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