочный продукт ПВХ, проникает в пищевую цепочку и через воздух и растения попадает в организм животных. Через выбросы в реки попадает в организм рыб и морских млекопитающих. Диоксин является не только канцерогеном, но и оказывает сильное влияние на гормональную и иммунную системы.

Этот продукт практически не разлагается в природе, то есть увеличивается «мусорная» нагрузка на окружающую среду.

Greenpeace, вместе с учеными и обществами по охране природы всего мира уверены, что PVC наносит вред во время его производства, использования и размещения отходов.

Польза

Области применения ПВХ

PVC (поливинилхлорид) - чаще называемый сокращённо винил - один из пластиковых материалов имеющих наиболее широкое применение в современном обществе. Это развитие связано с тем, что PVC стоит дешевле, чем многие традиционные материалы, такие как древесина, металл, стекло.

ПВХ в промышленности

Прочность и огнестойкость ПВХ (если не нагревать его выше 60°С) также обуславливает его популярность. Он применяется при изготовлении:

• Профилей для оконных и дверных блоков
• Потолочных покрытий
• Линолеума
• Искусственной кожи
• Различных пленок

ПВХ пластики обладают достаточной механической прочностью и влагостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, хорошей химической стойкостью:

• Не растворяются в бензине и керосине
• Стойки к действию кислот и щелочей
• Имеют красивый внешний вид
• Легко подвергаются резке
• Формованию
• Сварке и склеиванию

Существует множество сфер применения PVC . Этот материал долговечен и практичен. Поливинилхлорид используется - в качестве упаковочного материала - бутылки, банки, коробки, самоклеющаяся пленка. Также используется он для изготовления кредитных карточек, игрушек, папок, ручек; дверей, стеновых панелей, водосточных желобов. Используется и в производстве настилов полов, обоев, подъемных жалюзи, занавесок в душе; в транспортной промышленности; для изоляции кабеля и проводов; для производства офисной мебели и т.д. Области использования ПВХ в строительстве непрерывно расширяются.

Важно!

ПВХ в медицине

Медицина не обходится без ПВХ. Всей продукции из ПВХ присущи высокая гибкость и прочность - шприцы, медицинские перчатки, пакеты для хранения крови, системы капельниц, всевозможные трубки и упаковки и т.д.

• Медицинские шприцы
• Медицинские перчатки
• Пакеты для хранения крови
• Системы капельниц
• Всевозможные трубки и упаковки

Евросоюз принял ПВХ к использованию в медицине, что говорит о его полной медицинской безопасности. Донорская кровь и плазма безопасно хранятся в ПВХ-ёмкостях. ПВХ может использоваться даже внутри человека. При контакте с кровью или тканью человека именно ПВХ имеет высокую биосовместимость.

Как выбирать продукцию из ПВХ

Изделия из поливинилхлорида, как и многие другие синтетические материалы, могут выделять вредные для здоровья человека вещества, поэтому к их качеству предъявляются повышенные требования.

Поливинилхлорид подлежит санитарно-эпидемиологическому контролю, поэтому нужно получить заключение о том, что изделие из ПВХ соответствует санитарным правилам, а концентрации вредных веществ, предельно допустимые в рабочей зоне (для производственных помещений) или в воздухе населенных мест (для жилых помещений), не превышены.

Поэтому требуйте у продавца сертификат качества (или сертификат соответствия) и гигиеническое заключение. Убедитесь, что показатели выделения формальдегидов соответствуют ГОСТу или европейскому стандарту E1.По законодательству обязательно наличие двух разрешительных документов на ПВХ: сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности. Это объясняется тем, что это материал, который будет использован во внутренней отделке помещений, для изготовления мебели. Именно поэтому изделия из ПВХ должны быть безопасными для человека.

Пожарный сертификат на пвх - это документ, свидетельствующий о том, что продукция соответствует нормам пожарной безопасности. Изготовленный по всем стандартам ПВХ не горит, а плавится при достаточно высокой температуре. Следует отметить, что ввоз продукции на территорию РФ осуществляется исключительно при наличии сертификата пожарной безопасности. Этот документ оформляется в территориальных центрах МЧС России.

Если производитель имеет пожарный сертификат, то он может оформить сертификат соответствия в системе ГОСТ Р. Этот сертификационный документ может распространяться на единичное изделие, партию продукции или серийное производство и выдается на срок от 1 до 3 лет.

