Polyvinylchlorid (PVC): Vlastnosti, Výroba a Všestranné Využitie vrátane Štruktúrovaných Plechov

Vinylchlorid, kľúčová zlúčenina v chemickom priemysle, má bohatú históriu a rozmanité aplikácie. Táto univerzálna chemická látka, všeobecne známa ako VCM, zohráva kľúčovú úlohu pri výrobe polyvinylchloridu (PVC), široko používaného polyméru. História vinylchloridu siaha do konca 19. storočia, keď bol prvýkrát syntetizovaný. Jeho komerčný význam sa však začal objavovať začiatkom 20. storočia s vývojom PVC.

PVC alebo polyvinylchlorid je veľmi široko používaný plast - od inštalatérstva až po oblečenie. PVC, vyrobené z vinylchloridu, je známe svojou odolnosťou, nízkou hmotnosťou a dostupnosťou. Nehrdzavie, takže dlhšie vydrží vo vlhkých prostrediach. PVC môže byť mäkké alebo pevné, čo umožňuje jeho početné využitie na celom svete. Vďaka svojej všestrannosti PVC zmenilo spôsob, akým konštruujeme, vyrábame a dokonca aj chránime.

Čo je Polyvinylchlorid (PVC)?

Polyvinylchlorid alebo PVC živica je umelý plastový polymér pozostávajúci z opakujúcich sa jednotiek vinylchloridu. Jeho chemický vzorec je (C2H3Cl)n s reťazcom atómov uhlíka, vodíka a chlóru. Táto lineárna štruktúra definuje všestranný polyvinylchlorid a určuje, ako funguje a kde sa najlepšie hodí. Pochopenie základnej štruktúry a zloženia PVC materiálov objasňuje, prečo je tak široko vyberaný pre aplikácie po celom svete.

Chemické zloženie

Každá molekula PVC sa skladá z mnohých monomérov vinylchloridu spojených v lineárnom reťazci. Opakujúca sa jednotka je C2H3Cl, pričom každý monomér prispieva k pevnosti a stabilite. Táto štruktúra umožňuje, aby bolo PVC buď pevné, alebo flexibilné, v závislosti od jeho zloženia. Vďaka chemickému zloženiu má PVC vysoký obsah chlóru, ktorý sa dá zvýšiť chlórovaním. Zvýšenie obsahu chlóru nad 67 % mení tepelné, chemické a ohňovzdorné správanie PVC. Jeho molekulárne usporiadanie ďalej zabezpečuje, že PVC pomaly horí a je odolné voči rôznym chemikáliám - čo sú užitočné vlastnosti pre rôzne aplikácie, ako sú potrubia a zdravotnícke zariadenia.

Pevná forma (uPVC)

Pevné PVC, známe ako uPVC, si zachováva svoj tvar a pod tlakom sa výrazne neohýba. Stavitelia ho používajú na výrobu okenných rámov, potrubí, stenových panelov a dverí. Jeho robustné a inertné vlastnosti z neho robia obľúbenú voľbu pre inštalatérske a kanalizačné potrubia. Pevné PVC je odolné a vydrží v skúške času aj vonku alebo vo vlhkom prostredí. Nehrdzavie ani nehnije, takže potrubia a okenné rámy vyrobené z neho zostávajú pevné roky. Táto odolnosť sa premieta do menšej údržby a menšieho počtu výmen, čo vám šetrí čas a peniaze. S pevným PVC sa stretnete vo vodovodných potrubiach, elektrických rozvodoch a dokonca aj ako podklad pre nátery podvozku automobilov.

Flexibilná forma

Flexibilné PVC sa získava z rovnakého monoméru, ale na zmäkčenie sa pridávajú zmäkčovadlá - bežne ftaláty. Tieto zmäkčovadlá tvoria veľkú časť tohto trhu, ale nie sú kovalentne viazané na polymér, takže sa môžu časom uvoľňovať. Toto mäkké PVC sa používa v izolácii drôtov, podlahách, hračkách a zhruba v štvrtine všetkých plastových zdravotníckych pomôcok - od krvných vakov až po hadičky. Je flexibilné, tvarovateľné a netoxické pre mnoho aplikácií. Nie je také tvrdé ako pevné PVC, takže sa najlepšie hodí tam, kde je mäkkosť a flexibilita dôležitejšia ako odolnosť. Flexibilné PVC sa od svojho tuhšieho súrodenca odlišuje tým, že je pohodlnejšie a poddajnejšie. Je menej vhodné na náročné úlohy alebo miesta, kde je dôležitý dlhodobý tvar.

