|
|
Продукция
Поливинилхлорид представляет собой термопластичный синтетический полимер. Это - продукт полимеризации винилхлорида. Отсюда и название. Поливинилхлорид является достаточно твёрдым. Цвет материала – белый. Реализуется он в виде порошка, где размер каждой частицы колеблется от 100 до 200 мкм. Поливинилхлоридный порошок прекрасно перерабатывается и обладает высоким уровнем сыпучести. На основе данного материала получаются как жесткие, так и мягкие пластмассы, иначе именуемые винипластом и пластикатом. Кроме того, поливинилхлорид является основой для пластизолей и поливинилхлоридного волокна. Жесткие пластмассы (винипласт) используются чаще всего в виде погонажа, труб и профилей. А вот пластикат задействуется при изготовлении клеенок, различных шлангов, плёнок и линолеума. Как правило, на российском рынке поливилхлорид обозначается аббревиатурой ПВХ. Реже -
PVC и его разновидности - PVC-U, RPVC, UPVC или U-PVC (непластифицированный поливинилхлорид), PVC-P или FPVC (пластифицированный поливинилхлорид), HMW PVC (высокомолекулярный поливинилхлорид), CPVC, PVCC или PVC-C (хлорированный поливинилхлорид). Отечественный поливинилхлорид (эмульсионный) изготавливается в полном соответствии с ГОСТ 14039-78. Его обозначения следующие:
- Е (эмульсионная);
- П (для пастообразующих марок);
- первые две цифры – нижний предел диапазона, а также константа Фиктечер К;
- третья цифра – уровень насыпной плотности;
- 0 – отсутствие нормированности;
- 5 – уровень, колеблющийся в пределах 0,45-0,60 г/см3;
- четвёртая цифра – уровень остатка на сите № 0063
- 2 – уровень не более 10%;
- М – переработка пластифицированных материалов и изделий;
- Ж – переработка жестких изделий;
- С – переработка материалов посредством пасты со средним уровнем вязкости.
При обозначении разновидности после марки эмульсионного наименования поливинилхлорида следует сорт, а также ГОСТ. Вот пример одного из таких обозначений: ПВХ-Е-7050-М, сорт высший ГОСТ 14039-78. Таковой обозначает эмульсионный поливинилхлорид, который был изготовлен способом полимеризации, уровень К – 70-73, насыпная плотность - 0,45-0,60 г/см3, ненормированный остаток на сите с сеткой 0063, для переработки в изделия высшего сорта, пластифицированные. Другой пример: ПВХ-ЕП-6602-С, сорт 1 ГОСТ 14039-78. Расшифровка следующая: это – поливинилхлорид, изготовленный посредством эмульсионной полимеризации. Уровень К – 66-69, ненормировання насыпная плотность. Остаток на сите – 5%. Сорт первый, для переработки через пасты средней вязкости.
Суспензионный поливинилхлорид изготавливается в соответствии с ГОСТ 14332-78. Он представляет собой продукт, который был получен в результате суспензионной полимеризации. Он состоит из самого ПВХ и следующих определений:
Способ полимеризации – суспензионный (С);
Уровень нижнего предела величины Фикентчера К. Он характеризует общую молекулярную массу К. Обозначается первыми двумя цифрами;
Показатель уровня насыпной плотности. Единица измерения - г/см3. Этот уровень обозначается третьей цифрой. 0 – отсутствие данных. 1 – от 0,30 до 0,40; 2 – от 0,35 до 0,45; 3 – от 0,40 до 0,50; 4 – от 0,40 до 0,65; 5 – от 0,45 до 0,55: 6 – от 0,50 до 0,60; 7 – от 0,55 до 0,65; 8 – от 0,60 до 0,70, и 9 – уровень более 0,65.
