Поливинилхлорид (Polyvinyl Chloride, PVC) является одним из важнейших термопластичных полимеров в пластиковой промышленности. Чистый ПВХ представляет собой белый, твёрдый и хрупкий материал. После полиэтилена (PE) и полипропилена (PP) он занимает третье место среди наиболее потребляемых полимеров в мире. Ежегодно в различных отраслях производится около 40 миллионов тонн ПВХ. Химическая структура поливинилхлорида описывается формулой (C₂H₃Cl)ₙ и образуется путём полимеризации мономера винилхлорида (VCM). Степень полимеризации ПВХ обычно находится в диапазоне от 300 до 1500. Содержание хлора около 57 мас.% снижает зависимость ПВХ от углеводородного сырья.
Введение
ПВХ подразделяется на два основных типа: жёсткий ПВХ (Rigid PVC или uPVC) и мягкий ПВХ (Flexible PVC). Жёсткий ПВХ не содержит пластификаторов и широко используется в строительстве, производстве ПВХ-труб, профилей и листовых материалов. Мягкий ПВХ получают путём добавления пластификаторов ПВХ; благодаря высокой гибкости он может заменять резину. Основные области применения мягкого ПВХ включают трубопроводы, изоляцию электрических кабелей, искусственную кожу ПВХ, ПВХ-покрытия для полов и промышленные шланги.
Поливинилхлорид является термопластом с низкой термической стабильностью, поэтому использование добавок ПВХ необходимо для улучшения его механических, тепловых и химических свойств. Необработанный ПВХ при высоких температурах подвергается термическому разложению с выделением HCl. По этой причине модификация ПВХ осуществляется с применением таких добавок, как термостабилизаторы ПВХ, смазки, наполнители, ударопрочные модификаторы ПВХ, пигменты и пластификаторы. Эти добавки играют ключевую роль в процессе компаундирования ПВХ.
ПВХ-смолы классифицируются по значению K (K-value), которое отражает молекулярную массу и степень полимеризации. ПВХ с K=57 имеет низкую молекулярную массу и применяется в упаковочных плёнках, выдувных листах и литьевых изделиях. ПВХ с K=70–75 обладает более высокой механической прочностью и используется в производстве ПВХ-труб, строительных профилей, электрических кабелей и промышленных напольных покрытий. Эмульсионный ПВХ применяется в виде ПВХ-пластизолей или латексов в покрытиях, многослойных плёнках и аккумуляторной промышленности.
Материалы и методы (Добавки и области применения поливинилхлорида (PVC))
Метод Dry Blend (сухое смешивание ПВХ) предполагает использование высокоскоростных смесителей для получения однородной смеси ПВХ-смолы и полимерных добавок. Этот метод широко применяется при производстве ПВХ-компаундов.
2.2. Смешивание с использованием экструдера
В процессе экструзии ПВХ исходные материалы подаются в экструдер, где они плавятся, затем охлаждаются и гранулируются, образуя гранулы ПВХ, пригодные для дальнейших процессов, таких как литьё под давлением и выдувное формование.
Добавки для ПВХ
3.1. Пластификаторы ПВХ
Пластификаторы являются основными добавками для мягкого ПВХ. Их применение повышает гибкость, снижает жёсткость и улучшает перерабатываемость ПВХ.
3.1.1. Первичные пластификаторы
Первичные пластификаторы ПВХ, такие как DOP, обладают высокой совместимостью с ПВХ-смолой и используются при производстве особо мягких изделий, включая шланги, кабели и медицинские изделия из ПВХ.
3.1.2. Вторичные пластификаторы
Вторичные пластификаторы, например хлорированный парафиновый воск (CPW), применяются в основном для снижения стоимости ПВХ-компаунда и играют важную экономическую роль в рецептурах ПВХ.
3.1.3. Пластификаторы для медицинского ПВХ
В медицинской промышленности используются пластификаторы медицинского ПВХ, такие как DOP, TOTM, BTHC и DnDP, для производства мешков для крови, инфузионных систем и медицинских трубок из ПВХ.
3.2. Стабилизаторы ПВХ
Термостабилизаторы ПВХ и светостабилизаторы ПВХ необходимы для предотвращения термического и фотохимического разрушения поливинилхлорида.
3.3. Наполнители ПВХ
Наполнители ПВХ, такие как карбонат кальция, диоксид титана (TiO₂), тальк и нано-наполнители, позволяют снизить себестоимость и улучшить механические свойства ПВХ.
3.4. Ударопрочные модификаторы ПВХ
Ударопрочные модификаторы ПВХ, включая ABS и CPE, повышают ударную вязкость жёстких изделий из ПВХ.
3.5. Пигменты ПВХ
Органические и неорганические пигменты ПВХ должны обладать высокой термостойкостью, хорошей дисперсией и устойчивостью к свету.
Области применения ПВХ
4.2. Применение ПВХ в строительстве
Строительные изделия из ПВХ включают оконные и дверные профили, напольные покрытия, подвесные потолки, электроизоляционные материалы и декоративные покрытия.
4.3. Применение ПВХ в медицине
Медицинский ПВХ благодаря биосовместимости, долговечности и доступной цене широко применяется в одноразовых медицинских изделиях.
Заключение (Добавки и области применения поливинилхлорида (PVC))
Поливинилхлорид является одним из наиболее востребованных промышленных полимеров. Использование специализированных добавок позволяет превратить ПВХ в инженерный материал с широким спектром применения в строительстве, медицине, упаковке и электротехнической промышленности. Развитие современных рецептур ПВХ и инновационных добавок определяет будущее отрасли.
