Поливинилхлорид

Вс, 11/02/2014 - 22:09

Этот скромный белый порошок и есть ПВХ – основа массы бытовых изделий

Оконно-дверной профиль – основное направление применения ПВХ

Изоленты и кабельные экструдаты – сфера широчайшего применения ПВХ

ПВХ также нашел себя в качестве искусственной кожи, тюбиков и пластиковых карточек

Дубайский аэропорт – крыша из ПВХ-мембран



Поливинилхлориду уже почти 200 лет, т.е. он старше полиэтилена, полипропилена и прочих наиболее популярных полимеров. Но в отличие от резины, которая в виде первых примитивных каучуков использовалась в быту еще в 19 веке, ПВХ был надолго забыт. Вплоть до послевоенных времен белый инертный полимерный материал не находил широкого применения.

История ПВХ и его применения

Впервые поливинилхлорид был получен в лабораторных условиях в 1835 году французским горным инженером-химиком Анри Виктором Реньо. Реньо, получивший раствор винилхлорида, случайно обнаружил, что со временем в нем образовался белый порошок. Ученый провел с порошком различные опыты, но не получил интересных результатов (ведь ПВХ очень инертен, за что его сейчас и ценят), и пионер полимерного синтеза утратил интерес к случайно открытому им веществу. Спустя почти полвека, в 1878 г., продукт полимеризации винилхлорида впервые был исследован более подробно, но лишь в 1913 году немецкий ученый Фриц Клатте получил первый патент на производство ПВХ. Клатте и считается основоположником промышленного производства ПВХ. Предполагалось использовать трудновоспламеняемый поливинилхлорид вместо вошедшего тогда в моду (одного из первых) тоннажного полимера — целлулоида. Из-за войны начавшееся было производство ПВХ было приостановлено.
Таким образом, ПВХ оказался первым из базовых синтетических полимеров и покрытий. Я говорю «синтетических», поскольку полимеризуемые смолы, лаки и краски из природных компонентов были известны, наверно, еще предкам древних египтян.

В 30-е годы, уже в гитлеровской Германии, к идее масштабного производства ПВХ вернулись — вермахт требовал все больше искусственной кожи, покрытий и полимерных изделий. Параллельно производство ПВХ началось в США, Англии и СССР. И после окончания Второй мировой войны поливинилхлорид стал самым массовым материалом для изготовления труб, профилей, покрытий для пола, пленок, кабельной изоляции и множества других пластмассовых изделий.
Германия оставалась лидером внедрения ПВХ и после войны. Так, в 1954 году фирмой Trocal были впервые запущены в серийное производство оконные профили из ПВХ-пластика. До конца 90-х гг. это был элитный продукт, намного более дорогой, чем деревянные окна. И лишь в последнее 10-летие ПВХ-профиль превратился в эконом-продукт, который может позволить любая семья или бюджетная организация.

Очень модным оказался ПВХ для изготовления предков DVD-дисков — грампластинок. Более полувека «виниловые» пластинки были популярнейшим товаром, однако в новом веке не нашли себя и (подобно тетрадкам в ПВХ-обложках) стали редкостью.

С 70-80-х годов XX в. активно пошло развитие производств искусственной кожи, достигшее совершенства (т.е. искусственную кожу стало трудно отличить от настоящей) к 90-м годам. Лидерами этого направления можно считать «азиатских тигров» — прежде всего Японию и Южную Корею. В СССР искусственная кожа также выпускалась, и, несмотря на постоянные нападки тогдашних ТВ и прессы на нашу «легонькую промышленность», она была неплохого качества. Так, ПВХ-сумки с нехитрыми логотипами типа Олимпийского Мишки, московского Кремля или колец и по сей день верно служат нашим бабушкам и дедушкам, а иногда и их внукам (когда те соизволят заехать на дачу отдохнуть). До сих пор можно встретить и исписанные тетради в дермантиновом переплете, которые были сняты с производства практически вместе с крушением Союза. Но, в отличие от других изделий XX в., искусственная кожа не ушла в прошлое с появлением цифровых и нанотехнологий и продолжает совершенствоваться. Вид «виниловой» кожи очень разнообразен — от блестящей яркой обшивки дамских сумок до неотличимой имитации кожи настоящей. ПВХ-пленки остаются популярным материалом для переплета книг.
Новое дыхание в XXI веке получили технологии производства изолент.