Základné vlastnosti PVC

PVC je ľahké, s hustotou 1,3 - 1,45 g/cm³. Mäkne v rozmedzí 100 °C až 260 °C a teplota skleného prechodu je 82 °C. PVC sa ľahko premiestňuje a inštaluje, pretože je ľahké. Jeho kombinácia pevnosti, odolnosti a všestrannosti mu umožňuje slúžiť na rôzne účely, od stavebníctva cez medicínu až po spotrebné výrobky. Tieto základné vlastnosti - nízka hmotnosť, odolnosť a tepelná odolnosť - pomáhajú spotrebiteľom vybrať si správne PVC pre danú úlohu. Polyvinylchlorid je bezfarebný, bez zápachu a mäkne pri teplote 80 ºC. Odoláva alkáliám, kyselinám, etylalkoholu, benzínu a minerálnym olejom.

Ako sa vyrába PVC?

PVC alebo polyvinylchlorid začína svoju existenciu ako základný plyn nazývaný monomér vinylchloridu (VCM), ktorý sa vyrába kombináciou etylénu, chlóru a kyslíka. Tento VCM je základným stavebným kameňom všetkých PVC produktov. Jeho výrobný proces je príbehom chémie, presnosti a inovácie.

Výroba monoméru vinylchloridu (VCM)

Vinylchlorid sa vyrába predovšetkým chemickou syntézou, ktorá zahŕňa chloráciu uhľovodíkov. Proces sa zvyčajne začína etylénom, ktorý prechádza niekoľkými fázami, aby sa získal vinylchlorid. Jednou z významných metód výroby vinylchloridu je cesta EDC, kde etyléndichlorid slúži ako medzisúčiastka. Acetylénová cesta predstavuje alternatívny prístup k výrobe vinylchloridu, hoci je menej rozšírená.

Polymerizácia

PVC alebo polyvinylchlorid vzniká polymerizačným procesom. Tu sa monoméry vinylchloridu spájajú do dlhých reťazcov a vytvárajú tvrdý a praktický polymér, ktorý nazývame PVC. Väčšina PVC výrobkov - približne 80 % na celom svete - sa vyrába suspenznou polymerizáciou, kde sa monoméry zmiešajú vo vode a potom sa iniciujú procesom s voľnými radikálmi. Existuje aj emulzná polymerizácia, kde sa VCM zmieša vo vode s povrchovo aktívnymi látkami, čím sa vytvoria menšie polymérne častice. Reakcia prebieha ako emulzná polymerizácia vo vode pod tlakom v autoklávach. Ako emulgačné činidlá sa používajú alkylsulfáty alebo alkánsulfonáty, ako katalyzátory hydrogénperoxid alebo persíran draselný. Polymér sa získa vo forme emulzie, z ktorej sa tuhé PVC zráža prídavkom elektrolytov.

Zloženie (Compounding)

Po výrobe PVC polyméru sa tento často nepoužíva samostatne. Miešanie znamená, že výrobcovia posypávajú na povrch rôzne ďalšie prísady, aby zvýšili výkon flexibilných PVC aplikácií. Zmäkčovadlá, ako sú ftaláty, ho robia ohybným, čo sa týka vecí, ako sú káble alebo pršiplášte. Stabilizátory pomáhajú PVC odolávať slnečnému žiareniu a teplu a mazivá zabezpečujú jeho ľahké kĺzanie v strojoch. Spôsob, akým sa tieto prísady miešajú, mení všetko o PVC - jeho pevnosť, tepelnú odolnosť a dokonca aj farbu. Správne zloženie umožňuje použitie PVC vo všetkom od inštalatérskych prác až po lekárske tašky. Bezfarebný materiál sa vyrába v ľubovoľnej farbe, podľa dodaného zmäkčovadla je PVC pri teplote -10 ºC až -20 ºC flexibilné a pri teplote až +60 ºC zostáva tvarovo stále.

