2020-05-25
151
ПВХ относится к той небольшой группе полимеров, которые производятся не полностью на основе нефти. В качестве сырья для его производства используется добываемый из нефти этилен (43 %) и хлор (57 %), добываемый из поваренной соли.
Из каменной соли посредством электролиза хлористого натрия получается хлор. Из нефти получается этилен. Этилен и хлор вступают в реакцию с образованием дихлорэтана, из которого в результате последующей реакции образуется винилхлорид. Винилхлорид превращается посредством полимеризации в поливинилхлорид.
Процесс образования ПВХ можно условно разделить на четыре метода, при этом 80 % всего ПВХ добывается по так называемой «полимеризации в суспензии».
Этот метод основан на том, что винилхлорид нерастворим в воде. Винилхлорид диспегрируется в воду через трубки в реактор давления, объемом 80.... 150 м3. Таким образом, винилхлорид разделяется на микрокапельки и подогревается до необходимой температуры 40 – 80 оС. После ввода в суспензию растворимого инициатора реакции (как правило органического пероксида) начинается полимеризация отдельных капелек винилхлорида.
Поскольку процесс полимеризации сопровождается выделением теплоты, то возникает опасность терморазложения ПВХ – возникновение обратной реакции дегидрохлорирования – разложение молекулы ПВХ с выделением соляной кислоты.
|
|
|
Под воздействием образовавшегося соединения ПВХ изменяет цвет и становится красно-коричневым. Выделяемая соляная кислота ускоряет каталитически дальнейшее разрушение ПВХ. Для того, чтобы избежать обратной реакции, добавляется специальный стабилизатор, который покрывает образовавшиеся в результате полимеризации частички защитной оболочкой. Эти суспензированные частицы, размером от 20 до 200 mм легко отделяются на центрифуге, сите или фильтрах, а не вступивший в реакцию винилхлорид удаляется в виде газа при помощи специальной аппаратуры.
Использование стабилизаторов в процессе производства ПВХ.
В подавляющем большинстве ПВХ-профилей, производимых в настоящее время, в качестве термостабилизатора используются соединения свинца (Pb). Внедренный в состав порошка из суспензированных частиц - ПВХ-компаунда свинцовый термостабилизатор не может мигрировать из его состава, и свинец никак не выделяется из стабилизатора.
Наряду с классической стабилизацией некоторые производства используют технологию стабилизации с использованием соединений кальция и цинка. Кальциево-цинковые (Ca /Zn) термостабилизаторы и их соли большинства кислот признаны нетоксичными, не генерирующими токсичных веществ в соединении с другими добавками в компаунде. Такая технология является более дорогой и менее изученной с точки зрения эмпирического материала по результатам натурных испытаний, так как используется сравнительно недавно.
Физико-механические и химические свойства ПВХ, стабилизированного свинцом и кальцием-цинком практически не отличаются друг от друга. Ниже приведена сравнительная таблица технических характеристик материала профилей с различной стабилизацией.
|
|
|
Физические характеристики поливинилхлорида с различной стабилизацией
| Характеристика | Методика испытаний | Единица измерения | Стабилизация свинец | Стабилизация кальций-цинк |
| Объемный вес | DIN 53479 | кг /м*3 | 1500 | 1460 |
| Модуль упругости | DIN 53457 | Н/ мм*2 | 2,98 | 2,46 |
| Коэффициент температурного расширения | 1/о°С | 80 x 10 *–6 | ||
| Температура размягчения | DIN 534460/B | оС | 82,5 | 79,5 |
| Предел прочности при растяжении | DIN 53455 | Н/ мм*2 | 43 | 41 |
| Относительное удлинение при разрыве | DIN 53455 | % | 101 | 94 |
| Ударная вязкость образца с надрезом при +23 оС | DIN 53753 | КДж /м*2 | 56 | 63 |
| Ударная вязкость образца с надрезом при 0 оС | DIN 53753 | КДж /м*2 | 27 | 32 |
| Твердость D по Шору | DIN 53505 | Единица твердости | 74 | 71 |
Добавки при производстве ПВХ
Кроме стабилизаторов в состав ПВХ-компаунда входят различные добавки, позволяющие регулировать как его эксплуатационные, так и технологические свойства. К ним относятся:
1. Красящие вещества (пигменты), в качестве которых при производстве ПВХ-профиля используются обычно оксид титана (белый) и оксид железа (коричневый). Не используются пигменты содержащие кадмий.
2. Смазочные вещества, например воск или мыло, являющиеся вспомогательными материалами, облегчающими текучесть расплава ПВХ-смеси за счет того, что они смазывают поверхность между расплавом и металлическими стенками экструдера.
3. Наполнители, служащие для улучшения физико-химических характеристик ПВХ-профиля и расширения возможностей его обработки. Основной объём среди наполнителей занимает мел, не представляющий никакой опасности для здоровья и окружающей среды.
4. Пластификаторы, предназначенные для повышения эластичности ПВХ при отрицательных температурах. Относительно хрупкий с низкой ударной вязкостью твёрдый ПВХ, используемый в оконном производстве, перемешивается, как правило, с акрилкаучуком. Такой ПВХ называется модифицированным и имеет относительно равномерную хрупкость во всем рабочем диапазоне температур – от + 30 до – 30 оС.