На смену старым, жестковатым и моноцветным (синие или черные) пришли модифицированные высокопластичные разноцветные ленты. Достоинства виниловой изоленты быстро оценили кабельщики (ранее страдавшие от постоянной деструкции изоляции и даже поедания ее крысами). Теперь производство кабельных ПВХ-пластикатов считается одним из наиболее значимых применений полимера.

Автопром увлекся ПВХ-покрытиями на заре своего триумфа — в 50-70-е гг. — помните «Волги-21» с дермантиновой обшивкой и креслами? Автомодники и сейчас обожают тюнинг «под кожу», обтягивая все что можно симпатичным кожзаменителем. Но затем автопром стал плавно переходить на заменители — лавсановые или поролоновые сиденья, АБС-обивку и др. Причина лежит на поверхности — при пожаре пассажир гарантированно отравлялся соляной кислотой и еще более токсичными хлорпроизводными пиролиза ПВХ-изделий. Но до сих пор ПВХ остается вторым по популярности автополимером (после полипропилена). Так, в Западной Европе каждый новый автомобиль содержит порядка 15-20 кг ПВХ, что соответствует примерно 1 млрд. долл/год, а в целом по миру — до 3 млрд. долл/год. Известно, что использование ПВХ приводит к продлению срока жизни авто в 1,5 и более раза — до 16-18 лет вместо 10 лет.

В медицине ПВХ нашел широчайшее применение, причем был одобрен самыми требовательными контролирующими организациями (в т.ч. европейскими). ПВХ-изделия легко стерилизуются, устойчивы к реактивам и жидкостям, биосовместимы и могут быть как жесткими (стеклообразными), так и резиноподобными. При этом они дешевы, что обусловило замену ими стеклянных, металлосплавных и деревянных медизделий.

Строительство принимает от ½ до ¾ производимого ПВХ. Так, в ЕС в этой отрасли используется ½ всего ПВХ, в США — 60%, а общемировой показатель — 70%. Помимо всех преимуществ ПВХ в стойкости и прочности, этот материал зарекомендовал себя в плане долговечности — срок службы строительных ПВХ-изделий составляет не менее 50 лет, поэтому его используют для долговременных строений. При этом ПВХ дешевле традиционных материалов (дерева и др.), а ПВХ-изделия намного легче металлических аналогов. Правда, в последнее время все сильнее слышны голоса против использования этого полимера наряду с другими популярными (полиуретана и полиформальдегидов) из-за опасений выделения очень токсичных испарений при терморазложении (а от пожаров и перегревов ни одно здание не застраховано).

В 90-е годы мир увлекся ПВХ-бутылями — уж очень они были инертными к пищевым продуктам и симпатичными на вид. Но все та же беда ПВХ — разложение при термообработке, а также наступление ПЭ и ПЭТ — вытеснили его из этой многотоннажной ниши. Зато в трубной отрасли его оценили по достоинству. В мире (но не в СНГ) почти половина ПВХ идет именно на изготовление труб и еще порядка 7% — на изоляцию (а это те же трубы) для кабельной продукции. Правда, водные и дренажные ПВХ-трубы очень популярны лишь в бедной Азии: в Европе после долгого периода увлечения от них стали отказываться по экологическим соображениям. Видимо, эти же мотивы стали причиной отсутствия ПВХ в трубных стандартах СССР-СНГ (советские стандарты часто были более строгими, чем европейские).

Сейчас ПВХ применяется в 10-25 сферах и отраслях, а область его применения насчитывает свыше 3000 видов изделий и материалов.

Физика и химия полимера

Поливинилхлорид (ПВХ, [-CH2-CHCl-]n) — продукт полимеризации газа — винилхлорида. ПВХ можно назвать также хлорпроизводным поливинилового спирта, и его можно считать хлорированным полиэтиленом. Но ни из того, ни из другого его не получают. Его синтезируют из низкомолекулярных продуктов — этилена и хлора, получая тот самый винилхлоридный газ-мономер (сокращение — ВХМ). ПВХ прочен, долговечен, эстетичен, технологичен и до последнего времени был сравнительно недорог. Он отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, кислотам и растворителям, облучению. Соответственно он очень атмосферостоек — его срок службы оценивают не менее чем 40-50 лет. Он не горит на воздухе, но разлагается, причем с выделением вредной соляной кислоты (что и ставят ему в вину экологи). Он также обладает малой морозостойкостью (-15°C) и не слишком высокой нагревостойкостью (+65°C). Это пластмасса (в исходном виде порошок белого цвета), и за свою более чем 100-летнюю историю полимер приобрел немало торговых прозвищ — полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик.

