Поливинилхлорид История, химическая структура, свойства и использование

поливинилхлорид Это полимер, промышленное использование которого начало развиваться в начале 20-го века, в частности, из-за его низкой стоимости, долговечности, стойкости, тепло- и электроизоляционной способности. Это позволило ему вытеснять металлы в многочисленных применениях и использовании.

Как следует из названия, он состоит из повторения многих винилхлоридных мономеров, образующих полимерную цепь. Как атомы хлора, так и винил повторяются в полимере n раз, поэтому его также можно назвать поливинилхлоридом (поливинилхлорид, ПВХ, на английском).

Кроме того, это формуемое соединение, поэтому его можно использовать для изготовления множества деталей разных форм и размеров. ПВХ устойчив к коррозии, в основном из-за окисления. Следовательно, нет риска в его воздействии на окружающую среду..

Отрицательным моментом является то, что долговечность ПВХ может стать причиной проблемы, поскольку накопление его отходов может стать причиной загрязнения окружающей среды, которое воздействовало на планету в течение нескольких лет..

индекс

• 1 История поливинилхлорида (ПВХ)
• 2 Химическая структура
• 3 свойства
  • 3.1 Способность задерживать огонь
  • 3.2 Долговечность
  • 3.3 Механическая устойчивость
  • 3.4 Обработка и формуемость
  • 3.5 Стойкость к химическим веществам и маслам
• 4 свойства
  • 4.1 Плотность
  • 4.2 Температура плавления
  • 4.3 Процент водопоглощения
• 5 использует
• 6 Ссылки

История поливинилхлорида (ПВХ)

В 1838 году французский физик и химик Генри В. Рено открыл поливинилхлорид. Позже немецкий ученый Евгений Бауманн (1872) выставил бутылку с винилхлоридом на солнечный свет и наблюдал появление твердого белого материала: это был поливинилхлорид.

В начале 20-го века российский ученый Иван Остромисланский и немецкий ученый из немецкой химической компании Griesheim-Elektron Франк Франк Клатте пытались найти коммерческое применение для поливинилхлорида. Они оказались разочарованы, потому что иногда полимер был жестким, а иногда хрупким.

В 1926 году Уолдо Семон, ученый, работавший в компании Б. Ф. Гудрича в Акроне, штат Огайо, создал гибкий пластик, водонепроницаемый, огнестойкий и способный связываться с металлом. Это была цель, к которой стремилась компания, и это было первое промышленное использование поливинилхлорида.

Производство полимера активизировалось во время Второй мировой войны, так как он использовался для покрытия проводки военных кораблей..

Химическая структура

Полимерная цепь поливинилхлорида показана на верхнем изображении. Черные сферы соответствуют атомам углерода, белые сферы соответствуют атомам водорода, а зеленые сферы соответствуют атомам хлора.

С этой точки зрения цепь имеет две поверхности: одну из хлора, а другую из водорода. Его трехмерное расположение наиболее легко визуализировать из мономера винилхлорида и способа, которым он образует связи с другими мономерами для создания цепи:

Здесь строка состоит из n единиц, которые заключены в скобки. Атом Cl указывает из плоскости (черный клин), хотя он также может указывать и за ним, как видно с зелеными сферами. Атомы Н ориентированы вниз и, таким же образом, могут быть проверены со структурой полимера.

Хотя цепь имеет только простые звенья, они не могут свободно вращаться из-за стерического (пространственного) препятствия для атомов Cl.. 

Почему? Потому что они очень громоздкие и не имеют достаточно места, чтобы вращаться в других направлениях. Если бы они это сделали, они бы «ударили» соседними атомами водорода..

свойства

Способность задерживать огонь

Это свойство связано с наличием хлора. Температура воспламенения ПВХ составляет 455 ° C, поэтому риск возгорания и возникновения пожара невелик.

Кроме того, тепло, выделяемое ПВХ при горении, меньше, когда оно вырабатывается полистиролом и полиэтиленом, двумя наиболее используемыми пластиковыми материалами..

долговечность

В нормальных условиях фактором, который больше всего влияет на долговечность продукта, является его устойчивость к окислению..