Многие производители линолеума уже заменили ПВХ на резину и другие материалы. Оконные рамы из ПВХ легко заменить цельнодеревянными или алюминиевыми. Трубы можно установить из полиэтилена, стали, меди, углеродистой стали, фаянса. ПВХ-кабели, штекеры, разъемы, электрические розетки, а также линейки, корзины для бумаги, ручки и пр. можно заменить аналогами из полиэтилена, этилен-винилацетата, полиамида, силикона.

Игрушкам из ПВХ также есть намного более безопасные альтернативы - игрушки из пропилена и полиэтилена, а так же из ткани, дерева и пр. Пластиковые пакеты можно заменить многоразовой упаковкой, изготовленной из экологически безвредных материалов - бумаги, стекла, ткани. Вместо виниловых обоев лучше покупать бумажные, а для ванной и кухни выбрать кафель (или водостойкую водоэмульсионную краску).

(ПВХ) относится к термопластичным синтетическим материалам. В зависимости от условий полимеризации образуются продукты различной степени полимеризации с различными физико-химическими свойствами.

Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:

– с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);

– без применения пластификатора (не пластифицированный ПВХ).

Другие обозначения:
FPVC, PVC-F, PVC-P (пластифицированный);
RPVC, PVC-R, PVC-U (непластифицированный).

По внешнему виду товарный ПВХ представляет собой порошок белого цвета, без вкуса и запаха. ПВХ достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Химическая формула ПВХ (-СН2-CHCl-)n , где n – степень полимеризации.

ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCL. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.

Таблица №1: Основные физико-химические свойства ПВХ

Экологические показатели

ПВХ слаботоксичное вещество. Продукты разложения вызывают раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек глаза. ПДК в воздухе производственных помещений б мг/м3. Осевшая пыль пожароопасна. При нагревании выше 150 °С начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, вредно действующих на организм человека.

ПВХ аморфный материал, свойства которого сильно зависят от метода получения. ПВХ получают суспензионным (suspension), эмульсионным (emulsion) методами, полимеризацией в массе - блочным методом (mass, bulk).

Суспензионный ПВХ или ПВХ С (PVC-S) имеет сравнительно узкое молекулярно-массовое распределение, малую степень разветвленности, более высокую степень чистоты, низкое водопоглощение, хорошие диэлектрические свойства, лучшую термостойкость и светостойкость.

Эмульсионный ПВХ или ПВХ Е (PVC-E) характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, высоким содержанием примесей, высоким водопоглощением, худшими диэлектрическими характеристиками, худшей термостойкостью и светостойкостью.

Максимальная температура длительной эксплуатации: 60 оС. FPVC (пластифицированный) выдерживает охлаждение до -60 -3 оС, RPVC - до -15 оС. Температура стеклования: 70 - 105 оС. Имеет широкий разброс механических характеристик. FPVC - эластичный материал. RPVC имеет высокую прочность и жесткость.

Материал на основе суспензионного ПВХ имеет хорошие диэлектрические характеристики (но хуже, чем у PE, PP, PS).

RPVC (непластифицированный) имеет высокую химическую стойкость, стоек к действию бензина, масел, разбавленных кислот и щелочей. Растворяется в при нагревании в дихлорэтане, хлорбензоле, тетрагидрофуране. FPVC отличается меньшей химической стойкостью.

Впервые ПВХ был получен в 1972 году Бауманом при действии солнечного света на винилхлорид. Промышленный синтез ПВХ был осуществлен в 1930 году в Германии.

Поливинилхлорид или ПВХ - современный синтетический полимер, относящийся к числу так называемых базовых полимеров. В качестве сырья для ПВХ используют хлор - 57% и нефть - 43%. Таким образом ПВХ меньше, чем другие базовые полимеры зависит от нефтяного сырья. Это играет очень важную роль в его ценообразовании.

Основным сырьем для производства ПВХ служат хлор, получаемый путем электролиза раствора поваренной соли, и этилен. Процесс производства ПВХ можно вкратце описать следующим образом: в процессе электролиза поваренная соль, растворенная в воде, под воздействием электрического заряда разлагается на хлор, каустическую соду и водород. Отдельно, из нефти или газа с помощью процесса, называемого крекингом, производят этилен. Следующим этапом является соединения этилена и хлора. В результате получают дихлорид этилена, из которого потом про¬изводят мономер винилхлорида, являющийся базовым элементом в производстве поливинилхлорида (ПВХ). В процессе полимеризации молекулы мономера винилхлорида объединяются в длинные цепочки ПВХ. Получающийся ПВХ-гранулят тоже является, по сути, сырьем - к нему добавляют различные вещества для придания материалу самых разнообразных свойств. Именно это позво¬ляет находить применение для ПВХ почти в каждой сфере нашей повседневной жизни.

