Поливинилхлорид (ПВХ) — достаточно жесткий полимерный материал, с высокой температурой стеклования (+75°С). Для повышения эластичности и морозостойкости поливинилхлорида в него вводят пластификаторы.
При производственном смешивании поливинилхлорида с пластификатором и нагревании смеси в определенных технологических условиях происходит термическая пластификация полимера. Результатом этой реакции достигается более качественные пластические и эластические свойства полимера, особенно в охлажденном состоянии. Это можно объяснить нарушением или ослаблением межмолекулярного взаимодействия в результате проникновения пластификатора между макромолекулами.
На основе поливинилхлорида путем термической пластификации получают гибкие мягкие материалы — пластикаты, идущие на производство кабельной изоляции, плащей, обуви, а также поливинилхлоридные пасты, применяемые в производстве моющихся обоев, линолеума, клеенки и материалов, имитирующих кожу. Термической пластикацией поливинилхлорида, не содержащего пластификаторов, получают жесткие материалы в основном конструкционного и противокоррозионного назначения (листовой винипласт, пластмассовые трубы, профили и другие изделия). Термическая пластикация - процесс перемешивания и расплавления полимера в ходе переработки для повышения (или придания) пластических свойств.
При введении в поливинилхлорид порообразователей - динитрил азобисизомасляной кислоты (парофор4ХЗ-57 и др.) или при насыщении его газом образуются жесткие, полужесткие и эластичные материалы - пенопласты с закрытоячеистой структурой или поропласты с открытыми сообщающимися ячейками (открытопористой структурой). Жесткий газонаполненный поливинилхлорид применяют для тепло- и звукоизоляции в строительстве, авиа- и судостроении, а также для изготовления спасательных средств, буйков, плотов; эластичный - как амортизационный материал, а полужесткий — для изготовления полировальных кругов.
Поливинилхлорид обладает достаточно высокой химической стойкостью к действию кислот, щелочей и смазочных масел. Но при этом он обладает целым списком характерных недостатков для сложных полимеров: малая устойчивость к действию теплоты и света. Резкое понижение прочности при повышении температуры, а также присущая ему хладо-текучесть под влиянием длительного действия нагрузки ограничивают его применение, несмотря на высокие показатели механической прочности при нормальной температуре.
Основные физико-механические свойства прессованного порошка поливинилхлорида:
| Плотность, кг/м3 | 1380-1400 |
| Константа Фикентчера | 45—75 |
| Теплостойкость по Мартенсу, °С | 50—70 |
| Температура разложения, °С | 140—170 |
| Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 50-60 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 10-50 |
Применение поливинлхлорида
Материалы на основе ПВХ вырабатываются двух видов:
с применением пластификатора (пластифицированный ПВХ);
без применения пластификатора (не пластифицированный ПВХ).
Другие обозначения:
FPVC, PVC-F, PVC-P (пластифицированный);
RPVC, PVC-R, PVC-U (непластифицированный).
По внешнему виду товарный ПВХ представляет собой порошок белого цвета, без вкуса и запаха. ПВХ достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Химическая формула ПВХ (-СН2-CHCl-)n, где n – степень полимеризации.
Как указывалось ранее, ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCl. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию.
Поливинилхлорид является достаточно слаботоксичным веществом. Продукты разложения вызывают раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек глаза. ПДК в воздухе производственных помещений б мг/м3. Осевшая пыль пожароопасна. При нагревании выше 150°С начинается деструкция полимера с выделением хлористого водорода и окиси углерода, вредно действующих на организм человека.
ПВХ аморфный материал, свойства которого сильно зависят от метода получения. ПВХ получают:
суспензионным (suspension)
эмульсионным (emulsion) методами
полимеризацией в массе - блочным методом
Литература
1. Архитектурное материаловедение: Учебник / Под ред. Тихонова Ю.М.. - М.: Academia, 2019. - 127 c.
2. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология металлических, неметаллических и композиционных материалов: Учебник / А.М. Адаскин, А.Н. Красновский. - М.: Форум, 2018. - 592 c.
3. Адаскин, А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебное пособие для начального профессионального образования / А.М. Адаскин, В.М. Зуев.. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 288 c.
4. Адаскин, А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебное пособие / А.М. Адаскин. - М.: Академия, 2018. - 240 c.
5. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология металлических, неметаллических и композиционных материалов: Учебное пособие / А.М. Адаскин, А.Н. Красновский. - М.: Форум, 2011. - 144 c.