Πολυβινυλοχλωρίδιο Ιστορικό, χημική δομή, ιδιότητες και χρήσεις

Το χλωριούχο πολυβινύλιο Πρόκειται για πολυμερές του οποίου η βιομηχανική χρήση άρχισε να αναπτύσσεται στις αρχές του 20ού αιώνα, μεταξύ άλλων λόγω του χαμηλού κόστους του, της αντοχής του, της αντοχής του και της θερμικής και ηλεκτρικής μόνωσης του, μεταξύ άλλων λόγων. Αυτό του επέτρεψε να μετατοπίσει μέταλλα σε πολλές εφαρμογές και χρήση.

Όπως υποδηλώνει η ονομασία του, συνίσταται στην επανάληψη πολλών μονομερών χλωριούχου βινυλίου, που σχηματίζουν αλυσίδα πολυμερών. Τόσο τα άτομα χλωρίου όσο και το βινύλιο επαναλαμβάνονται n φορές στο πολυμερές, επομένως μπορεί επίσης να ονομαστεί χλωριούχο πολυβινύλιο (χλωριούχο πολυβινύλιο, PVC, στα αγγλικά).

Επιπλέον, είναι ένα χυτευτό υλικό, έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πολυάριθμων τεμαχίων διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών. Το PVC είναι ανθεκτικό στη διάβρωση λόγω κυρίως της οξείδωσης. Επομένως, δεν υπάρχει κίνδυνος για την έκθεσή του στο περιβάλλον.

Ως αρνητικό σημείο, η ανθεκτικότητα του PVC μπορεί να είναι η αιτία ενός προβλήματος, επειδή η συσσώρευση των αποβλήτων του μπορεί να συμβάλει στην περιβαλλοντική ρύπανση που έχει επηρεάσει τον πλανήτη για αρκετά χρόνια..

Ευρετήριο

• 1 Ιστορικό χλωριούχου πολυβινυλίου (PVC)
• 2 Χημική δομή
• 3 Ιδιότητες
  • 3.1 Ικανότητα επιβράδυνσης της φωτιάς
  • 3.2 Ανθεκτικότητα
  • 3.3 Μηχανική σταθερότητα
  • 3.4 Επεξεργασία και δυνατότητα χύτευσης
  • 3.5 Αντοχή σε χημικά και έλαια
• 4 Ιδιότητες
  • 4.1 Πυκνότητα
  • 4.2 Σημείο τήξης
  • 4.3 Ποσοστό απορρόφησης νερού
• 5 Χρήσεις
• 6 Αναφορές

Ιστορικό χλωριούχου πολυβινυλίου (PVC)

Το 1838, ο γάλλος φυσικός και χημικός Henry V. Regnault ανακάλυψε χλωριούχο πολυβινύλιο. Αργότερα, η γερμανική επιστήμονας Eugen Baumann (1872) παρουσίασε μια φιάλη με χλωριούχο βινύλιο στο φως του ήλιου και παρατήρησε την εμφάνιση ενός στερεού λευκού υλικού: ήταν πολυβινυλοχλωρίδιο.

Στις αρχές του εικοστού αιώνα Ρώσος επιστήμονας Ιβάν Ostromislansky και Γερμανό επιστήμονα Φρανκ Klatte, γερμανικά Chemical Company Griesheim-Elektron, προσπάθησε να βρει εμπορικές εφαρμογές για το πολυβινυλοχλωρίδιο. Καταλήγουν να είναι απογοητευμένοι, επειδή μερικές φορές το πολυμερές ήταν άκαμπτο και άλλες φορές ήταν εύθραυστη.

Waldo Σιμόν το 1926, ένας επιστήμονας που εργάζεται για B. F. Goodrich Company, Akron, Ohio, κατάφερε να δημιουργήσει ένα εύκαμπτο πλαστικό, αδιάβροχο, ανθεκτικά και ικανά να δεσμεύουν το μέταλλο φωτιά. Αυτός ήταν ο στόχος που επιδίωκε η εταιρεία και αποτέλεσε την πρώτη βιομηχανική χρήση του χλωριούχου πολυβινυλίου.

Η κατασκευή του πολυμερούς εντατικοποιήθηκε κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, δεδομένου ότι χρησιμοποιήθηκε στην επικάλυψη της καλωδίωσης των πολεμικών πλοίων.