ПВХ был одним из первых полимеров, получивших широкое коммерческое распространение, и на сегодня он является одним и самых популярных. Сегодня ПВХ занимает второе место после полиэтилена по потреблению среди синтетических полимеров. ПВХ является хорошим примером фантастической универсальности полимеров. Из ПВХ производят буквально все - от медицинских емкостей для крови до детских игрушек, изоляционных материалов и оконных профилей.

В промышленности полимеризация ПВХ производится суспензионным, блочным (полимеризация в массе) и эмульсионным методами.

Суспензионный ПВХ перерабатывается в изделия вальцеванием (каландрованием), экструзией, литьем под давлением и прессованием ПВХ, полученный в массе или суспензии, используется для производства жестких, а также полумягких и мягких, так называемых пластифицированных, пластических масс.

Эмульсионный ПВХ перерабатывается в изделия прессованием, литьем под давлением, вальцеванием, экструзией, а также в мягкие изделия через пасты (пластизоли). Эмульсионный поливинилхлорид

Массовый ПВХ применяется для изготовления различных изделий вальцеванием, экструзией и прессованием.

Доля эмульсионного ПВХ постепенно уменьшается, хотя он находит применение для получения пластизолей. Растет доля суспензионного ПВХ, применяемого для изготовления труб, листов, пленки, бутылей, оконных рам и других изделий. Доля суспензионного ПВХ в общем объеме производства составляет 75-80 %.

Сферы применения ПВХ

ПВХ используется в медицине уже более 50 лет. При этом его потребление в этой сфере постоянно растет. Толчком к широкому применению ПВХ в этой области стала насущная потребность заменить резину и стекло предварительно стерилизованными предметами одноразового (и не только) использования. Со временем ПВХ стал наиболее популярным полимером в медицине благодаря химической стабильности и инертности. Продукция из него крайне разнообразна и легко производима. Медицинские продукты из ПВХ могут быть использованы внутри человеческого тела, легко стерилизуются, не трескаются и не протекают.

При всем предубеждении против полимеров вообще и ПВХ в частности, этому материалу удалось пройти бесчисленное количество тестов, результатом которых стало принятие ПВХ большинством зравоохранительных организаций мира.

Вот далеко не полный перечень медицинской продукции, производимой из ПВХ: контейнеры для крови и внутренних органов, катетеры, трубки для кормления, приборы для измерения давления, хирургически шины, блистер-упаковка для таблеток и пилюль.

Основные преимущества ПВХ, позволившие этому материалу стать наиболее применимым в медицине.

Одним из основных требований к медицинской продукции является ее соответствие токсикологическим стандартам. Принятие ПВХ к использованию в медицине странами Евросоюза является свидетельством его полной медицинской безопасности. Материал, используемый в медицине, должен обладать следующим важным свойством -при контакте с разнообразными жидкостями его композиция должна оставаться неизменной, именно таким материалом является ПВХ. Когда полимерный материал контактирует с тканью или кровью пациента, крайне важен показатель химической совместимости. ПВХ характеризуется высокой биосовместимостью которая постоянно растет благодаря новым разработкам в технологии его производства. Благодаря своим физическим характеристикам продукты из ПВХ могут обладать высокой про¬зрачностью, продукции из ПВХ может быть придана любая цветовая окраска. Продукция из ПВХ также отличается высокой гибкостью и прочностью даже при изменяющихся внешних условиях (например, температуре). ПВХ легко совместим с практически всеми фармацевтическими продуктами. Он также устойчив к воде и химическим реакциям. Из ПВХ легко производить упаковку любой формы, будь то трубы, гибкая или жесткая упаковка.

ПВХ - один из самых дешевых материалов. Это также играет важную роль при выборе материала для применения в производстве медицинской продукции.

ПВХ в транспорте

ПВХ широко используется в качестве материала для производства автотранспорта. В этой области он является вторым по популярности полимером (после полипропилена).