Современное применение

Основное потребление ПВХ в странах СНГ связано с изготовлением стройматериалов и профилей, в том числе оконных, дверных, «вагонки», сайдинга, плинтусов. По опросам «ОКНА Медиа», 2/3 россиян нуждаются в замене старых окон на новые энергоэкономные. По данным «Полимеры-Деньги», на ПВХ-конструкции приходится 80% рынка светопрозрачных конструкций России (еще 11% — алюмоконструкции и 9% — деревянные). Учитывая, что несмотря на все перестройки и реформы россиян все еще намного больше 100 миллионов, речь идет о многомиллионных перспективах для ПВХ.

В значительной мере ПВХ идет в производство кабельных изоляторов (кабель-пластикатов), а также пленок и листов. В очень незначительном количестве ПВХ потребляется для производства труб (в отличие от мировой тенденции) и пищевой упаковки. На всех этих направлениях в конце 2008 и особенно 2009 гг. был заметный спад.
В новом веке начался бум потребления ПВХ-мембран. Старт этому был дан, кстати, не на Западе, а в странах соцлагеря — а именно чехословацкой фирмой FATRA еще в 1950 г., когда появились первые ПВХ-мембраны для строительства. Сейчас в ПВХ-мембраны «одеваются» многие административные здания ЕС и Ближнего Востока. Правда, новые типы мембран, по оценкам специалистов LyondellBasell, имеют несколько недостатков, по сравнению с битумными. Главный — повышенные расходы на транспортировку (в 2-3 раза выше, чем для битумных СМ). Также полимерные СМ более ломки, и к тому же они пока не проверены временем — например, теоретически, могут осыпаться или выгибаться лет через 30. Вместе с тем они соответствуют более жестким требованиям по пожаро-, тепло- и химстойкости. Так, по новым западным стандартам, СМ должны легко выдерживать температуру выше точки кипения воды (до 120оС), быть водостойкими (особенно для водных конструкций) и пожаробезопасными (по стандартам eNV 1187, CeN ts 1187 и стандарту eN 13501-5). Последнее означает, что они должны выдержать получасовое воздействие пламени! Свои требования предъявляют и экологические службы.

ПВХ нашел применение в производстве пищевых, медицинских и химических шлангов. Для этого используется прозрачный пластифицированный ПВХ, который скорее похож на силикон или полиуретан.

