Полівінілхлорид і поліетилен

Полімерні матеріали у вигляді поліетилену і полівінілхлориду відносяться до термопластів і досить широко використовуються у виробництві різних виробів, які використовуються в повсякденному житті. Саме поліетилен і ПВХ займають перше місце в експлуатації пластикових виробів. З даної полімерної сировини виготовляються трубопроводи, ємності для транспортування і зберігання різних матеріалів, віконні рами і багато ін.

Обробка ПВХ та поліетилену відносно молода галузь. Ще два століття тому ці матеріали отримували в лабораторіях в дуже малій кількості і не мали, будь-якого уявлення де це можна використовувати.

ІСТОРІЯ ПВХ

Люди спочатку працювали над тим, щоб підібрати або винайти матеріали, які будуть здатні замінити сировину природного походження з метою економічної вигоди і малих трудовитрат.

 

Поливинилхлорид и полиэтилен


ПВХ - один з найперших винайдених синтетичних матеріалів з найдовшою історією промислового виробництва. Його винаходили і вивчали безліч разів в різних місцях і в різний час.

Можна знайти літературу, яка свідчить про те, що тільки в 19 столітті як мінімум 2 рази намагалися визначити, що таке ПВХ, і де його можна використовувати. Перші записи свідчать, що в 1838 році полівінілхлорид винайшов і вивчав французький фізик і хімік Анрі Віктор Рено. А в 1872 подібний винахід розглядав німецький вчений Ойген Бауман.

В обох випадках полімер виглядав як біла тверда речовина, що утворилася усередині колби з вінілхлориду, залишеному на сонці. Матеріал погано піддавався вивченню і обробці, і взагалі спочатку було не зрозуміло, де його можна використовувати і яку користь він принесе.

У 1913 році німецький винахідник Фрідріх Генріх серпня Клатте отримав патент на ПВХ. Його методика виробництва ПВХ включала полімеризацію вінілхлориду за участю сонячного світла.

Найбільш значний прорив стався в Сполучених Штатах, коли компанія BFGoodrich найняла вченого-промисловця Уолдо Семона для розробки синтетичних матеріалів, здатних замінити дорогий натуральний каучук. У своїх експериментах він знову отримав полівінілхлорид. Але, в 1920 роках масове виготовлення даного матеріалу було нерентабельно через економічну регресію. Виходячи з цього Семона, щоб не отримати відмови від ПВХ в заміні каучуку запропонував його використовувати як водостійке покриття для тканин. Продажі швидко пішли вгору завдяки швидко розширюваному асортименту продукції. Попит на ПВХ знову збільшився під час Другої світової війни. В цей час полівінілхлорид швидко замінив традиційний матеріал для ізоляції проводів на військових кораблях.

У 1950-х роках виробництвом ПВХ зацікавилися багато компаній, і обсяг його виготовлення швидко зріс.

За минуле десятиліття розробники швидко знайшли нові інноваційні застосування і вдосконалили методи підвищення довговічності полімеру, відкривши двері для застосування ПВХ в будівництві. До середини 20-го століття лише п'ять компаній виробляли ПВХ, а в 1960-і роки з'явилися новаторські способи застосування ПВХ, або як його ще називають «вінілу». В надувних конструкціях і для тканинних покриттів почали застосовувати латекс на вініловій основі. У цей період були також розроблені методи підвищення довговічності ПВХ, що дозволяють застосовувати його в будівельній промисловості. Продукція з ПВХ швидко стала незамінною в будівельній галузі; стійкість пластика до світла, хімічних речовин і корозії зробила його кращим варіантом для застосування в будівництві. Підвищення стійкості матеріалу до екстремальних температур дозволило ПВХ транспортувати воду в тисячі будинків і промислових підприємств. До 1980-х років ПВХ виробляли двадцять компаній. Сьогодні ПВХ є третім за обсягом продажів товарним пластиком в світі після поліетилену і поліпропілену. Низька вартість, чудова довговічність і технологічність ПВХ роблять його кращим матеріалом для десятків галузей, таких як охорона здоров'я, інформаційні технології, транспорт, текстильна промисловість і будівництво.

Історія поліетилену

27 березня 1933 роки два хіміка-органіка, що працювали в Дослідницької лабораторії Imperial Chemical Industries, тестували різні хімічні речовини. На подив Р. О. Гібсона і Е. В. Фосетта біла воскова речовина, яку вони тестували, стала революційним матеріалом, який швидко змінив світ.


Поливинилхлорид и полиэтилен


Дослідники запустили реакцію між етиленом і бензальдегідом в автоклаві. У випробувальному контейнері стався витік, і весь тиск спав. Внаслідок цього виникло біла воскоподібна речовина, що дуже нагадує пластик. Уважно повторивши і проаналізувавши експеримент, вчені виявили, що втрата тиску лише частково була викликана витоком. В процесі полімеризації залишився поліетилен. Перші патенти на поліетилен були зареєстровані в 1936 році компанією Imperial Chemical Industries. Рік по тому було виявлено перше практичне використання матеріалу в якості плівки. У 1953 році Карл Циглер з Інституту кайзера Вільгельма і Ерхард Хольцкамп винайшли HDPE (поліетилен високої щільності). Два роки по тому, в 1955 році, з поліетилену високої щільності стали виробляти труби.

У роки другої світової війни поліетилен спочатку використовувався як покриття підводного кабелю, а потім як критично важливий ізоляційний матеріал для життєво важливих військових застосувань в якості ізоляції для радарів.