В автомобилестроении ПВХ используется для производства покрытий, уплотняющих материалов, кабельной изоляции, приборных и дверных панелей, подлокотников и т.д.

Благодаря использованию ПВХ современные автомобили более живучи. Средний срок жизни современного автомобиля - 17 лет. Еще в 70-х годах прошлого века эта цифра не превышала 11 лет. Увеличение срока эксплуатации автомобиля означает реальную экономию природных ресурсов (если машины служат дольше, значит производить их можно меньше).

Использование в автомобилестроении полимеров вообще и ПВХ в частности ведет к снижению затрат топлива. Так как полимеры, не уступая традиционным материалам (металлу, стеклу) по прочностным свойствам, весят меньше – без ущерба для качества автомобиля снижается его вес, а, следовательно, и количество топлива, необходимое для работы двигателя.

Использование ПВХ также повышает безопасность машин. ПВХ применяется в производстве по¬душек безопасности, защитных панелей и проч., предохраняющих пассажиров от травм при авариях. Кроме того, устойчивость ПВХ к действию огня также повышает безопасность автомобиля.

Эффективно использование ПВХ в дизайнерских целях. Как уже указывалось выше, одним из свойств этого полимера является возможность производства из него продукции любой формы. Это дает возможность дизайнерам улучшать интерьер салона автомобиля. Материалам из ПВХ может быть придана привлекательность, недавние разработки позволили создавать материалы, на ощупь напоминающие натуральную кожу. Использование ПВХ для отделки салона снижает шум во время движения.

Использование ПВХ приводит к значительной экономии средств - ПВХ дешевле традиционных материалов, не уступая им в качестве.

Сегодня в Западной Европе каждый новый автомобиль содержит примерно 16 кг ПВХ. Если взять ориентировочные цены на ПВХ, произ¬водственные затраты и цены на автомобили, это означает, что использование ПВХ в автомобилестроении Западной Европы может быть оценено в 800 млн. евро. в год. Автомобильный рынок Западной Европы - примерно 35% мирового, следовательно в целом по миру использование ПВХ в автостроение может быть оценено в почти 2,5 млрд. евро.

ПВХ в строительстве

Из всех полимеров именно ПВХ имеет наиболее широкое применение в строительстве. В Европе в этой отрасли используется более 50% всего производимого ПВХ, в США - более 60%. И снова таки основными преимуществами ПВХ являются все те же способности производства разнообразных видов продукции с различными свойствами. Главными конкурентами ПВХ являются глина и дерево.

Главные качества ПВХ в строительстве: износоустойчивость, механическая прочность, жесткость, небольшая масса, устойчивость к коррозии, химическому, погодному и температурному воздействию. ПВХ - отличный огнеупорный материал. Он с трудом поддается возгоранию. И прекращает гореть и тлеть сразу же после того, как исчезает источник высокой температуры. Основная причина - высокое содержание хлора. Это способствует повышению пожарной безопасности построенных объектов. ПВХ не проводит электричество и, таким образом, идеален в качестве изоляционного материала. Основной чертой строительных материалов из ПВХ является их долговечность. 85% всех строительных материалов из ПВХ используются для долгосрочных сооружений. Более 75% труб, произведенных из ПВХ, имеют срок службы более 40 лет (потенциал новых разработок в этой области увеличивает этот срок до 100 лет!). Аналогичные показатели у более чем 60% сделанных из и кабельной изоляции.

Опять же ПВХ существенно дешевле конкурирующих материалов. Стройматериалы из ПВХ легче, чем стройматериалы из бетона, железа и стали. Это вновь приводит нас к мысли об экономической выгоде - на обработку продукции из ПВХ затрачивается меньше энергии, меньше транспортных услуг (а, следовательно, и топлива). Долговечность материала также позволяет экономить - трубы, окна и т.д. приходиться менять реже. Теплоизоляционные свойства ПВХ позволяют затрачивать меньше энергии на отопление помещений.

ПВХ в игрушках

Широко используется ПВХ и в производстве детских . Перечень (далеко неполный) игрушек, производимых из ПВХ: куклы, утята для ванной, надувные пляжные игрушки, «лягушатники», мячи и т.д. В целом можно сказать, что в производстве почти всех «мягких» игрушек используется ПВХ.

