Поливинилхлорид и полиэтилен

Полимерные материалы в виде полиэтилена и поливинилхлорида относятся к термопластам и достаточно широко используются в производстве различных изделий, которые используются в повседневной жизни. Именно полиэтилен и ПВХ занимают первое место в эксплуатации пластиковых изделий. Из данного полимерного сырья изготавливаются трубопроводы, емкости для транспортировки и хранения различных материалов, оконные рамы и мн. др.

Обработка ПВХ и полиэтилена относительно молодая отрасль. Еще два столетия назад эти материалы получали в лабораториях в очень малом количестве и не имели, какого либо представления где это можно использовать.

ИСТОРИЯ ПВХ

Люди изначально трудились над тем, чтобы подобрать или изобрести материалы, которые будут способны заменить сырье природного происхождения с целью экономической выгоды и малых трудозатрат.

 

Поливинилхлорид и полиэтилен


ПВХ - один из самых первых изобретенных синтетических материалов с самой долгой историей промышленного производства. Его изобретали и изучали множество раз в различных местах и в разное время.

Можно найти литературу, свидетельствующую о том, что только в 19 веке как минимум 2 раза пытались определить, что такое ПВХ, и где его можно использовать. Первые записи свидетельствуют, что в 1838 году поливинилхлорид изобрел и изучал французский физик и химик Анри Виктор Рено. А в 1872 подобное изобретение рассматривал немецкий ученый Ойген Бауман.

В обоих случаях полимер выглядел как белое твердое вещество, образовавшееся внутри колбы с винилхлоридом, оставленным на солнце. Материал плохо поддавался изучению и обработке, и вообще изначально было не понятно, где его можно использовать и какую пользу он принесет.

В 1913 году немецкий изобретатель Фридрих Генрих Август Клатте получил патент на ПВХ. Его методика производства ПВХ включала полимеризацию винилхлорида с участием солнечного света.

Наиболее значительный прорыв произошел в Соединенных Штатах, когда компания BFGoodrich наняла ученого-промышленника Уолдо Семона для разработки синтетических материалов, способных заменить дорогостоящий натуральный каучук. В своих экспериментах он снова получил поливинилхлорид. Но, в 1920 годах массовое изготовление данного материала было нерентабельно из-за экономической регрессии. Исходя из этого Семон, чтобы не получить отказа от ПВХ в замене каучука предложил его использовать как водостойкое покрытие для тканей. Продажи быстро пошли вверх благодаря быстро расширяющемуся ассортименту продукции. Спрос на ПВХ снова увеличился во время Второй мировой войны. В это время поливинилхлорид быстро заменил традиционный материал для изоляции проводов на военных кораблях.

В 1950-х годах производством ПВХ заинтересовались многие компании, и объем его изготовления быстро возрос.

За прошедшее десятилетие разработчики быстро нашли новые инновационные применения и усовершенствовали методы повышения долговечности полимера, открыв двери для применения ПВХ в строительстве. К середине 20-го века всего пять компаний производили ПВХ, а в 1960-е годы появились новаторские способы применения ПВХ, или как его еще называют «винила». В надувных конструкциях и для тканевых покрытий начали применять латекс на виниловой основе. В этот период были также разработаны методы повышения долговечности ПВХ, позволяющие применять его в строительной промышленности. Продукция из ПВХ быстро стала незаменимой в строительной отрасли; устойчивость пластика к свету, химическим веществам и коррозии сделала его лучшим вариантом для применения в строительстве. Повышение устойчивости материала к экстремальным температурам позволило ПВХ транспортировать воду в тысячи домов и промышленных предприятий. К 1980-м годам ПВХ производили двадцать компаний. Сегодня ПВХ является третьим по объему продаж товарным пластиком в мире после полиэтилена и полипропилена. Низкая стоимость, превосходная долговечность и технологичность ПВХ делают его предпочтительным материалом для десятков отраслей, таких как здравоохранение, информационные технологии, транспорт, текстильная промышленность и строительство.

История полиэтилена

27 марта 1933 года два химика-органика, работавшие в Исследовательской лаборатории Imperial Chemical Industries, тестировали различные химические вещества. К удивлению Р. О. Гибсона и Э. В. Фосетта белое восковое вещество, которое они тестировали, стало революционным материалом, которое быстро изменило мир.


Поливинилхлорид и полиэтилен


Исследователи запустили реакцию между этиленом и бензальдегидом в автоклаве. В испытательном контейнере произошла утечка, и все давление спало. Вследствие этого возникло белое воскообразное вещество, очень напоминающее пластик. Внимательно повторив и проанализировав эксперимент, ученые обнаружили, что потеря давления лишь частично была вызвана утечкой. В процессе полимеризации остался полиэтилен. Первые патенты на полиэтилен были зарегистрированы в 1936 году компанией Imperial Chemical Industries. Год спустя было обнаружено первое практическое использование материала в качестве пленки. В 1953 году Карл Циглер из Института кайзера Вильгельма и Эрхард Хольцкамп изобрели HDPE (полиэтилен высокой плотности). Два года спустя, в 1955 году, из полиэтилена высокой плотности стали производить трубы.

В годы второй мировой войны полиэтилен изначально использовался как покрытие подводного кабеля, а затем как критически важный изоляционный материал для жизненно важных военных применений в качестве изоляции для радаров.