У ПВХ есть атомы хлора, связанные с углеродом в его цепях, что делает его более устойчивым к окислению, чем пластмассы, которые имеют только атомы углерода и водорода в своей структуре.

Проведенная Японской ассоциацией труб и фитингов из ПВХ труба ПВХ, похороненная в течение 35 лет, не показала ухудшения. Даже его прочность сопоставима с новыми трубами из ПВХ.

Механическая стабильность

ПВХ является химически стабильным материалом, который демонстрирует незначительные изменения в своей молекулярной структуре и механическом сопротивлении..

Это вязкоупругий материал с длинной цепью, подверженный деформации при постоянном воздействии внешней силы. Тем не менее, его деформация является низкой, так как он представляет собой ограничение в его молекулярной подвижности.

Обработка и формуемость

Обработка термопластичного материала зависит от его вязкости при расплавлении или расплавлении. В этих условиях вязкость ПВХ высокая, его поведение мало зависит от температуры и является стабильным. По этой причине из ПВХ можно изготавливать изделия большого размера и различной формы..

Стойкость к химическим веществам и маслам

ПВХ устойчив к воздействию кислот, щелочей и почти всех неорганических соединений. ПВХ деформируется или растворяется в ароматические углеводороды, кетоны и циклические простые эфиры, но устойчив к другим органическим растворителям, таким как алифатические углеводороды и галогенированные углеводороды. Кроме того, его устойчивость к маслам и жирам хорошая.

свойства

плотность

1,38 г / см³

Точка плавления

От 100 ºC до 260 ºC.

Процент водопоглощения

0% за 24 часа

Благодаря своему химическому составу, ПВХ может смешиваться с номерами соединений при производстве..

Затем, изменяя пластификаторы и добавки, используемые на этой стадии, можно получить различные типы ПВХ с рядом свойств, таких как гибкость, эластичность, устойчивость к ударам и предотвращение роста бактерий, среди других..

приложений

ПВХ является экономичным и универсальным материалом, который используется в строительстве, здравоохранении, электронике, автомобилях, трубах, покрытиях, мешках для крови, пластиковых пробниках, изоляции кабелей и т. Д..

Он используется во многих аспектах строительства благодаря своей прочности, устойчивости к окислению, влаге и истиранию. ПВХ идеально подходит для облицовки, для оконных рам, потолков и заборов..

Он был особенно полезен при строительстве труб, так как этот материал не подвергается коррозии, и его скорость разрыва составляет всего 1% от того, что представлено системами расплавленного металла..

Он поддерживает изменения температуры и влажности, будучи в состоянии использовать в проводке, составляющей его покрытие.

ПВХ используется в упаковке различных продуктов, таких как драже, капсулы и другие элементы медицинского назначения. Кроме того, мешки банка крови построены с прозрачным ПВХ.

Поскольку ПВХ является доступным, долговечным и водостойким, он идеально подходит для плащей, сапог и штор в ванной комнате..

ссылки

1. Wikipedia. (2018). Поливинилхлорид. Получено 1 мая 2018 г. с сайта en.wikipedia.org
2. Редакция Британской энциклопедии. (2018). Поливинилхлорид. Получено 1 мая 2018 г. по адресу: britannica.com
3. Арьен Севенстер. История ПВХ. Получено 1 мая 2018 г. с сайта pvc.org.
4. Арьен Севенстер. Физические свойства ПВХ. Получено 1 мая 2018 г. с сайта pvc.org.
5. Британская федерация пластмасс. (2018). Поливинилхлорид ПВХ. Получено 1 мая 2018 г. по адресу: bpf.co.uk
6. International Polymer Solutions Inc. Свойства поливинилхлорида (ПВХ). [PDF]. Получено 1 мая 2018 г. с сайта ipolymer.com.
7. ChemicalSafetyFacts. (2018). Поливинилхлорид Получено 1 мая 2018 г. по адресу chemicalsafetyfacts.org
8. Пол Гойетт (2018). Пластиковые трубки [Рисунок]. Получено 1 мая 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.