Тематические статьи: Строительные ПВХ профили

Поливинилхлорид (ПВХ)

(–CH₂–CHCl–)•n - полимер преимущественно линейного строения, твердый продукт белого цвета, степень полимеризации - 100-2500. Элементарные звенья (мономеры) в цепях полимера расположены в основном в положении 1, 2. Степень упорядоченности макромолекул зависти от температуры полимеризации, а также от молекулярной массы. Максимально возможная упорядоченность достигается при температурах полимеризации выше +55°С. Степень кристалличности промышленного ПВХ может достигать 10%. При определении степени кристалличности ПВХ учитывается массовый коэффициент поглощения, обуславливаемый наличием в макромолекулах тяжелых атомов хлора.

Некоторые основные физико-технические и электрические свойства прессованных образцов ПВХ:

• Плотность (20°С): 1,35-1,43 г/см³
• Показатель преломления: 1,544
• Температура текучести: 180-220°С и выше
• Температура стеклования: 78-105°С
• Теплопроводность: 0,15-0,175 Вт/(м•К)
• Удельная теплоемкость: 1-2,14 кДж/(кг•К)
• Температурный коэффициент линейного расширения: 6-8•10-7°С^-1
• Температурный коэффициент объемного расширения (25-50°С): 3-4•10-8°С^-1
• Теплостойкость по Мартенсу: 50-80°С
• Водопоглощение за 24 ч: 0,4-0,6% (г/м²)
• Водопоглощение за 1000 ч: 4 г/м²
• Прочность при растяжении: 40-60 МН/м²
• Прочность при сжатии: 78-160 МН/м²
• Прочность при изгибе: 80-120 МН/м²
• Модуль упругости: 3-4 ГН/м²
• Ударная вязкость по Изод: 2-10 кДж/м²
• Твердость по Бриннелю: 130-160 МН/м²
• Предел текучести: 10-30 МН/м²
• Относительное удлинение: 5-100%
• Диэлектрическая проницаемость (50 Гц, 20°С): 3,24
• Удельное объемное электросопротивление (20°С): 1015-1017 Ом•см
• Удельное поверхностное электросопротивление: 1013-1014 Ом

Температура текучести ПВХ тем выше, чем ниже температура полимеризации, она совпадает или даже выше температуры заметной деструкции ПВХ. Свойства ПВХ профиля можно модифицировать смешивая его с другими полимерами. Так, ударная прочность повышается при смешении ПВХ с хлорированным ПЭ, бутилкаучуком, АБС. ПВХ, полученный полимеризацией винилхлорида в массе суспензии или эмульсии (капиллярно-пористый, порошкообразный материал), свойства которого (молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, строение цепи и пр.) в значительной мере определяют поведение полимера при переработке и свойства изделий из него. По морфологическому признаку зерна суспензионного порошкообразного ПВХ существует деление на: 1) однородные (монолитные с преобладанием прозрачных или непрозрачных зерен), 2) неоднородные (пористые).

Морфология зерен эмульсионного ПВХ существенно отличается от морфологии зерен суспензионного ПВХ. Целесообразность получения зерен ПВХ конкретного типа определяется назначением данного сорта ПВХ. Свойства ПВХ профиля, как порошкообразного материала приведены в таблице.

* - специфическая характеристика молекулярного веса ПВХ

Получение ПВХ

ПВХ получают полимеризацией винилхлорида по радикальному механизму в массе, эмульсии, суспензии или в органическом растворителе, в котором растворяется одовременно мономер и полимер (лаковый метод) или только мономер. В промышленности чаще всего используют эмульсионный и суспензионный методы.

Суспензионную полимеризацию винилхлорида проводят в течение 8-14 часов при 30-70°С и давлении 0,4-1,2 МН/м² по периодической схеме в реакторах емкостью 10-25 м³, изготовленных из нержавеющей стали и снабженных перемешивающим устройством. Винилхлорид при перемешивании суспендируют в деминерализованной воде, не содержащей загрязнений и кислорода, в присутствии растворимого в мономере инициатора (например, перекиси бензола). В воду вводят суспендирующий агент - защитный коллоид (например, гидроокиси, фосфаты или карбонаты металлов), который часто применяют совместно с модифицирующей добавкой (например, стеараты Pb, Mg, Ba, Cd, Ca, Sr), которая способствует улучшению структуры и морфологии ПВХ, то есть изменяется дисперсность, увеличивается пористость поверхности частиц и т.д. После завершения цикла полимеризации (10-20 часов, включая 2-3 часа на загрузку, выгрузку и вспомогательные работы) получают суспензию, содержащую легко фильтруемые частички ПВХ размером 75-150 мкм. Суспензию ПВХ после отделения в сепараторе непрореагировавшего винилхлорида через смеситель подают в центрифуги, где она отжимается до содержания влаги 25-30%. Выделенный ПВХ сушат в скоростной сушилке или чаще в сушильном барабане, которые обогревают горячим воздухом (65-150°С). Затем ПВХ сортируют на виброситах по размеру частиц и упаковывают в мешки или другую тару.

Полученный суспензионным методом ПВХ характеризуется узким молекулярно-массовым распределеним, его свойства и структура сильно зависят от природы инициатора, защитного коллоида и добавок, а также от технологических параметров. Молекулярная масса ПВХ регулируется температурой полимеризации. Рецептура типичной загрузки компонентов (в кг) в реактор: винилхлорид - 3000, вода - 6000, суспендирующий агент - 4, инициатор - 2-4. Расход мономера на 1 т сухого продукта не превышает 1050-1070 кг, вспомогательных продуктов - 1-2 кг.

Суспензионный ПВХ профиль по сравнению с эмульсионным обладает лучшими диэлектрическими свойствами, более высокой водо- и термостойкостью, улучшенной светостойкостью, т.к. содержит защитный коллоид и модифицирующие добавки.

Можно только добавить, что производство строительных материалов на основе ПВХ профилей растет во всем мире бурными темпами. Выгодность внедрения этих материалов, выгодность производства ПВХ профилей на предприятиях нефтехимической промышленности - очевидные аргументы в пользу производства ПВХ и материалов на его основе.