Свойства ПВХ сырья и рецептура для производства оконного профиля

Особенности ПВХ как полимера

Поливинилхлорид (ПВХ) является синтетическим полимером. В его названии уже содержится информация о том, что он получается из химического соединения винилхлорида путем полимеризации (приставка поли-).

В результате полимеризации — соединения отдельных молекул винилхлорида или мономера в длинные цепи — получаются молекулы поливинилхлорида, образованные из множества молекул винилхлорида. Число этих молекул, объединённых в общую цепь, может колебаться от нескольких сот до полутора тысяч и более. Одна молекула исходного мономера (винилхлорида) образует звено.

Винилхлорид содержит двойную связь, которая в процессе полимеризации раскрывается. В результате чего образуется длинная цепь полимера, в котором -(СН2-СН Cl)- является звеном. Число звеньев (n) может колебаться в значительных пределах, причем разные молекулы поливинилхлорида, полученные в результате одной химической реакции, могут существенно отличаться друг от друга по количеству звеньев.

Это означает, что в одной партии продукта содержатся молекулы поливинилхлорида, довольно сильно отличающиеся между собой длиной полимерной цепи. Поэтому когда говорят о длине полимерной цепи, которая определяет молекулярный вес полимера, имеют в виду среднее его значение.

Отдельные молекулы ПВХ также взаимодействуют между собой, но это взаимодействие уже не является химическим, т.е. при своем взаимодействии они не образуют новых соединений, а за счет сил притяжения и отталкивания образуют, так называемые надмолекулярные образования (структуры) с одинаковым химическим составом. 

ПВХ по своему внешнему виду представляет собой белый порошок, каждая частица этого порошка (зерно) имеет размер от 50 до 150 мкм. В свою очередь, каждое зерно состоит из агломератов, размер которых составляет ~10 мкм. Агломераты состоят из глобул, размер которых составляет 1-3 мкм. Глобулы состоят из доменов — мелких сферических частиц размером 100 нм. Домены, в свою очередь состоят из микродоменов размером 10 нм.

Разновидности ПВХ зерен

Зерно ПВХ является тем конечным надмолекулярным образованием, с которым мы часто сталкиваемся на практике. ПВХ одной и той же партии может содержать зерна различного размера и вида. С точки зрения практической переработки следует различать зерна ПВХ двух видов: прозрачные и непрозрачные. Соответственно ПВХ с преобладанием прозрачных зерен относится к монолитному типу, ПВХ с преобладанием непрозрачных зерен к рыхлому типу.

Для монолитного типа содержание прозрачных зерен составляет 70-85 %, для рыхлого типа содержание прозрачных зерен составляет 0-12%.

Известен также третий (неоднородный) тип ПВХ, в котором нет преобладания зерён того или другого вида.

Прозрачные зерна отличаются от непрозрачных более плотной структурой поверхности по сравнению с рыхлыми непрозрачными зернами. ПВХ, состоящий из зерён любого вида вполне пригоден для переработки, нужно только правильно определить направление его использования.

Прозрачные зерна, в частности, плохо поглощают пластификатор, поэтому их излишнее содержание при производстве пластифицированных изделий (ПВХ-пластикатов) приводит к образованию, так называемых”рыбьих глаз” — частиц, в которые не удалось проникнуть пластификатору в достаточном количестве, поэтому ПВХ с большим содержанием прозрачных зерен желательно использовать для производства не пластифицированных (жестких) изделий.

В практической деятельности даже не так важно соотношение прозрачных и непрозрачных зерен, как постоянство этого соотношения в разных партиях ПВХ. Поскольку процесс получения ПВХ имеет периодический характер, у поставщиков ПВХ часто возникают трудности с поддержанием одинаковых свойств у разных партий продукта, при этом возникают определённые проблемы  с  переработкой.

Свойства ПВХ в значительной степени определяются способом его получения.

• ПВХ, полученный суспензионным способом маркируется как ПВХ-С. Например, ПВХ С-7059.
• ПВХ, полученный эмульсионным (латексным) способом маркируется как ПВХ-ЕП. Например, ПВХ  ЕП-62.
• ПВХ, полученный массовым способом маркируется как ПВХ -М., Например ПВХ М-64.

