Historia, struktura, właściwości i zastosowania polichlorku winylu

5362
Alexander Pearson
Historia, struktura, właściwości i zastosowania polichlorku winylu

Plik chlorek winylu Jest to polimer, którego przemysłowe zastosowanie zaczęło się rozwijać na początku XX wieku, między innymi ze względu na niski koszt, trwałość, odporność oraz izolacyjność termiczną i elektryczną. Pozwoliło to na wypieranie metali w wielu zastosowaniach i zastosowaniach..

Jak sama nazwa wskazuje, składa się z powtarzania się wielu monomerów chlorku winylu, tworzących łańcuch polimerowy. Atomy chloru i winylu powtarzają się n razy w polimerze, więc można go również nazwać polichlorek winylu (chlorek winylu, PVC, w języku angielskim).

Ponadto jest to mieszanka formowalna, dzięki czemu można ją wykorzystać do budowy wielu elementów o różnych kształtach i rozmiarach. PVC jest odporny na korozję, głównie na skutek utleniania. Dlatego nie ma ryzyka w jego narażeniu na środowisko..

Negatywną zaletą jest to, że trwałość PVC może być przyczyną problemu, ponieważ gromadzenie się jego odpadów może przyczyniać się do zanieczyszczenia środowiska, które tak bardzo wpływa na planetę od kilku lat..

Indeks artykułów

  • 1 Historia polichlorku winylu (PVC)
  • 2 Struktura chemiczna
  • 3 Właściwości
    • 3.1 Zdolność do opóźniania ognia
    • 3.2 Trwałość
    • 3.3 Stabilność mechaniczna
    • 3.4 Przetwarzanie i formowalność
    • 3.5 Odporność na chemikalia i olej
  • 4 Właściwości
    • 4.1 Gęstość
    • 4.2 Temperatura topnienia
    • 4.3 Procent wchłaniania wody
  • 5 zastosowań
  • 6 Odnośniki

Historia polichlorku winylu (PVC)

W 1838 r. Francuski fizyk i chemik Henry V. Regnault odkrył polichlorek winylu. Później niemiecki naukowiec Eugen Baumann (1872) wystawił butelkę z chlorkiem winylu na działanie promieni słonecznych i zaobserwował pojawienie się stałego białego materiału: był to polichlorek winylu.

Na początku XX wieku rosyjski naukowiec Ivan Ostromislansky i niemiecki naukowiec Frank Klatte z niemieckiej firmy chemicznej Griesheim-Elektron próbowali znaleźć komercyjne zastosowania polichlorku winylu. Skończyło się na tym, że byli sfrustrowani, ponieważ czasami polimer był sztywny, a innym razem był kruchy..

W 1926 roku Waldo Semon, naukowiec pracujący dla B. F. Goodrich Company w Akron w stanie Ohio, odniósł sukces w stworzeniu elastycznego, wodoodpornego, ognioodpornego tworzywa sztucznego zdolnego do łączenia się z metalem. Taki był cel firmy i było to pierwsze przemysłowe zastosowanie polichlorku winylu..

Produkcja polimeru zintensyfikowała się podczas II wojny światowej, ponieważ był on używany do powlekania okablowania okrętów wojennych.

Struktura chemiczna

Górny obraz przedstawia łańcuch polimerowy polichlorku winylu. Czarne kule odpowiadają atomom węgla, białe - atomom wodoru, a zielone - atomom chloru.

Z tej perspektywy łańcuch ma dwie powierzchnie: jedną z chloru i drugą z wodoru. Jego trójwymiarowy układ najłatwiej jest zwizualizować z monomeru chlorku winylu i sposobu, w jaki tworzy wiązania z innymi monomerami, aby utworzyć łańcuch:

Tutaj ciąg składa się z n jednostek, które są zawarte w nawiasach. Atom Cl wskazuje poza płaszczyznę (czarny klin), chociaż może również wskazywać za nią, jak widać na zielonych kulach. Atomy H są skierowane w dół i można je zobaczyć w ten sam sposób na strukturze polimeru.

Chociaż łańcuch ma tylko pojedyncze wiązania, nie mogą się one swobodnie obracać z powodu sterycznej (przestrzennej) przeszkody atomów Cl.. 

Dlaczego? Ponieważ są bardzo nieporęczne i nie mają wystarczająco dużo miejsca, aby obracać się w innych kierunkach. Gdyby to zrobili, „uderzyliby” sąsiednimi atomami H..

Nieruchomości

Zdolność do opóźniania ognia

Ta właściwość wynika z obecności chloru. Temperatura zapłonu PVC wynosi 455 ºC, więc ryzyko poparzenia i rozpalenia ognia jest niskie.

Ponadto ciepło uwalniane przez PVC podczas spalania jest mniejsze, ponieważ jest wytwarzane przez polistyren i polietylen, dwa z najczęściej używanych tworzyw sztucznych..