Χημική δομή

Η πολυμερής αλυσίδα του χλωριούχου πολυβινυλίου απεικονίζεται στην άνω εικόνα. Οι μαύρες σφαίρες αντιστοιχούν στα άτομα άνθρακα, οι λευκές σφαίρες αντιστοιχούν στα άτομα υδρογόνου και οι πράσινες σφαίρες αντιστοιχούν στα άτομα χλωρίου.

Από αυτή την προοπτική, η αλυσίδα έχει δύο επιφάνειες: μία από χλώριο και άλλη από υδρογόνο. Η τρισδιάστατη διάταξή της απεικονίζεται πιο εύκολα από το μονομερές χλωριούχου βινυλίου και ο τρόπος με τον οποίο σχηματίζει δεσμούς με άλλα μονομερή για να δημιουργήσει την αλυσίδα:

Εδώ, μια συμβολοσειρά αποτελείται από n μονάδες, οι οποίες περικλείονται σε παρενθέσεις. Το άτομο Cl δείχνει έξω από το επίπεδο (μαύρη σφήνα), αν και μπορεί επίσης να δείχνει πίσω του, όπως φαίνεται με τις πράσινες σφαίρες. Τα άτομα Η είναι προσανατολισμένα προς τα κάτω και, με τον ίδιο τρόπο, μπορούν να ελεγχθούν με τη δομή του πολυμερούς.

Αν και η αλυσίδα έχει μόνο απλούς δεσμούς, αυτές δεν μπορούν να περιστραφούν ελεύθερα εξαιτίας του στερικού (χωρικού) εμποδίου των ατόμων Cl.. 

Γιατί; Επειδή είναι πολύ ογκώδη και δεν έχουν αρκετό χώρο για να περιστραφούν σε άλλες κατευθύνσεις. Εάν το έκαναν, θα "χτύπησαν" με τα γειτονικά άτομα Η.

Ιδιότητες

Δυνατότητα επιβράδυνσης της φωτιάς

Αυτή η ιδιότητα οφείλεται στην παρουσία χλωρίου. Η θερμοκρασία ανάφλεξης του PVC είναι 455 ° C, οπότε ο κίνδυνος καύσης και εκκίνησης φωτιάς είναι χαμηλός.

Επιπλέον, η θερμότητα που απελευθερώνεται από το PVC κατά την καύση είναι μικρότερη όταν παράγεται από πολυστυρένιο και πολυαιθυλένιο, δύο από τα πλέον χρησιμοποιούμενα πλαστικά υλικά.

Ανθεκτικότητα

Υπό κανονικές συνθήκες, ο παράγοντας που επηρεάζει περισσότερο την ανθεκτικότητα ενός προϊόντος είναι η αντοχή του στην οξείδωση.

Το PVC έχει άτομα χλωρίου προσαρτημένα στον άνθρακα στις αλυσίδες του, γεγονός που το καθιστά πιο ανθεκτικό στην οξείδωση από ό, τι τα πλαστικά που έχουν μόνο άνθρακα και άτομα υδρογόνου στη δομή τους.

Η εξέταση των σωλήνων από PVC που είχαν ταφεί για 35 χρόνια, που πραγματοποιήθηκε από την Ιαπωνική Ένωση Σωλήνων & Ράφι PVC, δεν έδειξε καμία επιδείνωση αυτών. Ακόμη και η αντοχή του είναι συγκρίσιμη με τις νέες σωλήνες PVC.

Μηχανική σταθερότητα

Το PVC είναι ένα χημικά σταθερό υλικό που δείχνει λίγες αλλαγές στη μοριακή του δομή και στη μηχανική αντοχή του.

Είναι ένα ιξωδοελαστικό υλικό μακράς αλυσίδας, ευαίσθητο σε παραμόρφωση με τη συνεχή εφαρμογή εξωτερικής δύναμης. Ωστόσο, η παραμόρφωση του είναι χαμηλή, καθώς παρουσιάζει περιορισμό στη μοριακή κινητικότητα του.

Επεξεργασία και δυνατότητα χύτευσης

Η επεξεργασία ενός θερμοπλαστικού υλικού εξαρτάται από το ιξώδες του όταν αυτό τήκεται ή τήκεται. Υπό αυτές τις συνθήκες, το ιξώδες του PVC είναι υψηλό, η συμπεριφορά του εξαρτάται ελάχιστα από τη θερμοκρασία και είναι σταθερή. Για το λόγο αυτό, με το PVC μπορεί να παράγει προϊόντα μεγάλου μεγέθους και μεταβλητών σχημάτων.