Для производства ПВХ пластикатов, пленок и других изделий получаемых экструзионным, каландровым или литьевым методом применяют, в основном ПВХ-С.

Вязкость и плотность ПВХ

Плотность зерна ПВХ, в зависимости от способа его получения, колеблется от 1,26 до 1,42 г/см³, для суспензионного ПВХ, который применяется для получения ПВХ-пластиката (ПВХ С-7059), составляет~1,40 г/см³.

Насыпная плотность ПВХ для большинства суспензионных марок, в силу того, что зерна имеют сферическую форму, составляет 0,54-0,58 г/см³.

В значительной степени способ и технология переработки ПВХ определяется его вязкостью, которая определяется как вязкость его раствора в растворителе (циклогексаноне). Первые две цифры в обозначении марки ПВХ обозначают, величину так называемой константы Фикентчера.

Например, для ПВХ-С 7059 константа Фикентчера равна 70. Определенному значению константы Фикентчера (К) соответствует и средняя степень полимеризации (n), для К=70 она составляет ~1230. Чем больше величина этой константы, тем выше степень полимеризации и молекулярный вес.

Процессы при нагревании ПВХ

Одним из важных свойств ПВХ является его способность при нагревании разлагаться с выделением хлористого водорода (НСl). Процесс выделения хлористого водорода может начаться при температуре 70-80°С, поэтому его хранение должно производиться на достаточном расстоянии от отопительных приборов и в местах, не подвергающихся воздействию солнечных лучей.

При температуре 150-180°С на воздухе, скорость процесса разложения резко возрастает, происходит быстрое разложение полимера с выделением хлористого водорода и углекислого газа.

Хлористый водород обладает резким запахом, обладает раздражающим действием на дыхательные пути и слизистые оболочки глаз. Для защиты органов дыхания при сильной загазованности следует применять противогаз с коробкой марки БКФ. Предел содержания хлористого водорода в воздухе производственных помещений, при котором можно работать без последствий для здоровья (предельно допустимая концентрация -ПДК) составляет 5 мг/м³.

Пыль ПВХ, если создать ее большую концентрацию в воздухе и поднести отрытый огонь, может воспламениться. Наименьшая концентрация пыли ПВХ в воздухе, при которой может произойти воспламенение (нижний концентрационный предел воспламенения) составляет 380 г/м³. Тушение загоревшегося ПВХ производится распыленной водой, пеной. В качестве первичных средств пожаротушения применяется кошма и песок.

Пыль ПВХ также является токсичной, ПДК пыли ПВХ-6 мг/м³. Для предохранения органов дыхания от пыли ПВХ нужно использовать респиратор типа “Лепесток”.

Добавки для ПВХ сырья

Чистый ПВХ очень трудно использовать для изготовления изделий. Чтобы переработать его, необходимо нагреть до температуры близкой к температуре, при которой происходит интенсивное выделение хлористого водорода. Для того чтобы переработать ПВХ, применяют термостабилизаторы, которые в смеси с ПВХ позволяют значительно снизить интенсивность выделения хлористого водорода. Однако при сильных перегревах, например при повышении температуры переработки свыше 220°С  даже применение термостабилизаторов не спасает ПВХ от разложения.

Существенным недостатком является то, что на практике ПВХ невозможно переработать в чистом виде и при тепловом воздействии он разлагается. 

С другой стороны огромным достоинством ПВХ является то, что из одного и того же ПВХ путём его смешивания с различными добавками (модификацией) можно получать материалы с самыми различными свойствами от высокоэластичных (резиноподобных) до твёрдых с высокой ударопрочностью.

Рецептура оконного профиля

Заказать оборудование для производства ПВХ изделий

Если вы намерены организовать производство оконного профиля, тщательно выбирайте поставщика и ищите того, кто готов сделать комплексный проект. Вместе с поставкой оборудования мы передадим и отработаем рецептуры, наладим производственный процесс, проведем обучение персонала.