ПВХ-пластики: поливинилхлорид

Производство, свойства, применение и забота об окружающей среде

• Делиться
• флипборд
• Эл. адрес

Маганн / Getty Images

• Бакалавр бизнес-менеджмента, Колорадский университет в Боулдере

Тодд Джонсон занимается разработкой, коммерциализацией и продажами композитной промышленности с 2004 года. Он также пишет об этой отрасли.

Поливинилхлорид (ПВХ) — популярный термопласт без запаха, твердый, хрупкий и обычно белого цвета. В настоящее время он занимает третье место в мире по распространенности (после полиэтилена и полипропилена). ПВХ чаще всего используется в сантехнике и канализации, хотя он также продается в виде гранул или смолы в виде порошка.

Использование ПВХ

Использование ПВХ преобладает в жилищном строительстве.Он регулярно используется в качестве замены или альтернативы металлическим трубам (особенно из меди, оцинкованной стали или чугуна) и во многих случаях, когда коррозия может поставить под угрозу функциональность и увеличить затраты на техническое обслуживание. Помимо жилых помещений, ПВХ также обычно используется в муниципальных, промышленных, военных и коммерческих проектах.

В целом, с ПВХ намного легче работать, чем с металлической трубой. Его можно отрезать до нужной длины с помощью простых ручных инструментов. Фитинги и трубопроводы не требуют сварки. Трубы соединяются с помощью стыков, клея на растворителях и специальных клеев. Еще одним преимуществом ПВХ является то, что некоторые продукты, в которые были добавлены пластификаторы, более мягкие и гибкие, чем жесткие, что облегчает их установку. ПВХ также широко используется как в гибкой, так и в жесткой форме в качестве изоляции для электрических компонентов, таких как провода и кабели.

В сфере здравоохранения ПВХ можно найти в виде трубок для кормления, мешков для крови, внутривенных (IV) мешков, частей устройств для диализа и множества других предметов. Следует отметить, что такие применения возможны только тогда, когда фталаты — химические вещества, из которых производятся гибкие сорта ПВХ и других пластиков — добавляются в состав ПВХ.

Обычные потребительские товары, такие как плащи, полиэтиленовые пакеты, детские игрушки, кредитные карты, садовые шланги, дверные и оконные рамы, занавески для душа — и это лишь некоторые из вещей, которые вы, вероятно, найдете в своем доме, — также изготавливаются из ПВХ в ту или иную форму.

Как делают ПВХ

Хотя пластик, безусловно, является искусственным материалом, два основных ингредиента, которые входят в состав ПВХ, — соль и масло — являются органическими. Чтобы сделать ПВХ, первое, что вам нужно сделать, это отделить этилен, производное природного газа, от так называемого «сырья». В химической промышленности нефть является исходным сырьем для многих химикатов, включая метан, пропилен и бутан.(Природное сырье включает водоросли, которые являются обычным сырьем для углеводородного топлива, а также кукурузу и сахарный тростник, которые являются альтернативным сырьем для этанола.)

Чтобы выделить этанол, жидкую нефть нагревают в паровой печи и подвергают экстремальному давлению (процесс, называемый термическим крекингом), чтобы вызвать изменение молекулярной массы химических веществ в сырье. Изменяя молекулярную массу, этилен можно идентифицировать, отделить и собрать. После этого его охлаждают до жидкого состояния.

Следующая часть процесса включает извлечение компонента хлора из соли в морской воде. При пропускании сильного электрического тока через раствор соленой воды (электролиз) к молекулам хлора добавляется дополнительный электрон, что опять же позволяет их идентифицировать, разделять и извлекать.

Теперь у вас есть основные компоненты.

Когда этилен и хлор встречаются, в результате химической реакции образуется дихлорид этилена (ЭДХ). EDC подвергается второму процессу термического крекинга, который, в свою очередь, дает мономер винилхлорида (VCM). Затем ВХМ пропускают через реактор, содержащий катализатор, что вызывает связывание молекул ВХМ (полимеризация). Когда молекулы VCM соединяются, вы получаете смолу ПВХ — основу для всех виниловых компаундов.

Пользовательские жесткие, гибкие или смешанные виниловые компаунды создаются путем смешивания смолы с различными составами пластификаторов, стабилизаторов и модификаторов для достижения желаемых свойств, включая все, от цвета, текстуры и гибкости до долговечности в экстремальных погодных условиях и условиях ультрафиолетового излучения.

Преимущества ПВХ

ПВХ — это недорогой материал, легкий, податливый и, как правило, простой в обращении и установке. По сравнению с другими типами полимеров, процесс его производства не ограничивается использованием сырой нефти или природного газа. (Некоторые утверждают, что это делает ПВХ «устойчивым пластиком», поскольку он не зависит от невозобновляемых форм энергии.)

ПВХ также прочен и не подвержен коррозии или другим формам деградации, поэтому его можно хранить в течение длительного периода времени. Его рецептура может быть легко преобразована в различные формы для использования в различных отраслях и областях применения, что является несомненным плюсом. ПВХ также обладает химической стабильностью, что является важным фактором, когда изделия из ПВХ применяются в средах с различными химическими веществами. Эта характеристика гарантирует, что ПВХ сохраняет свои свойства, не претерпевая существенных изменений при введении химических веществ. Другие преимущества включают в себя:

• Биосовместимость
• Ясность и прозрачность
• Стойкость к химическому растрескиванию под напряжением
• Низкая теплопроводность
• Практически не требует обслуживания

Как термопласт, ПВХ можно перерабатывать и превращать в новые продукты для различных отраслей промышленности, хотя из-за множества различных составов, используемых для производства ПВХ, это не всегда простой процесс.

Недостатки ПВХ

ПВХ может содержать до 57% хлора. Углерод, полученный из нефтепродуктов, также часто используется в его производстве. Из-за токсинов, которые потенциально могут выделяться во время производства, при воздействии огня или при разложении на свалках, некоторые медицинские исследователи и защитники окружающей среды окрестили ПВХ «ядовитым пластиком».

Проблемы со здоровьем, связанные с поливинилхлоридом, еще не подтверждены статистически, однако эти токсины были связаны с состояниями, которые включают, помимо прочего, рак, задержки развития плода, эндокринные нарушения, астму и снижение функции легких. В то время как производители указывают, что высокое содержание солей в ПВХ является естественным и относительно безвредным, наука предполагает, что натрий — наряду с выделением диоксина и фталата — на самом деле является потенциальными факторами, способствующими опасностям для окружающей среды и здоровья, которые представляет ПВХ.

Будущее ПВХ-пластиков

Обеспокоенность по поводу рисков, связанных с ПВХ, побудила провести исследование использования этанола из сахарного тростника в качестве сырья, а не нафты (горючее масло, полученное путем сухой перегонки угля, сланца или нефти). В настоящее время проводятся дополнительные исследования пластификаторов на биологической основе с целью создания альтернатив, не содержащих фталатов. Хотя эти эксперименты все еще находятся на начальной стадии, есть надежда разработать более устойчивые формы ПВХ, чтобы уменьшить потенциальное негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду на этапах производства, использования и утилизации.