Αντοχή σε χημικά και έλαια

Το PVC είναι ανθεκτικό στα οξέα, τα αλκάλια και σχεδόν όλες τις ανόργανες ενώσεις. Το PVC παραμορφώνεται ή διαλύεται σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες, κετόνες και κυκλικούς αιθέρες, αλλά είναι ανθεκτικό σε άλλους οργανικούς διαλύτες όπως αλειφατικούς υδρογονάνθρακες και αλογονωμένους υδρογονάνθρακες. Επίσης, η αντοχή του στα έλαια και τα λίπη είναι καλή.

Ιδιότητες

Πυκνότητα

1,38 g / cm³

Σημείο τήξης

Μεταξύ 100 ºC και 260 ºC.

Ποσοστό απορρόφησης νερού

0% σε 24 ώρες

Λόγω της χημικής σύνθεσής του, το PVC μπορεί να αναμειχθεί με σύνθετους αριθμούς κατά την κατασκευή του.

Στη συνέχεια, μεταβάλλοντας πλαστικοποιητές και πρόσθετα που χρησιμοποιούνται σε αυτό το στάδιο, μπορεί να ληφθεί με διαφορετικούς τύπους του PVC μια σειρά από ιδιότητες όπως ευκαμψία, ελαστικότητα, αντοχή στην κρούση και την πρόληψη βακτηριακής ανάπτυξης, μεταξύ άλλων.

Χρησιμοποιεί

Το PVC είναι ένα οικονομικό και ευπροσάρμοστο υλικό που χρησιμοποιείται στις κατασκευές, την υγειονομική περίθαλψη, την ηλεκτρονική, τα αυτοκίνητα, τους σωλήνες, τις επιστρώσεις, τους σάκους αίματος, τους πλαστικούς καθετήρες, τη μόνωση καλωδίων κλπ..

Χρησιμοποιείται σε πολλές πτυχές της κατασκευής λόγω της αντοχής, της αντοχής στην οξείδωση, της υγρασίας και της τριβής. Το PVC είναι ιδανικό για επένδυση, για το πλαίσιο των παραθύρων, οροφών και περιφράξεων.

Έχει ιδιαίτερη χρησιμότητα στην κατασκευή σωλήνων, δεδομένου ότι το υλικό αυτό δεν παρουσιάζει διάβρωση και το ποσοστό θραύσης του είναι μόνο το 1% εκείνου που παρουσιάζεται από συστήματα λιωμένου μετάλλου..

Υποστηρίζει τις μεταβολές της θερμοκρασίας και της υγρασίας, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην καλωδίωση που αποτελεί την επικάλυψη.

Το PVC χρησιμοποιείται στη συσκευασία διαφόρων προϊόντων, όπως οι σακχαρόπηκτα, οι κάψουλες και άλλα στοιχεία για ιατρική χρήση. Επίσης, οι τσάντες αίματος κατασκευάζονται με διαφανές PVC.

Επειδή το PVC είναι προσιτό, ανθεκτικό και ανθεκτικό στο νερό, είναι ιδανικό για αδιάβροχα, μπότες και κουρτίνες μπάνιου.

Αναφορές

1. Wikipedia. (2018). Πολυβινυλοχλωρίδιο. Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018, από: en.wikipedia.org
2. Οι συντάκτες της Εγκυκλοπαίδειας Britannica. (2018). Πολυβινυλοχλωρίδιο. Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018, από: britannica.com
3. Arjen Sevenster. Η ιστορία του PVC. Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018 από: pvc.org
4. Arjen Sevenster. Οι φυσικές ιδιότητες του PVC. Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018 από: pvc.org
5. Βρετανική Ομοσπονδία Πλαστικών. (2018). Πολυβινυλοχλωρίδιο PVC. Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018, από: bpf.co.uk
6. International Polymer Solutions Inc. Ιδιότητες πολυβινυλοχλωριδίου (PVC). [PDF] Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018, από: ipolymer.com
7. ChemicalSafetyFacts. (2018). Πολυβινυλοχλωρίδιο Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018, από: chemicalsafetyfacts.org
8. Paul Goyette (2018). Πλαστικές σωληνώσεις [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 1 Μαΐου 2018 από: commons.wikimedia.org