Поливинилхлорид: получение

Состав поливинилхлорида

ПВХ относится к той небольшой группе полимеров, которые производятся не полностью на основе нефти. В качестве сырья для его производства используется добываемый из нефти этилен (43 %) и хлор (57 %), добываемый из поваренной соли.
Из каменной соли посредством электролиза хлористого натрия получается хлор. Из нефти получается этилен. Этилен и хлор вступают в реакцию с образованием дихлорэтана, из которого в результате последующей реакции образуется винилхлорид. Винилхлорид превращается посредством полимеризации в поливинилхлорид.

Процесс образования ПВХ (поливинилхлорида)

Процесс образования ПВХ можно условно разделить на четыре метода, при этом 80 % всего ПВХ добывается по так называемой “полимеризации в суспензии”. Этот метод основан на том, что винилхлорид нерастворим в воде. Винилхлорид диспергируется в воду через трубки в реактор давления, объемом 80 .... 150 м 3 . Таким образом, винилхлорид разделяется на микрокапельки и подогревается до необходимой температуры 40 – 80 оС. После ввода в суспензию растворимого инициатора реакции (как правило органического пероксида) начинается полимеризация отдельных капелек винилхлорида.
Поскольку процесс полимеризации сопровождается выделением теплоты, то возникает опасность терморазложения ПВХ – возникновение обратной реакции дегидрохлорирования – разложение молекулы ПВХ с выделением соляной кислоты.

Под воздействием образовавшегося соединения ПВХ изменяет цвет и становится красно-коричневым. Выделяемая соляная кислота ускоряет каталитически дальнейшее разрушение ПВХ. Для того, чтобы избежать обратной реакции, добавляется специальный стабилизатор, который покрывает образовавшиеся в результате полимеризации частички защитной оболочкой. Эти суспензированные частицы, размером от 20 до 200 mм легко отделяются на центрифуге, сите или фильтрах, а не вступивший в реакцию винилхлорид удаляется в виде газа при помощи специальной аппаратуры.

Использование  стабилизаторов для производства ПВХ - профилей 

В подавляющем большинстве ПВХ-профилей, производимых в настоящее время, в качестве термостабилизатора используются соединения свинца (Pb), применение которых строго регулируется особыми промышленными правилами Европейского Сообщества (ЕС). Работы по приготовлению ПВХ с различными типами термостабилизаторов строго регламентируются правительственными нормами безопасности по ПДК (предельно допустимой концентрации) на производстве. Однако, внедренный в состав порошка из суспензированных частиц ПВХ-компаунда свинцовый термостабилизатор не может мигрировать из его состава, и свинец никак не выделяется из стабилизатора.
Помимо классической стабилизации при производстве ПВХ могут использовать и другие химические соединения, например, стабилизаторы на основе кальция и цинка. Кальциево-цинковые (Ca /Zn) термостабилизаторы и их соли большинства кислот признаны нетоксичными, не генерирующими токсичных веществ в соединении с другими добавками в компаунде. Такая технология является более дорогой и менее апробированной.

Физико-механические и химические свойства ПВХ, стабилизированного соединениями свинца и кальцием-цинком, практически не отличаются друг от друга. Ниже приведена сравнительная таблица технических характеристик материала профилей с различной стабилизацией.
Табл. 2.3
ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА С РАЗЛИЧНОЙ СТАБИЛИЗАЦИЕЙ

ХАРАКТЕРИСТИКА	МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ	ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ	СТАБИЛИЗАЦИЯСВИНЕЦ	СТАБИЛИЗАЦИЯ КАЛЬЦИЙ-ЦИНК
Объемный вес	DIN 53479	кг /м3	1500	1460
Модуль упругости	DIN 53457	Н/ мм2	2,98	2,46
Коэффициент температурного расширения		1/оС	80 x 10 (*–6)
Температура размягчения	DIN 534460/B	оС	82,5	79,5
Предел прочности при растяжении	DIN 53455	Н/ мм2	43	41
Относительное удлинение при разрыве	DIN 53455	%	101	94
Ударная вязкость образца с надрезом при +23  оС	DIN 53753	КДж /м2	56	63
Ударная вязкость образца с надрезом при 0 оС	DIN 53753	КДж /м2	27	32
Твердость D по Шору	DIN 53505	ЕДИНИЦА ТВЕРДОСТИ	74	71

Вклад участников

Ельников Сергей