Spracovanie

Posledný kus - premena zmiešaného PVC na PVC výrobky, ktoré ľudia skutočne používajú. Továrne používajú stroje na tavenie a tvarovanie PVC rôznymi spôsobmi. Extrúzia ho lisuje do dlhých PVC rúrok alebo dosiek, zatiaľ čo vstrekovanie plastov tvaruje okenné rámy a hračky. Vyfukovanie plastov je fantastické na výrobu fliaš. Oba procesy vyžadujú presné riadenie tepla a rýchlosti, pretože nadbytok alebo nedostatok môže spôsobiť, že konečný produkt bude krehký alebo nekonzistentný. Preto sa PVC môže javiť ako tvrdá doska, flexibilná hadica alebo dokonca priehľadná fólia.

Prečo používať polyvinylchlorid?

Polyvinylchlorid alebo PVC zostáva preferovanou voľbou pre mnoho aplikácií vďaka svojej kombinácii vlastností. Tento všestranný polyvinylchlorid je lacný, ľahko sa tvaruje a je odolný voči rozbitiu, vďaka čomu je ideálny pre PVC potrubné systémy a rôzne PVC výrobky.

Trvanlivosť a odolnosť

Odolnosť PVC voči oderu a nepriaznivému počasiu patrí medzi jeho najvýznamnejšie výhody. Odoláva dažďu, slnku a škodlivým látkam, ako sú kyseliny alebo olej, takže vydrží aj vtedy, keď iné môžu rýchlo vyblednúť. To si vyžaduje menej opráv a výmen - takže sa rozsiahle projekty časom vyplatia, najmä v aplikáciách, ako sú vodovodné potrubia, okenné rámy a vonkajšie terasy. Je odolné proti starnutiu, chemikáliám, svetlu, tlaku, je pružné, priehľadné, ľahko ošetrovateľné, odolné proti opotrebovaniu. Prísady zvyšujú odolnosť PVC. Pridaním stabilizátorov alebo plnív môžu výrobcovia urobiť PVC ešte odolnejším pre úlohy, ako sú podzemné potrubia alebo lekárske hadičky.

Nákladová efektívnosť

PVC je vo väčšine aplikácií lacnejšie ako kovy alebo sklo. Táto nízka cena znamená, že stavitelia a továrne môžu rozložiť väčšiu plochu bez toho, aby premrhali rozpočet. Pre veľké projekty, ako sú kanalizačné potrubia alebo lacné bývanie, je cenová výhoda PVC ťažko prekonateľná. Jeho dlhá životnosť znamená menej opráv a výmen, čo v priebehu rokov ušetrí ešte viac peňazí. V stavebníctve voľba PVC namiesto kovu alebo dreva výrazne zníži náklady na projekt.

Chemická odolnosť a požiarna bezpečnosť

PVC sa nezhoršuje po namočení do väčšiny kyselín, zásad alebo olejov. Vďaka tomu je predvoleným materiálom pre chemické nádrže, laboratórne stoly a potrubia, ktorými sa prenášajú žieravé kvapaliny. V továrňach táto vlastnosť chráni pracovníkov, pretože PVC potrubia sú menej náchylné na presakovanie alebo prasknutie. Mnoho laboratórií a potravinárskych závodov používa PVC na povrchy a skladovanie, pretože nereaguje s bežnými čistiacimi prostriedkami ani priemyselnými chemikáliami. Ďalšou výhodou je požiarna bezpečnosť - PVC nie je ľahko zapáliteľný plameň, takže spomaľuje šírenie v budovách. Polyvinylchlorid je nehorľavý a dokonale izoluje elektrický prúd, svetlo a zvuk.

Využitie PVC v praxi

Polyvinylchlorid alebo PVC sa objavuje v nespočetných oblastiach každodenného života. Jeho kombinácia odolnosti, dostupnosti a všestrannosti z neho urobila základný prvok pre PVC výrobky vrátane tovaru v domácnostiach, zdravotníckych zariadeniach a pracovných priestoroch.

Profily

Profily sú jednou z najväčších oblastí spotreby PVC. V rozvinutých krajinách je podiel plastových dverí a okien na vysokej úrovni, napríklad 50% v Nemecku, 56% vo Francúzsku a 45% v Spojených štátoch. Dvere a okná sú vyrobené z tvrdých a heterogénnych materiálov.