ПВХ в потребительских товарах

Из ПВХ производятся многие потребительские товары. Например, мебель (для нее используется жесткий ПВХ), напольные покрытия (гибкий ПВХ), обувь, кредитные и телефонные карточки, спортивное оборудование и оснащение (мячи, экипировка), одежда, сумки, рюкзаки и т.д.

ПВХ в упаковке

Приведенные выше многочисленные и разнообразные свойства ПВХ делают его очень привлекательным материалом для производства упаковки. В Европе каждый год не менее 250 тыс. тонн ПВХ используется для производства упаковочных материалов. Основные сферы применения: жесткая пленка (51%), бутылки (35%), гибкая пленка (11%) и бутылочные крышки (3%). В качестве примеров использования ПВХ в упаковке можно привести туалетные принадлежности, тюбики для зубной пасты, мобильные телефоны и аксессуары для них.

Поливинилхлорид (ПВХ) [-СН 2 -СНСl-] n – это высокомолекулярный хлорсодержащий , элементарные звенья в макромолекуле которого в основном соединены по типу «голова к хвосту».

Поливинилхлорид является с температурой стеклования 70-80 °С и температурой вязкого течения 150-200 °С в зависимости от . Степень полимеризации ПВХ промышленных марок колеблется от 400 до 1500 .

Свойства и назначение поливинилхлорида в значительной мере определяются способом его получения. Свойства ПВХ также можно изменять путем химической модификации. Доступность исходного сырья (), относительно несложные методы получения, ценные технические свойства обусловили быстрый рост и большие масштабы его производства.

Пластические массы на основе поливинилхлорида нашли широкое применение в электротехнической и химической промышленности, в строительстве, а также в других областях техники и в быту.

Краткий исторический очерк

В 1835 г. Реньо обнаружил способность газообразного винилхлорида под действием света превращаться в порошок. В 1872 г. полимеризация винилхлорида была исследована Бауманом. А через 40 лет Остромысленский и Клатте предложили использовать фотополимеризацию как промышленный метод получения поливинилхлорида. Позднее были разработаны способы полимеризации винилхлорида под влиянием инициаторов, распадающихся при нагревании на свободные радикалы. Промышленный синтез поливинилхлорида в водной эмульсии был впервые осуществлен в 1930 г. Следующим важным шагом явилась разработка и осуществление в промышленности суспензионной полимеризации винилхлорида. Сравнительно недавно был освоен промышленный метод полимеризации винилхлорида в массе.

Полимеризация винилхлорида

Поливинилхлорид (ПВХ) получают радикальной полимеризацией винилхлорида:

• в растворе.

В промышленности наибольшее распространение получил суспензионный метод . Инициирование процесса осуществляется свободными радикалами, образующимися при гомолитическом распаде пероксидов или азосоединений. Первичный радикал присоединяется главным образом к метиленовой группе винилхлорида:

В связи со склонностью поливинилхлорида к дегидрохлорированию при температурах выше 75 °С возможна передача цепи на полимер за счет отрыва аллильного хлора от атома углерода, который находится рядом с двойной связью, образовавшейся вследствие частичного дегидрохлорирования полимера :

В результате этой реакции возникают малоактивные аллильные радикалы, вызывающие замедление полимеризации. Для предотвращения дегидрохлорирования и получения ПВХ с теоретическим содержанием хлора желательно вести процесс полимеризации при температурах не выше 70-75 °С .

Радикалы винилхлорида вследствие их высокой активности легко вступают во взаимодействие с различными примесями, содержащимися в даже в незначительных количествах.

Некоторые из примесей, например ацетилен , реагируют как агенты передачи цепи и могут вызывать образование малоактивных радикалов, замедляя полимеризацию. В присутствии других примесей происходит обрыв цепи.

Реакция передачи цепи часто используется для регулирования молекулярной массы полимера. При этом в полимеризационную среду вводят вещества, способные участвовать в передаче цепи, - регуляторы . Регуляторы выбирают так, чтобы образующиеся в результате передачи цепи радикалы были достаточно активными, в противномслучае используемые регуляторы замедляют или даже ингибируют полимеризацию.

Во всех случаях получения поливинилхлорида кислород оказывает отрицательное влияние на ход полимеризации и свойства полимера. Наличие кислорода в системе обусловливает индукционный период процесса полимеризации, уменьшение скорости полимеризации, понижение средней молекулярной массы ПВХ , появление разветвленности, уменьшение термической стабильности ПВХ , ухудшение его совместимости с пластификаторами.