Другие материалы рубрики


  • ...Остановимся чуть детальнее на последнем определении понятия «химический элемент». Периодические попытки дать более полное (или правильное) определение понятия «элемент» вновь привели к тому, что толкование этого определения произведено через то, что растолковывается. Еще раз обратимся к формулировке: «Химический элемент – тип атомов, имеющих …. элемента». Это равносильно следующему: «человек – живое существо, обладающее свойствами человека». Безусловно, это неправильно. Кроме того, если есть тип атомов, что тогда может подразумеваться под видом атомов? А такое смешение понятий имеет место быть. Согласитесь, различие должно существовать, но путаница в точной науке недопустима...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Химический элемент XVIII века коренным образом отличался от элемента древности и средних веков. Одним из первых, кто более глубоко подошел к проблеме элементов, был М.В. Ломоносов, который ввел понятие о «начале», отличающемся от простого тела. Это «начало» он пояснял так: «Через химию известно, что в киновари есть ртуть…, однако в киновари ртути ни сквозь самые лучшие микроскопы видеть нельзя; но всегда в них тот же вид кажется». И далее: «В киновари имеется «начало» ртуть, но нет простого тела, металла ртути как такового». Это «начало» теперь называется элементом. Химический элемент не есть простое тело. В 1741 г. ученый формулирует первый постулат — элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших тел и различных между собой. Однако найти разницу между элементом и атомом он так и не смог. Сложной задачей это оказалось и для последующих поколений химиков, в чем мы далее убедимся.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Белое и пушистое всегда воспринимается как что-то хорошее. Если оно еще и полезное, интерес к нему возрастает. И еще интереснее, когда вещество состоит из особо мелких частиц, свойства которых непохожи на свойства таких же частиц, но больших. Этим и определяется незатухающий интерес к сравнительно новому виду порошков — нанодисперсным кремнийоксидам — нанокремнеземам.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В независимости от половой принадлежности, места жительства и социального статуса, причиной смерти подавляющего числа людей после окончания периода активного роста становятся, как правило, одни и те же болезни. По данным ВОЗ, это сердечно-сосудистые болезни (инсульты, инфаркты), онкологические и связанные с нарушением и ослаблением иммунитета. И хотя причины естественного ухода из жизни у всех людей одинаковы, величина жизненного пути у каждого из нас может существенно отличаться, очень сильно завися от внутренних факторов, порождаемых факторами внешними.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Один из главных претендентов на «мировое господство», который наверняка вскоре потеснит полиолефины в потреблении — поликарбонат (ПК). Этот «юноша» полимерной отрасли появился недавно (в конце 20 века). Но претендует ни много ни мало на роль… заменителя оконного, авто- и прочего стекла! Данная ниша в середине прошлого века вроде бы нашла своего героя — полиметилметакрилат.
    Но не все так просто. ПММА, ПА и другие полиакрилаты (посложнее и подороже) обнаружили «маленький, но ужасный» недостаток: они очень быстро царапались и мутнели в нормальных условиях. На волне ажиотажа по замене оконного стекла на ПММА было поставлено немало плексигласовых окон, автовставок и приборных крышек. Ну и где они сейчас? В лучшем случае доживают свое в зданиях «времен Брежнева и позднего СССР» — исцарапанные, изборожденные «трещинами серебра» ...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ПЭТ — тара. Пластиковые бутылки. Этот предмет настолько прочно вошел в наш обиход, что без него невозможно представить нашу жизнь. Ведь массовое распространение пластиковая бутылка на постсоветском пространстве приобрела не так давно. Когда бутылка была еще сравнительным дефицитом — она встречалась только как тара для напитков или бытовой химии. Пластиковая бутылка была диковинкой.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Плавленым сырком традиционно называют у нас плавленый сыр. Уменьшительно-ласкательный суффикс словно подчеркивает, что он младший брат обычного твердого сыра. Так ли это и чем он похож на сыр обычный, чем от него отличается и что такое плавленый сыр вообще? Как он изменился в последние годы и все ли плавленые сыры стоит называть сырами? Какие странные компоненты в них можно найти и как выбрать «правильный» плавленый сырок?
    Полка с плавлеными сырами в хорошем магазине выглядит так, будто на ней выставлены не продукты, а игрушки. Этикетки всегда яркие, цепляющие глаз. А формы?! Пожалуй, нет другого продукта, который бы выпускался в столь разных упаковках.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Чтобы понять, чем замечательны нановолокна, разберемся сначала с обычными углеродными нитями. Все углеродные волокна можно разделить на несколько типов в зависимости от того, как и из чего они сделаны (рис. 1). (Впрочем, сейчас более принято их классифицировать по механическим свойствам.)
    Самый очевидный способ производства — обугливание натура

    льного или синтетического текстильного волокна без доступа воздуха. Так можно обработать лен, хлопок и нейлон, однако в практику вошли углеродные волокна на основе вискозы и полиакрилонитрила (ПАН). ПАНволокна — абсолютные лидеры, их доля в мировом производстве составляет 80%. Их толщина, естественно, примерно равна толщине исходного текстильного волокна (около 35 мкм), а свойства зависят в первую очередь от параметров обугливания, которое происходит в несколько этапов и завершается отжигом в вакууме или атмосфере инертного газа при 2000-30000С.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Алмаз (англ. diamond; нім. diamant) — минерал класса самородных неметаллов, ценился во все времена и у всех народов. Каждая из древних цивилизаций награждала его своим именем. Греки называли его «адамас» или «адамантос» (непобедимый); римляне — «диамонд»; арабы — «алмас» (наитвердейший); древние евреи — «шамир»; индусы — «фарий». Английское название diamond происходит от латинского слова adamantem и его распространенной формы adiamentem. В русском языке арабское название «алмаз» было окончательно утверждено Афанасием Никитиным («Хождение за три моря», 1466-1472 г.г.). В украинском языке закрепилось древнеримско-греческое имя камня — «адамант», упоминаемое еще в 1705 г. в лекции «Про камені та геми» Прокоповича Феофана.
    Впервые алмазы были обнаружены в россыпях в Индии еще до нашей эры (5000 лет назад) и разрабатывались на протяжении многих веков. Легендарные копи Голконды дали миру почти все известные с древнейших времен алмазы, такие как «Кохинур», «Шах», «Орлов» и другие. К XVIII веку индийские копи истощились, однако вскоре новые месторождения были обнаружены на всех континентах, давая пищу все новым легендам и фактам.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6