Показатель уровня остатка после просева с сеткой № 063. Обозначается в процентном соотношении. На письме обозначается четвёртой цифрой. Уровни следующие: 0 – полное отсутствие данных; 1 – от сотых процента до 1; 2 – от 1 до 10; 3 – от 5 до 20; 4 – от 10 до 50; 5 – от 30 до 70; 6 – от 50 до 90; 7 – от 70 до 100; 8 – от 80 до 100; 9 – от 90 до 100.
Уровень применяемости суспензионного поливинилхлорида. Обозначения следующие: Ж – переработка при отсутствии пластификаторов для изделий с повышенным уровнем жесткости; М – переработка с пластификаторами; У – возможность переработки как с пластификаторами, так и без них. Уровень жесткости – полужесткий, жесткий или пластифицированный. Следующим после обозначения марки следует сорт и ГОСТ. Обозначение суспензионного поливинилхлорида имеет следующий вид: ПВХ-С-7059-М ГОСТ 14332-78. В данном примере говорится о суспензионной полимеризации, где уровень величины К колеблется от 70 до 73, насыпная плотность равна 0,45-0,55 г/см3, остаток после просева равен 90%. Расчет – на пластифицированные изделия.
Отечественный поливинилхлоридный пластикат, который получается в результате переработки соответствующей композиции по ГОСТ 5960-72, и который предназначен для изоляции кабелей и проводов, имеет следующие условные обозначения:
Первые две буквы обозначают тип пластиката – И (изоляционный) и ИО (изоляционный для оболочек). Две цифры в самом начале определяют уровень морозостойкости самого пластиката. Следующие две цифры обозначают порядок и величину удельного сопротивления при 20 градусах.
Пластикат для оболочек (на письме – О) обладает своей спецификой обозначений. Так, первая буква указывает на тип пластиката, а две следующие цифры обозначают уровень его морозостойкости.
ИТ-105 – изоляционный термостойкий пластикат. Обозначение его состоит из букв, которые говорят о типе пластиката, а также цифр, обозначающих пороговый уровень рабочей температуры пластиката.
ОМБ-60 – условное обозначение такого типа пластиката, который предназначен для маслостойких и бензостойких оболочек. Обозначение же пластиката, рассчитанного на оболочки с низким уровнем миграции пластификатора – ОНМ-50; с низким запахом – ОНЗ-40. Также в условном обозначении указывается рецептура, сорт и цвет пластиката. Вот как будет выглядеть обозначение пластиката для маслостойких и бензостойких оболочек с рецептурой М 317 чёрного цвета: ОМБ-60, чёрный, рецептура М317, ГОСТ5960-72;
Пример обозначения изоляционного термостойкого пластиката марки ИТ-105 с верхним пороговым уровнем температуры 105 градусов, рецептурой Т-50, сорт высший: ИТ-105, неокрашенный, рецептура Т-50, высшего сорта ГОСТ 5960-72. Химическая формула поливинилхлорида - СН2–СНСl. Во время полимеризации формируются линейные макромолекулы, элементарное звено которых имеет форму плоского зигзага. Степень разветвленности молекул колеблется на отметки 2-5 на тысячу атомов углерода. Связь элементарных звеньев между собой позволяет сформировать несколько вариантом построение самой цепи молекул. На практике это приводит к синдиотактичности, то есть к малой регулярности макромолекул, в каждой из которых формируется несколько вариантов связей между элементарными звеньями. В промышленных образцах по этой причине отсутствует высокий уровень кристалличности, ведь регулярная последовательность элементарных звеньев не формируется.
Сам по себе поливинилхлорид славится высоким уровнем полидисперсности, то есть молекулярно-массовым распределением. Возможные колебания разных фракций полимера могут превышать исходный уровень в десятки раз – от 100 до 2500. По этой причине массу молекул поливинилхлорида определяют не ее числовым значением, а показывают в виде константы Фикентчера Кф, выявление которой осуществляется по следующему урванению:
Кф= 1000*k
lg ηотн = [(75k2С)/(1+1,5kС)] + kС. ηотн здесь – уровень относительной вязкости при температуре в 25°С. С в уравнении обозначает степень концентрации поливинилхлорида. Обычно это уровень от 0,5 до 1 на сто миллилитров растворителя. В роли последнего чаще всего выступает дихлорэтан или циклогексанон. При этом величина Кф является постоянной практически во всех случаях, когда речь идёт о растворах поливинилхлорида с разным уровнем концентрации. Она не слишком зависима от температуры, хотя сильно изменяется в зависимости от растворителя.