Поэтому содержание кислорода выше 0,0005-0,001% (по отношению к винилхлориду) нежелательно.

При полимеризации винилхлорида выделяется большое количество тепла 1466 кДж/кг , что существенно влияет на технологию получения полимера.

При полимеризации винилхлорида в массе полимер выпадает в осадок в виде твердой фазы вследствие нерастворимости ПВХ в мономере. При этом сначала происходит увеличение скорости реакции от начала процесса до высоких степеней конверсии мономера, а затем ее медленное уменьшение.

Возрастание скорости полимеризации обусловлено образованием твердой фазы. В результате передачи цепи на полимер на выпавших из жидкой фазы макромолекулах образуются активные центры, способные продолжать полимеризацию. Вследствие малой подвижности закрепленных на поверхности полимера растущих цепей скорость обрыва цепи уменьшается, тогда как скорость роста остается высокой из-за большой подвижности молекул мономера. Поэтому с появлением твердой фазы скорость полимеризации возрастает.

На возрастание скорости полимеризации винилхлорида влияет также способность полимера набухать в мономере. Полимеризация протекает в набухших частицах полимера, в которых скорость передвижения макрорадикалов, вероятность их столкновения и бимолекулярного обрыва цепи мала. Подвижность молекул мономера в набухших частицах и скорость роста полимерных цепей остается большой.

Описанное выше явление автокатализа при полимеризации винилхлорида в гетерогенных условиях часто называют гель-эффектом. Однако это явление при полимеризации винилхлорида не аналогично типичному гель-эффекту, наблюдаемому в тех случаях, когда образующийся полимер растворим в собственном мономере.

Свойства поливинилхлорида

Поливинилхлорид представляет собой белый порошок плотностью 1350-1460 кг/м 3 . Молекулярная масса продукта промышленных марок 30000-150000 . Степень кристалличности достигает 10%.

Поливинилхлорид характеризуется значительной полидисперсностью, возрастающей с увеличением степени превращения.

Среднечисловую молекулярную массу ‾М n (близкую по значению к среднемассовой ¯M w ) можно рассчитать по значению характеристической вязкости [η] :

На практике молекулярную массу поливинилхлорида характеризуют константой Фикентчера (К ф ) : K ф =1000k

Коэффициент k определяется по уравнению:

где η отн - относительная вязкость раствора поливинилхлорида в циклогексаноне (обычно 0,5 или 1 г полимера на 100 см 3 растворителя) .

Ниже приводится константа Фикентчера К ф , характеризующая среднюю молекулярную массу поливинилхлорида, полученного различными способами:

Приведенная вязкость (η пр ), константа Фикентчера (К ф ) и среднечисловая молекулярная масса (¯М n) поливинилхлорида связаны следующим образом:

η пр	1,80	1,98	2,20	2,44	2,70
К ф	55	60	65	70	75
М n	50 000	65 000	80 000	90000	100 000

Благодаря высокому содержанию хлора (около 56%) поливинилхлорид не воспламеняется и практически . При 130-150 °С начинается медленное, а при 170 °С более быстрое разложение поливинилхлорида, сопровождающееся выделением хлористого водорода.

Поливинилхлорид нерастворим в мономере (винилхлориде), в воде, спирте, бензине и многих других растворителях. При нагревании он растворяется в тетрагидрофуране , хлорированных углеводородах, ацетоне и др.

Поливинилхлорид обладает хорошими электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами, а также высокой стойкостью к действию сильных и слабых кислот и щелочей, смазочных масел и др.

Под действием энергетических и механических воздействий в поливинилхлориде протекают реакции дегидрохлорирования, окисления, деструкции, структурирования, ароматизации и графитизации. Основная реакция, ответственная за потерю полимером эксплуатационных свойств, - выделение НСl .

Для предотвращения разложения в поливинилхлорид вводят стабилизаторы. В качестве антиоксидантов применяют производные фенолов и производные карбамида.

При термической пластификации при 160 °С поливинилхлорид превращается в застывший блок, жесткий и прочный при комнатной температуре.

Поливинилхлорид хорошо совмещается с пластификаторами.

Поливинилхлорид широко используется в технике как антикоррозионный материал. Благодаря хорошим электроизоляционным свойствам он применяется для кабельной изоляции и для других целей.