Получение поливинилхлоридов

ПВХ представляет собой термопластичный синтетический полимер. Получение поливинилхлорида происходит путем полимеризации винилхлорида в присутствии хлорида натрия. Этот процесс может происходить несколькими методами, которые определяют эксплуатационные характеристики и назначение готовых изделий. Далее подробнее расскажем обо всех нюансах.

Физико-механические свойства ПВХ

Начнем с физических свойств, которые представлены в таблице:

Молекулярная масса	9-170 000 г/моль
Плотность	1,35-1,43 г/см3
Температура плавления	От +150 °C до +220 °C
Реакция на очень высокие температуры	Если температура воздействия превышает +1100…+1200°C, полимер самовоспламеняется, что сопровождается выделением хлористого водорода
Температура стеклования	+80 °C
Вкус и запах	Отсутствует
Цвет	Белый, порошкообразный

Отличительными химическими свойствами материала являются:

Не вступает в химическую реакцию с кислотами;
Не растворяется в спирте и воде;
При взаимодействии с бензолом и ацетоном, происходит набухание;
Склонен к растворению в дихлорэтане, циклогексане.

Поливинилхлорид: способы получения

Весь процесс начинается с производства исходного сырья. Для этого методом электролиза хлористого натрия из каменной соли получают хлор, а из нефти — этилен. Оба компонента вступают между собой в реакцию, что приводит к формированию дихлорэтана. Полученное соединение используется для образования винилхлорида посредством реакции, а это вещество преобразуется в ПВХ после полимеризации.

Свойства изделий во многом зависят от способа изготовления. Именно этот фактор лежит в основе классификации.

Полимеризация в суспензии

В производстве поливинилхлорида получение происходит по следующей схеме:

Винилхлорид добавляют в реактор, который предварительно заполняют водой.
Нагрев получаемой смеси до +65 °C, показатель определяется необходимой молекулярной массой ПВХ.
Поддержание оптимальной температуры для образования однородного продукта.
При полимеризации осуществляется агрегация частиц, что приводит к появлению пористых гранул. Их размер варьируется от 100 до 300 мкм.
По мере уменьшения давления в реакторе происходит удаление мономера, который не прореагировал.
Получаемое вещество фильтруют, сушат под горячим воздухом, пропускают через сито и фасуют.

80% ПВХ изготавливают по суспензионной технологии. Ее преимущество состоит в большой степени чистоты, легком отводе тепла реакции, хорошей производительности, низкой гигроскопичности и широкой вариативности композиций. ПВХ также комбинируется с разными добавками, что позволяет адаптировать свойства материала под индивидуальные требования к конечному изделию.

Полимеризация в эмульсии

Пластмассу получают в непрерывном и периодическом режиме. Эмульгаторами выступают ПАВ, а инициаторами — водорастворимые соединения. Во время полимеризации происходит зарождение радикалов в одной фазе, после чего реакция продолжается. Далее все зависит от выбранной схемы:

Непрерывная. Процесс происходит при температуре +45°C…+60°C и сопровождается легким помешиванием. При полимеризации образуется латекс, который поступает снизу реактора, где перемешивание не происходит. Степень превращения исходного сырья может достигать 95%;
Периодическая. В реактор загружаются все компоненты, вместе с затравочным латексом, водной фазой и прочими добавками. Все составляющие перемешиваются, а получаемый латекс после отсеивания сырья просушивают в камере для распыления. Порошок, который образуется во время полимеризации, просеивают через сито.

Непрерывная технология превосходит периодическую по производительности, но предприятия отдают предпочтение второму варианту. Это обусловлено возможностью получить материал с необходимым гранулометрическим составом, что хорошо сказывается на переработке.

Эмульсированные ПВХ не пользуются большим спросом из-за большого количества примесей, которые вводятся при полимеризации. Материалу также характерна относительно высокая электропроводность и гигроскопичность, низкая устойчивость к ультрафиолету и термическому воздействию.