Поливинилхлорид благодаря своим качествам является устойчивым к губительному воздействию кислот, растворов солей, влаги, щелочей, бензина, жиров, керосина, спиртов, промышленных газов (того же NO2, Cl2). При этом он нерастворим даже в собственном мономере. Частично растворяется в ацетоне, бензоле. Полностью растворяется в циклогексаноне, нитробензоле, дихлорэтане. Для организма человека является полностью безвредным веществом.
Поливинилхлорид в своём чистом виде является роговидным материалом, который достаточно трудно поддаётся переработке. Для того чтобы процесс переработки осуществлялся легче, его, как правило, смешивают с разными пластификаторами. Конечный продукт по своим свойствам может обладать разным уровнем жесткости. Этот показатель зависит от процента добавленного пластификатора, максимальный уровень которого не превышает отметку в 30%.
Продукты с высоким показателем жесткости, изготовленные на основе поливинилхлорида, именуются винипластами. Это жесткий ПВХ, уровень механической прочности которого достаточно высокий, равно как и показатели химической устойчивости и защиты от воды. Также винипласт обладает высокими диэлектрическими показателями.
Основные характеристики винипласта следующие:
Плотность варьируется от 1,35 до 1,43 г/см3.
Прочность – от 60 до 160 Мпа.
Прочность при изгибах (статических) – 70-120 Мпа.
Уровень удлинения – 5-40%.
Теплопроводность - от 0,16 до 0,19 Вт/ (м·К).
Твердость - от 110 до 160 МПа (уровень Бринелля).
Удельная теплоемкость от 1,05 до 2,14 кДж/ (кг · К).
Электрическая прочность ( уровень измерения – на 20 °C) – от 15 до 35 МВ/м.
Уровень поглощения воды за 24 ч (при условии 20 °C) – не более 0,1 %.
Ударная вязкость для 4 мм пластин с надрезом - от 7 до15 кг/см · см2.
Диэлектрическая проницаемость (уровень измерений - 50 Гц) – от 3,1 до 3,5.
Модуль упругости (в состоянии растягивания) – от 2600 до 4000 МПа.
Линейное расширение (температурный коэффициент) – от 50 до 80·10-6 °C-1.
Удельное электрическое сопротивление (уровень измерения - 20 °C) - от 1014 до 1015 Ом·см.
Диэлектрические потери при 50 Гц - от 0,01 до 0,02 (тангенс угла).
Как и любой другой материал, винипласт помимо своих достоинств обладает и недостатками. К числу таковых можно отнести его низкий уровень ударной прочности, а также подверженность холоду – его характеристики ухудшаются при воздействии температуры в -10 °С. Температурный уровень эксплуатации также низок. Предел здесь – 70-80°С. По этим причинам данный материал используется чаще всего в изготовлении труб, плит, изделий для профиля и листов. Рецептура его включает в себя красители, смазки, наполнители, стабилизаторы, а также сам полимер. Для того, чтобы увеличить прочность материала, используют специальные модификаторы, которые увеличивают уровень ударной вязкости. Переработка осуществляется посредством экструзии, каландрования и вальцевания, либо же прессованием и литьем в виде заранее подготовленных гранул.
Мягкие продукты, изготовленные на базе поливинилхлорида, именуются пластикатами. Это достаточно мягкий ПВХ, он обладает достаточно высоким уровнем эластичности, выдерживает температурные нагрузки в широком диапазоне – от -40 до +80 °С, а у некоторых особо термостойких наименований этот показатель расширяется до диапазона от -60 до +100 °С. Данный показатель зависит от содержания пластификатора. Также пластификаторы обладают прекрасными диэлектрическими показателями, а также высокой маслостойкостью, а также водонепроницаемостью и бензостойкостью.