Potrubné materiály z PVC

Medzi mnohými PVC produktmi je PVC druhá najväčšia spotrebiteľská oblasť, čo predstavuje približne 20% jej spotreby. PVC rúry boli vyvinuté skôr ako PE potrubia a potrubia PP, s mnohými odrodami, vynikajúcim výkonom, širokým aplikačným rozsahom a dôležitou pozíciou na trhu. Používa sa na výrobu potrubí, sietí a na obkladanie vnútorných stien nádrží pre chemický priemysel.

Polyvinylchloridový film

Spotreba PVC v oblasti PVC filmu je treťou, čo predstavuje približne 10%. Po zmiešaní PVC s prísadami a plastifikovaných, priehľadných alebo farebných filmov určenej hrúbky môžu byť vytvorené pomocou troch alebo štyroch valčekov kalandrového mechanizmu. Môžete tiež rezať, zahrievať a spracovávať obalové vrecká, plášte do dažďa, obrusy, záclony, nafukovacie hračky atď. Široko transparentná fólia môže byť použitá pre skleníky, plastové skleníky a geomembrány. Vlastnosti obojstranne roztiahnutej tenkej vrstvy, ktorá je vystavená tepelnému kontrakcii, sa môžu používať v balení na zmršťovanie.

PVC tvrdé materiály a platne

Pridaný k PVC stabilizátorom, mazivom a obalom, po zmiešaní s extrudérom môže vytláčať množstvo kalibrových rúrok, špeciálnych rúrok, vlnitej rúry, ktoré sa používajú na potrubie, potrubie pitnej vody, plášť drôtu alebo lakťová opierka. Valcovaný plech môže byť vyrobený z tvrdého listu rôznej hrúbky prekrývajúcim lisovaním za tepla. Doska sa dá narezať do požadovaného tvaru a potom sa zvára teplým vzduchom PVC elektródou do nádrží, vzduchových kanálov a kontajnerov, ktoré sú odolné proti chemickej korózii.

Všeobecné výrobky z mäkkého PVC

Extrudér môže byť pretláčaný do hadíc, káblov, drôtov atď. Plastové sandále, podrážky, papuče, hračky a autodoplnky môžu byť vyrobené vstrekovacím strojom.

Obalové materiály z PVC

Výrobky z PVC sa používajú hlavne na balenie obalov, fólií a tvrdých fólií. PVC kontajner vyrába hlavne minerálnu vodu, nápoje, kozmetické fľaše a tiež používa na balenie rafinovaného oleja. PVC fólia môže byť použitá na extrúziu lacných laminovaných výrobkov spolu s inými polymérmi, rovnako ako na priehľadné výrobky s dobrými bariérovými vlastnosťami. PVC fólia môže byť tiež použitá na stretnutie alebo teplom zmrštiteľné balenie matracov, kusov handričiek, hračiek a priemyselného tovaru. Hračky, lieky a elektroniku balia do priehľadných obalov, aby spotrebitelia vedeli, čo kupujú. PVC obal je pevný, takže výrobky zostávajú počas prepravy bezpečné.

PVC doska a podlaha

Obloženie z PVC sa používa hlavne na výmenu hliníkových obkladov. V PVC dlažbe okrem časti PVC živice sú zvyškom komponentov aj recyklovaný materiál, lepidlo, plnivo a ďalšie komponenty, ktoré sa používajú hlavne v oblasti terminálu letiska a na iných miestach tvrdého podkladu. Pokrýva steny a podlahy, čím znižuje prievan a pomáha udržiavať teplo alebo chlad v budovách.

Spotrebný tovar z PVC na denné použitie

Batožinové tašky sú tradičné výrobky vyrobené z PVC, ktoré sa používajú na výrobu všetkých druhov imitácie kože, ktoré sa používajú na batožinové tašky, športové výrobky, ako sú basketbal, futbal a futbal. Môže sa použiť aj na výrobu pásov pre uniformy a špeciálne ochranné pomôcky. Polyvinylchloridové látky na oblečenie sú všeobecne absorbčné (nie je potrebné ich potahovať), ako sú plášte do dažďa, detské nohavice, kožené bundy a topánky. Polyvinylchlorid (PVC) sa používa v mnohých športových zábavách, ako sú hračky, hudba a športové potreby, hračky z PVC a športový tovar, vzhľadom na nízke výrobné náklady, ľahkú tvarovú úpravu a výhodu.