Он был настолько легким и тонким, что его можно было использовать для покрытия радаров самолетов. Состав и метод производства полиэтилена долгое время были секретными. После войны полиэтилен стал огромным хитом для потребителей. Он был первым пластиком в Соединенных Штатах, который продавался более чем на миллиард фунтов в год. В настоящее время этот полимер занимает наибольший объем в производстве пластмасс в мире.

Современный полиэтилен обладает такими преимуществами, как превосходная  влаго-паровая, химическая и электрическая стойкость. Он широко используется для изготовления контейнеров, изоляции проводов, труб, футеровок, покрытий и технических пленок . Его можно применять для передачи электроэнергии, товаров народного потребления, упаковки, бытовой электроники и многого другого. Главный недостаток — низкая механическая прочность. С развитием технологии его производства продолжают улучшаться его функциональные качества.

Атомная структура

ПВХ состоит из длинных атомов углерода. К каждому второму атому углерода присоединен атом хлора. Полиэтилен, напротив, представляет собой большую цепочку атомов углерода, к которой присоединены только атомы водорода. В нем нет атомов хлора, кислорода или каких-либо других элементов.


Поливинилхлорид и полиэтилен


В то время как у ПВХ всегда одна и та же основная структура, полиэтилен образует несколько различных типов структур в зависимости от степени разветвления от основной цепи в каждом полимере. Некоторые типы полиэтилена, такие как полиэтилен низкой плотности, сильно разветвлены, тогда как другие типы имеют менее неразветвленную структуру.

Радикальная полимеризация ПВХ и полиэтилена

Производители создают полиэтилен и ПВХ путем радикальной полимеризации, при которой пероксид расщепляется на два радикала. Один из этих радикалов атакует группу углерода с двойной связью, которая становится радикалом и может, в свою очередь, атаковать другие группы углерода с двойной связью. Однако ПВХ состоит из субъединиц винилхлорида. Каждый мономер винилхлорида имеет пару атомов углерода с двойной связью, к одному из которых присоединен атом хлора. Полиэтилен поступает из этиленовых субъединиц. Специальные катализаторы, используемые при производстве полиэтилена, обеспечивают неразветвленность цепи, в то время как для ПВХ катализатор не требуется.

Сходства и отличия ПВХ и полиэтилена

Основой этих полимеров является этилен, который сам по себе является бесцветным горючим газом. При его смешении с хлором и кислородом происходит полимеризация, в итоге которой в условиях определенной температуры и давления возникают макромолекулы полимеров.


Поливинилхлорид и полиэтилен


ПВХ и полиэтилен плавятся приблизительно при одних и тех же термических значениях. И тот и другой пластик обладают хорошими диэлектрическими свойствами, высокой стойкостью к кислотной и щелочной среде. Износостойкость и механическая устойчивость также на высоком уровне. Главным отличием этих материалов является быстрое старение полиэтилена, что стоит учитывать при длительном использовании изделий изготовленных из него. Оба полимера обладают приблизительно одинаковым уровнем жесткости. Но, демпфирующие свойства все же лучше у полиэтилена. В принципе все виды пластиков обладают стойкостью к коррозии и воздействию влажной среды. Благодаря таким характеристикам и относительно невысокой стоимости сравнительно с другими материалами, которые могут использоваться аналогичным образом изделия из ПВХ и полиэтилена используются достаточно широко во всем мире. В промышленности производство этих полимеров занимает 1 и 2 места в мире.

Способы производства изделий из ПВХ и полиэтилена

В принципе из-за схожести основных характеристик оба эти полимера изготавливаются аналогичными методами.

Экструзивным метод обработки предполагает «литье» труб и оплетки для кабеля и проводов. Экструзией можно изготавливать листовые ПВХ и полиэтилен для применения в строительстве. Для достижения необходимого температурного режима обработки полимеров экструзией используются специальные электронагреватели, без которых достичь качественных изделий не удастся. В основном используются такие группы нагревательных элементов, как кольцевые ТЭНы, плоские и патронные электронагреватели контактного действия. Получить более подробную информацию о них, вы можете на сайте «ТЭН24».

Термо-вакуумная формовка и литье ПВХ и полиэтилена используются в производстве самых разнообразным упаковок.

Ротационная и выдувная формовка необходимы для производства емкостей, канистр, тары и различных сосудов из ПВХ и полиэтилена.

Полиэтилен и ПВХ являются термопластами и подходят для вторичной переработки. Из-за безотходного производства их можно считать экологически чистыми. Термопластический материал можно плавить неограниченное количество раз и преобразовывать в разные изделия.

Применение в промышленности и быту

ПВХ - один из самых популярных пластиков при производстве деталей сантехники. Из него также делают садовые шланги, плащи и сумки из виниловой кожи. Полиэтилен имеет почти бесчисленное множество применений. Из полиэтилена низкой плотности изготавливаются пластиковые пленки и пакеты для покупок, а из более прочного полиэтилена высокой плотности - все, от больших контейнеров до пластиковых кувшинов для молока и детских игрушек. Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, настолько прочен, что он может входить в состав пуленепробиваемых жилетов.






Возврат к списку


.

Задать вопрос

Логотип ТЭН 24
Для того, чтобы купить нагреватели или задать вопрос специалисту заполните форму или просто позвоните по телефонам