Основные характеристики пластиката следующие:
Прочность при растяжении: от 10 до 25 MПа.
Плотность: от 1,18 до 1,30 г/см3.
Прочность при сжатии: от 6 до 10 MПа.
Прочность при статическом изгибе: от 4 до 20 MПа.
Твердость: от 110 до 160 МПа.
Упругость при растяжении: от 7 до 8 МПа.
Процент относительного удлинения: от 20 до 44 %.
Средняя теплопроводность: 0,12 Вт/ (м·К).
Показатель теплоемкости: 1,47 кДж/ (кг · К).
Температурный коэффициент расширения (линейного): (100-250)·10-6 °C-1.
Удельная ударная вязкость для надрезанных 4 мм пластин: от 7 до 15 кг/см · см2.
Тангенс диэлектрических потерь в расчете на 50 Гц: 0,1.
Электрическая прочность в расчёте на 20 °C: от 25 до 40 МВ/м.
Диэлектрическая проницаемость в расчёте на 50 Гц: от 4,2 до 4,5.
Удельное электрическое сопротивление в расчёте на 20 °C: от 109 до 1014 Ом·см.
Недостатки у пластиката также имеются. В первую очередь это – склонность к выпотеванию и миграции пластификаторов. В некоторых случаях осуществляется экстрагирование жидкой средой, что ухудшает технические характеристики пластиката с течением времени. В частности, падают показатели морозостойкости и эластичности. Пластикат используется в достаточно большом количестве материалов. Это и кабеля, и средства изоляции, прокладки, шланги изделия медицинского назначения, обувь и еще множество других товаров как самого широкого, так и узкого спектра использования.
При этом все технические свойства ПВХ можно изменять посредством смешения материала с другими полимерами. Так, к примеру, если смешать поливинилхлорид с полиэтиленом высокого уровня хлорирования, то увеличится его ударная прочность. Поливинилхлорид получается посредством радикальной полимеризации винилхлорида в обязательном присутствии азоинициаторов или их пероксидных аналогов. Для промышленных нужд чаще всего этот процесс осуществляется в воде, то есть происходит суспензия. Марочный состав определяется благодаря получению самого ПВХ и величиной средней массы полимера, определяемой константой Фикентчера К. Последняя рассчитывается исходя из уровня вязкости всего раствора полимера. У промышленных марок данный уровень измеряется, как правило, в диапазоне от 50 до 80 единиц. Чаще всего в промышленности используется суспензионный метод получения ПВХ. Осуществляется она по периодической схеме. Сам винилхлорид, который содержит в себе 0,02-0,05% массы инициатора, перемешивается в воде, в которой содержится такой же процент массы защитного коллоида. Данная смесь нагревается до температуры в 45-65 градусов, после чего данная температура поддерживается до конца всего процесса. Это необходимо для того, чтобы получить однородный продукт с одинаковой молекулярной массой. Сам процесс полимеризации осуществляется в каплях винилхлорида. В ходе самого процесса происходит агрегация частиц, в результате которого получаются непосредственно сами гранулы поливинилхлорида, имеющие пористую структуру. Размер каждой гранулы колеблется на уровне 100-300 мкм. После того, как давление в реакторе падает, непрореагированный мономер удаляется, а сам поливинилхлорид проходит процедуру фильтрации и просушивания. После его просеивают через специальные сита и начинают расфасовывать. Для полноценного процесса полимеризации необходим реактор достаточно большого объема – не менее 200 м3. В современных условиях весь процесс производства автоматизирован полностью. Суспензионный способ изготовления обладает рядом преимуществ. В частности, это легкость осуществления процедуры отвода тепла, чистота поливинилхлорида, высокий уровень производительности, прекрасная совместимость изделия с компонентами в процессе переработки. Широкие возможности модификации изделия посредством внесения различных добавок.