Він був настільки легким і тонким, що його можна було використовувати для покриття радарів літаків. Склад і метод виробництва поліетилену довгий час були секретними. Після війни поліетилен став величезним хітом для споживачів. Він був першим пластиком в Сполучених Штатах, який продавався більш ніж на мільярд фунтів на рік. В даний час цей полімер займає найбільший обсяг у виробництві пластмас в світі.

Сучасний поліетилен має такі переваги, як чудова волого-парова, хімічна і електрична стійкість. Він широко використовується для виготовлення контейнерів, ізоляції проводів, труб, футеровок, покриттів і технічних плівок. Його можна застосовувати для передачі електроенергії, товарів народного споживання, упаковки, побутової електроніки і багато чого іншого. Головний недолік - низька механічна міцність. З розвитком технології його виробництва продовжують поліпшуватися його функціональні якості.

Атомна структура

ПВХ складається з довгих атомів вуглецю. До кожного другого атома вуглецю приєднаний атом хлору. Поліетилен, навпаки, являє собою великий ланцюжок атомів вуглецю, до якого приєднані тільки атоми водню. У ньому немає атомів хлору, кисню або будь-яких інших елементів.


Поливинилхлорид и полиэтилен


У той час як у ПВХ завжди одна і та ж основна структура, поліетилен утворює кілька різних типів структур в залежності від ступеня розгалуження від основного ланцюга в кожному полімері. Деякі типи поліетилену, такі як поліетилен низької щільності, сильно розгалужені, тоді як інші типи мають менш неразветвлену структуру.

Радикальна полімеризація ПВХ та поліетилену

Виробники створюють поліетилен і ПВХ шляхом радикальної полімеризації, при якій пероксид розщеплюється на два радикала. Один з цих радикалів атакує групу вуглецю з подвійним зв'язком, яка стає радикалом і може, в свою чергу, атакувати інші групи вуглецю з подвійним зв'язком. Однак ПВХ складається з субодиниць вінілхлориду. Кожен мономер вінілхлориду має пару атомів вуглецю з подвійним зв'язком, до одного з яких приєднаний атом хлору. Поліетилен надходить з етиленових субодиниць. Спеціальні каталізатори, використовувані при виробництві поліетилену, забезпечують неразветвленную ланцюга, в той час як для ПВХ каталізатор не потрібно.

Подібності та відмінності ПВХ та поліетилену

Основою цих полімерів є етилен, який сам по собі є безбарвним пальним газом. При його змішуванні з хлором і киснем відбувається полімеризація, в результаті якої в умовах певної температури і тиску виникають макромолекули полімерів.


Поливинилхлорид и полиэтилен


ПВХ і поліетилен плавляться приблизно при одних і тих же термічних значеннях. І той і інший пластик володіють хорошими діелектричними властивостями, високою стійкістю до кислотної і лужної середовищі. Зносостійкість і механічна стійкість також на високому рівні. Головною відмінністю цих матеріалів є швидке старіння поліетилену, що варто враховувати при тривалому використанні виробів виготовлених з нього. Обидва полімеру мають приблизно однаковий рівень жорсткості. Але, демпфирующие властивості все ж краще у поліетилену. В принципі всі види пластиків володіють стійкістю до корозії і впливу вологого середовища. Завдяки таким характеристикам і відносно невисокій вартості порівняно з іншими матеріалами, які можуть використовуватися аналогічним чином вироби з ПВХ та поліетилену використовуються досить широко в усьому світі. У промисловості виробництво цих полімерів займає 1 і 2 місця в світі.

Способи виробництва виробів з ПВХ та поліетилену

В принципі через схожість основних характеристик обидва ці полімеру виготовляються аналогічними методами.

Екструзівний метод обробки передбачає «лиття» труб і обплетення для кабелю і проводів. Екструзією можна виготовляти листові ПВХ і поліетилен для застосування в будівництві. Для досягнення необхідного температурного режиму обробки полімерів екструзією використовуються спеціальні електронагрівачі, без яких досягти якісних виробів не вдасться. В основному використовуються такі групи нагрівальних елементів, як кільцеві ТеНи , плоскі і патронні електронагрівачі контактної дії. Отримати більш детальну інформацію про них, ви можете на сайті «ТЕН24».

Термо-вакуумне формування і лиття ПВХ та поліетилену використовуються у виробництві самих різноманітних упаковок.

Ротаційна і видувна формування необхідні для виробництва ємностей, каністр, тари та різних судин з ПВХ та поліетилену.

Поліетилен і ПВХ є термопластами і підходять для вторинної переробки. Через безвідходного виробництва їх можна вважати екологічно чистими. Термопластический матеріал можна плавити необмежену кількість разів і перетворювати в різні вироби.

Застосування в промисловості та побуті

ПВХ - один з найпопулярніших пластиків при виробництві деталей сантехніки. З нього також роблять садові шланги, плащі та сумки з вінілової шкіри. Поліетилен має майже незліченну безліч застосувань. З поліетилену низької щільності виготовляються пластикові плівки і пакети для покупок, а з більш міцного поліетилену високої щільності - все, від великих контейнерів до пластикових глеків для молока і дитячих іграшок. Поліетилен надвисокої молекулярної маси, настільки міцний, що він може входити до складу куленепробивних жилетів.





Дивитися усі статі


.

Задати питання

Логотип ТЕН 24
Для того, щоб купити нагрівачі або надіслати електронною поштою питання заповніть форму або просто зателефонуйте за телефонами