PVC potiahnuté výrobky

Podklad z umelej kože je použiť PVC zmätený na látku alebo papier, a potom v plasticizing a nad 100 ℃. PVC a pomocné látky môžu byť tiež najprv stlačené do filmu a potom spojené so substrátom. Neupravená umelá koža je priamo valcovaná kalandrom do určitej hrúbky jemnej tenkej vrstvy a potom vyrazená vzorom. Umelá koža môže byť použitá na výrobu kožených puzdier, tašiek, obalov kníh, pohoviek a automobilových vankúšov, ako aj podlahovej kože na stavbu dlažobných materiálov.

PVC penové produkty

Pri zmiešaní s mäkkým PVC pridajte správne množstvo penotvorného činidla na výrobu fóliového materiálu. Po napenení sa tvaruje do penového plastu, ktorý sa môže použiť ako penové papuče, sandále, stielka a nárazuvzdorný obalový materiál. Môže sa použiť aj ako nový typ stavebného materiálu, ktorý môže nahradiť drevo.

PVC transparentný listový materiál

PVC pridáva modifikátor rázovej húževnatosti a stabilizátor organických zlúčenín pomocou zmiešavania, zmäkčovania, stlačenia a stáva sa priehľadným fóliovým materiálom. Môže byť vyrobený do tenkostennej priehľadnej nádoby alebo použitý vo vákuových blistrových obaloch tvárnením za tepla. Ide o vynikajúci obalový materiál a dekoratívny materiál.

Paradox PVC: Výzvy a environmentálny dopad

Polyvinylchlorid alebo PVC je všestranný termoplastický polymér, ktorý je stredobodom paradoxu. Jeho odolnosť z neho robí obľúbenú voľbu v stavebných materiáloch, ako sú PVC potrubia a káble, no v závislosti od prostredia sa môže zvláštnym spôsobom degradovať. Výroba a likvidácia PVC výrobkov predstavuje nebezpečenstvo, ktoré je ťažké odstrániť.

Nebezpečenstvá pri výrobe a likvidácii

• Emisie jedovatých plynov, ako sú dioxíny a furány.
• Expozícia pracovníkov monoméru vinylchloridu, karcinogénu.
• Úniky a rozliatia chemikálií vo výrobných závodoch.
• Nebezpečenstvo tepla a tlaku pri spracovaní.

Počas výrobného procesu PVC materiálov sa uvoľňujú toxické chemikálie, ako sú dioxíny, ktoré sa spájajú s rakovinou a inými zdravotnými problémami. Pracovníci, ktorí pracujú so surovou PVC živicou alebo chemikáliami, ktoré ju vyrábajú, čelia veľmi reálnym rizikám, od vdýchnutia výparov až po priamy kontakt s pokožkou. Vinylchlorid tiež pridáva k bezpečnosti. Monomér vinylchloridu bol začiatkom 70. rokov 20. storočia spájaný s rakovinou u továrenských robotníkov, takže bezpečnostné kontroly sú dnes prísne. Na ochranu pracovníkov a zníženie týchto rizík potrebujeme bezpečnostné pravidlá, ako je dobré prúdenie vzduchu a ochranné pomôcky.

Vplyv na životný cyklus a problémy s likvidáciou

PVC pretrváva. Vďaka tomu je skvelé na vodovodné potrubia alebo okenné rámy, ale znamená to, že staré PVC rýchlo nezmizne. Keď sa PVC rozloží, môže sa z neho odlupovať malé kúsky - mikroplasty - ktoré pristanú v riekach a oceánoch. Tieto kúsky môžu byť požité rybami a inými voľne žijúcimi zvieratami, čo vedie k poškodeniu, ktoré sa šíri v potravinovom reťazci. Navyše, zmes chemikálií a zmäkčovadiel v PVC sťažuje jeho recykláciu. Hoci PVC môže prežiť desaťročia, výskum ukazuje, že môže strácať hmotnosť a fragmentovať sa v oblastiach, napríklad pri kontakte s prostredím s nízkym obsahom vzduchu. Test trvajúci 45 dní ukázal, že molekulová hmotnosť PVC sa môže znížiť o 10 %. Je ťažké eliminovať PVC odpad, spálite ho a uvoľní toxické plyny, vyhoďte ho na skládky a zostane tam navždy. Recyklácia PVC je náročná kvôli pridaným chemikáliám a vo väčšine prípadov je zložitejšia.

tags: #pvc #plech #so #strukturou