Процесс эмульсионной полимеризации осуществляется по непрерывной и периодической схеме. Здесь используют персульфаты и другие инициаторы, которые растворяются в воде. В роли эмульгаторов используются поверхностно активные вещества. Сами радикалы зарождаются в водной среде, в которой содержатся 0,5% массы инициатора и менее 3% эмульгатора. Если используется непрерывная технология, в реактор поступает винилхлорид и сама водная фаза. Полимеризация осуществляется при температурном режиме в 45-60 градусов Цельсия. Латекс с уровнем 40-50% отводится из нижней части реактора. Размер данных частиц составляет 0,03-0,5 мкм. В таком случае степень превращения винилхлорида составляет не менее 90%, а в некоторых случаях доходит до 95%. При периодической технологии все компоненты загружаются в реактор в полном объеме и перемешиваются. Получаемый таким способом латекс высушивается в специальных распылительных камерах, в результате чего просеивается непосредственно сам поливинилхлорид в виде порошка. И хотя данный процесс обладает высоким уровнем производительности, чаще всего преимущество при изготовлении отдается именно периодическому способу, ведь здесь больше возможностей регулировки гранулометрического состава, что облегчает процесс последующей переработки. Эмульсионный же поливинилхлорид достаточно загрязнен различными вспомогательными веществами, которые при полимеризации не отсеиваются.
Процесс полимеризации в массе по периодической схеме осуществляется в две ступени. На первой из них винилхлорид, который содержит в себе 0,02-0,05% массы индикатора, полимеризуется в процессе интенсивного перемешивания до уровня превращения до 10%. Получается достаточно тонкая взвесь поливинилхлорида, которая переводится в реактор второй фазы и ступени. Сюда же вводится дополнительный мономер и инициатор, после чего процесс полимеризации продолжается при постоянном медленном перемешивании и заданной температуре. Процедура продолжается до тех пор, пока поливинилхлорид не достигнет отметки в 80%. Вторая ступень необходима для осуществления дальнейшего роста частиц поливинилхлорида, а также их агрегация. Образование новых частиц при этом не наблюдается. В результате получаются пористые гранулы со стандартными размерами в 100-300 мкм. Колебания зависят от того, насколько быстро и при какой температуре поливинилхлорид перемешивался на первой ступени. При этом непрореагированные частички винилхлорида удаляются, после чего поливинилхлорид продувается азотом и проходит процедуру просеивания.
По сравнению с суспензионным способом вышеизложенный обладает некоторыми преимуществами. В первую очередь это – отсутствие стадии приготовления самой водной фазы, выделения и просушивания готового материала. То есть данный способ более экономный и требует куда меньше средств вложения в производство, чем остальные. Кроме того, растраты на обслуживание также сокращаются в разы. Однако наряду с преимуществами здесь существуют и свои недостатки. Так, затруднён процесс отвода и регулирования тепла реакции, а также изнурительная борьба с коркообразованием на оборудовании. Такой поливинилхлорид достаточно разнороден по своей молекулярной массе, а термостойкость его ниже, чем у того поливинилхлорида, который получается по суспензионной технологии изготовления. На последующих этапах поливинилхлорид перерабатывается в пластикат или винипласт – изделия с разным уровнем жесткости. Для того, чтобы получить винипласт в сам поливинилхлорид добавляют следующие составляющие:
термостабилизаторы-акцепторы HCl, которые представляют собой соединения солей щелочно-земельных металлов, а также оксиды и соединения Pb и Sn.
органические фосфиты, эпоксидированные масла;
антиоксиданты (фенольный тип);
светостабилизаторы, которые являются производными бензотриазолов, салициловой кислоты, бензофенонов, кумаринов, и двуокиси титана;
различные смазки – это и парафины, и воски, улучшающие текучесть расплава;
красители или пигменты;
некоторые минеральные наполнители;
эластомеры (этилен-винилацетат или сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол).