Trwałość

W normalnych warunkach czynnikiem, który najbardziej wpływa na trwałość produktu jest jego odporność na utlenianie..

PVC ma atomy chloru przyłączone do węgli w swoich łańcuchach, co czyni go bardziej odpornym na utlenianie niż tworzywa sztuczne, które w swojej strukturze mają tylko atomy węgla i wodoru..

Badanie rur z PVC zakopanych przez 35 lat, przeprowadzone przez Japońskie Stowarzyszenie Rur i Złączek PVC, nie wykazało pogorszenia ich stanu. Nawet jego wytrzymałość jest porównywalna z nowymi rurami z PVC.

Stabilność mechaniczna

PVC to stabilny chemicznie materiał, który wykazuje niewielkie zmiany w swojej strukturze molekularnej i odporności mechanicznej..

Jest to materiał lepkosprężysty o długim łańcuchu, podatny na odkształcenia pod wpływem ciągłego działania siły zewnętrznej. Jednak jego odkształcenie jest niewielkie, ponieważ stanowi ograniczenie jego ruchliwości molekularnej..

Przetwarzanie i formowalność

Przetwarzanie materiału termoplastycznego zależy od jego lepkości w stanie stopionym lub stopionym. W tych warunkach lepkość PVC jest wysoka, jego zachowanie jest w niewielkim stopniu zależne od temperatury i jest stabilne. Z tego powodu z PVC można wytwarzać produkty o dużych rozmiarach i różnych kształtach..

Odporność na chemikalia i olej

PVC jest odporny na kwasy, zasady i prawie wszystkie związki nieorganiczne. PVC odkształca się lub rozpuszcza w węglowodorach aromatycznych, ketonach i cyklicznych eterach, ale jest odporny na inne rozpuszczalniki organiczne, takie jak węglowodory alifatyczne i węglowodory chlorowcowane. Dobra jest również odporność na oleje i tłuszcze.

Nieruchomości

Gęstość

1,38 g / cm3

Temperatura topnienia

Pomiędzy 100 ºC a 260 ºC.

Procent wchłaniania wody

0% w ciągu 24 godzin

Ze względu na swój skład chemiczny PVC podczas produkcji może mieszać się z liczbami kompozytowymi..

Następnie, zmieniając plastyfikatory i dodatki stosowane na tym etapie, można uzyskać różne rodzaje PVC o szeregu właściwości, takich jak między innymi elastyczność, sprężystość, odporność na uderzenia i zapobieganie rozwojowi bakterii..

Aplikacje

PVC to niedrogi i wszechstronny materiał stosowany w budownictwie, służbie zdrowia, elektronice, samochodach, rurach, powłokach, workach na krew, sondach plastikowych, izolacji kabli itp..

Znajduje zastosowanie w wielu aspektach konstrukcyjnych ze względu na swoją wytrzymałość, odporność na utlenianie, wilgoć i ścieranie. PVC idealnie nadaje się do okładzin, ram okiennych, dachów i ogrodzeń.

Jest szczególnie przydatny w budowie rur, ponieważ materiał ten nie ulega korozji, a jego szybkość pękania wynosi zaledwie 1% w przypadku systemów z roztopionym metalem..

Wytrzymuje zmiany temperatury i wilgotności, dzięki czemu może być stosowany w okablowaniu stanowiącym jego powłokę.

PVC jest używany do pakowania różnych produktów, takich jak drażetki, kapsułki i inne artykuły do ​​użytku medycznego. Podobnie worki na banki krwi są wykonane z przezroczystego PVC.

Ponieważ PVC jest niedrogie, trwałe i wodoodporne, idealnie nadaje się na płaszcze przeciwdeszczowe, buty i zasłony prysznicowe..

Bibliografia

  1. Wikipedia. (2018). Chlorek winylu. Pobrane 1 maja 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  2. Redaktorzy Encyclopaedia Britannica. (2018). Chlorek winylu. Pobrane 1 maja 2018 r. Z: britannica.com
  3. Arjen Sevenster. Historia PVC. Pobrane 1 maja 2018 z: pvc.org
  4. Arjen Sevenster. Właściwości fizyczne PVC. Pobrane 1 maja 2018 r. Z: pvc.org
  5. Brytyjska Federacja Tworzyw Sztucznych. (2018). Polichlorek winylu PVC. Pobrane 1 maja 2018 z: bpf.co.uk
  6. International Polymer Solutions Inc. Właściwości polichlorku winylu (PVC). [PDF]. Pobrane 1 maja 2018 r.Z: ipolymer.com
  7. ChemicalSafetyFacts. (2018). Chlorek winylu. Pobrane 1 maja 2018 r. Z: chemicalafetyfacts.org
  8. Paul Goyette. (2018). Plastikowe rurki. [Postać]. Pobrane 1 maja 2018 z: commons.wikimedia.org

Jeszcze bez komentarzy