Полимеризация в массе

Особенность данного метода состоит в проведении двухступенчатой полимеризации. На первом этапе процесс сопровождается помешиванием сырья на высокой скорости до степени 9%. Полученную взвесь частичек в мономере перемещают в реактор второй степени с введением вспомогательных инициаторов и мономеров. Теперь компоненты слабо перемешивают с сохранением необходимой температуры до тех пор, пока степень превращения не достигнет 80%.

На второй стадии частички увеличиваются и агрегируются, формирование новых не происходит. В результате создаются гранулы, размер которых составляет 100-300 мкм. Он определяется интенсивностью помешивания и температурой на первом этапе. Винилхлорид, который не прореагировал, подлежит удалению. На заключительной стадии материал продувают азотом и фильтруют.

Преимуществом метода является отсутствие необходимости в выделении с просушиванием ПВХ, что позволяет снизить затраты на производство. Но этот способ используют ввиду ряда недостатков:

Низкое качество продукции за счет неоднородной молекулярной массы и высокого содержания остаточного сырья;
Низкая устойчивость к воздействию температур;
Затрудненный отвод выделяемого тепла.

Дальнейшая переработка материала

Производство поливинилхлорида продолжается переработкой полученной массы в винипласт (мягкий ПВХ) и пластикат (жесткий ПВХ). В первом случае полимер смешивают со следующими компонентами:

Красителями или пигментными веществами;
Смазками;
Стабилизаторами для защиты от атмосферных воздействий;
Термостабилизаторами;
Минеральными наполнителями;
Эластомерами.

Все вещества смешиваются в двухстадийных смесителях и подлежат переработке на экструзионном оборудовании. Готовый непластифицированный материал чаще всего выпускается в гранулах, из которого получают изделия нужной формы методом литья под давлением или экструзии.

В производстве пластиката к указанным выше компонентам добавляются пластификаторы. Они уменьшают температуру стеклования, что значительно упрощает переработку полимерной композиции, повышает относительное удлинение и делает продукт менее хрупким. Но после того, как ПВХ пластифицируют, снижается его прочность и диэлектрические свойства, стойкость к химическим воздействиям. Винипласт тоже обычно выпускается в виде гранул.

Область применения поливинилхлорида

ПВХ — третий по распространенности в мире пластик после полиэтилена и полипропилена. Высокий спрос во многом обусловлен превосходными свойствами, относительно низкой ценой на материал и наличием различных вариаций. Далее рассмотрим основные направления, где используют поливинилхлоридные изделия.

Медицина

В сфере здравоохранения ПВХ применяют еще с середины XX века. Это связано с острой потребностью в замене хрупких стеклянных приспособлений, требующих стерилизации. Поливинилхлорид решил эту проблему. Он отлично подходит для производства одноразовых изделий, прочный, химически инертный и безопасен даже при внутреннем применении. При необходимости, материал легко подлежит стерилизации.

ПВХ используют в изготовлении:

Упаковок для лекарственных препаратов;
Катетеров;
Манометров;
Трубок для кормления пациентов;
Приспособлений и емкостей для забора и хранения крови, а также внутренних органов для трансплантации;
Средств защиты;
Грелок и прочих изделий.

Автомобилестроение

ПВХ заменил комплектующие из металла, сделав транспортные средства более легкими и менее энергозатратными. Материал нашел широкое применение в производстве:

Изделий для отделки салона;
Уплотнителей;
Подушек безопасности;
Противоскользящих и защитных накладок;
Изоляционных материалов.

Строительство

Поливинилхлорид отлично подходит для изготовления:

Оконных и дверных рам;
Напольных покрытий;
Перегородок;
Труб;
Мебельных аксессуаров.

Другие отрасли

Материал хорошо зарекомендовал себя в производстве детских игрушек, бутылок и крышечек для них, пленок. Большим спросом пользуются корпусы для смартфонов, упаковки косметики и средств личной гигиены.

8 (800) 200-15-43

консультации по любым вопросам