Вся эта композиция перемешивается в смесителях, после чего перерабатывается на вальцах или в экструдерах. Сам же винипласт выпускается в виде листов, труб, плит, прутков и некоторых профильных материалов (погонажных). Также его выпускают в виде гранул, из которых посредством экструзии или литья делается уже необходимая для конкретного изделия форма.
Также в поливинилхлорид добавляется специальный пластификатор, благодаря которому образуется пластикат. В качестве таковых могут выступать эфир фталевой, фосфорный, адипиновая или себационовая кислота, хлорированные парафины. Этот пластификатор существенно снижает общую температуру стеклования изделия, благодаря чему процесс переработки композиции осуществляется намного легче и быстрее. При этом увеличивается прочность материала. Но при этом снижаются диэлектрические показатели, а также химическая стойкость. Такой пластикат преимущественно перерабатывается в виде пластизолей и паст. Конечная же его форма – гранулы, листы, пленки и ленты.
В сегодняшней России самый крупный производитель поливинилхлорида – это ОАО «Саянскхимпласт». Он один дает не менее 40% общего объема выработки данного материала. Данный поливинилхлорид производится посредством суспензионного способа изготовления. Это - ГОСТ 14332-78. Марки следующие: ПВХ-С-7058 М, ПВХ-С-7056 М и ПВХ-С-7059 М. По ТУ 2212-012-46696320-2005 изготавливается поливинилхлорид следующих марок: СИ-70, СИ-67 и СИ-64. Поливинилхлорид поддается переработке всеми доступными и известными способами, которые присуще работе с пластмассами: это и экструзия, и литье под давлением, и прессование, и каландрирование, и вальцевание. Также он является одним из самых распространённых пластиков в сегодняшней России. В целом же уровень мирового выпуска поливинилхлорида составляет 16,5% от суммарного выпуска всех пластмасс, и в табеле о рангах полимерных материалов занимает почетное третье место. Ассортимент различных изделий, в изготовлении которых есть доля пластиката или винипласта, необычайно широкий. Это практически вся пищевая промышленность, а также лёгкое и тяжёлое машиностроение. Кроме того, поливинилхлорид используется в медицине, сельском хозяйстве, в строительной сфере (стройматериалы), и даже в электротехнике.
Пленки из поливинилхлорида используются самые различные. Их возможности и характеристики подойдут на все случаи жизни. Это многообразие достигается за счёт изменения состава, а также степени ориентации и исходных параметров изделий. Главным образом это – использование или отсутствие пластификатора, а также варьирование его консистенции. Благодаря этому на этапе производства можно регулировать качества и характеристики изготавливаемых плёнок, и делать их клейкими, твёрдыми, мягкими, растяжимыми, твёрдыми или хрупкими.
Винипласт же чаще всего используют в качестве материала для различных конструкций, ведь он обладает прекрасной защитой от коррозии. Это преимущество винипласта используется в химической промышленности. Это и различное оборудование, а также вентиляционные воздуховоды, фитинги, трубы, покрытия полов, осуществление звукоизоляции помещения. Такой поливинилхлорид используется при изготовлении плинтусов, объемной тары, бутылок, оконных переплетов, и даже при облицовке стен.
В целом же пластикат часто используется для изоляции электропроводов, различных кабелей, задействован в изготовлении линолеума, шлангов, напольной плитки обивки мебели, облицовочной плитки. Его добавляют даже в искусственную кожу и в обувь. Это обусловлено всеми теми преимуществами, которые данный материал в себе несёт. Гибкие трубки из пластиката часто используются в медицине в виде системы переливания крови, а также в тех аппаратах, которые поддерживают жизнеобеспечение пациентов в клиниках. Пластикат же с повышенной теплостойкостью успешно применяется при производстве волокна, чем и заработал себе отменную репутацию. В целом можно отметить, что поливинилхлорид задействован практически во всех сферах, которые окружают жизнь человека.
|
