Производственный процесс поливинилхлорида (ПВХ): открытие и технология

В повседневной жизни поливинилхлорид (ПВХ) повсюду вокруг нас в различных формах продуктов: 24% — трубы, 19% — пленки и листы, 17% — профили и трубки, 10% — провода и кабели, 8% — бутылки, 5% — напольные покрытия, 4% — покрытые ткани, 2% — литые изделия и 2% — виниловые товары. Это основной пластиковый материал, который находит широкое применение в строительстве, транспорте, упаковке, электрике/электронике и здравоохранении.

Необходимость ПВХ в повседневной жизни!

Мы используем ПВХ, потому что они делают жизнь безопаснее, приносят комфорт и радость и помогают сохранять природные ресурсы. Когда используется для автомобильных компонентов, ПВХ помогает снизить риск травм в случае аварий. В моде, мебели и всех типах внутренних и наружных аксессуаров ПВХ открывает функциональные и дизайнерские возможности, которые визуально впечатляют и фундаментально практичны. Короче говоря, ПВХ позволяет нам жить лучше, богаче и, возможно, даже более красиво.

Но кто и как открыл ПВХ?

ПВХ был случайно синтезирован в 1872 году немецким химистом Евгением Бауманом. Полимер появился как белое твердое вещество внутри колбы с хлоридом винила, оставленной под воздействием солнечного света.

Химические свойства ПВХ

ПВХ содержит высокий уровень (57%) хлора. ПВХ химически устоен к кислотам, сольям, основаниям, жирам и спиртам.

Тепловые свойства ПВХ

ПВХ начинает разлагаться, когда температура достигает 140 °C, с температурой плавления, начинающейся около 160 °C. Тепловая стабильность сырого ПВХ очень низка, поэтому добавление термостабилизаторов в производственном процессе необходимо для обеспечения свойств продукта.

Производственный процесс

Производство поливинилхлорида (ПВХ) включает:

ЭТАП 1] Производство дихлорида этилена

ЭТАП 2] Производство мономера хлорида винила

ЭТАП 3] Производство поливинилхлорида

ЭТАП 1]

Хлор извлекают из морской соли электролизом, а этилен получают из углеводородного сырья. Они реагируют для производства дихлорида этилена (1,2-дихloroэтан).

C₂H₄ + Cl₂ = C₂H₄Cl₂

этилен + хлор = дихлорид этилена

ЭТАП 2]

Дихлорид этилена затем разлагается нагреванием в высокотемпературной печи или реакторе.

C₂H₄Cl₂ = C₂H₃Cl + HCl

дихлорид этилена = мономер хлорида винила + хлорид водорода

Хлорид водорода реагирует с большим количеством этилена в присутствии кислорода (реакция, известная как оксихлорирование).

2HCl + C₂H₄ + ½ O₂ = C₂H₄Cl₂ + H₂O

Это производит дальнейший дихлорид этилена. Полученный дихлорид этилена разлагается согласно вышеуказанному уравнению, и хлорид водорода снова возвращается для оксихлорирования.

C₂H₃Cl + HCl₂ + H₂O

Общая реакция может быть показана путем сложения вышеуказанных уравнений:

2C₂H₄ + Cl₂ + ½ O₂ = 2C₂H₃Cl + H₂O

Этилен + Хлор + кислород = ВХМ + вода

ЭТАП 3]

ПВХ получается процессом аддитивной полимеризации. Эта реакция раскрывает двойные связи в мономере хлорида винила (ВХМ), позволяя соседним молекулам соединяться вместе, создавая длинные цепные молекулы.

nC₂H₃Cl = (C₂H₃Cl)_n

мономер хлорида винила = поливинилхлорид

Применения

• Используется для канализационных труб и других трубных применений, где стоимость или уязвимость к коррозии ограничивают использование металла.
• ПВХ — прочный, легкий, долговечный и универсальный, что делает его идеальным для оконных профилей.
• ПВХ использовался для сотен спасающих жизни продуктов здравоохранения почти 50 лет, применяясь в хирургии, фармацевтике, доставке лекарств и медицинской упаковке.
• ПВХ приносит как высокие эксплуатационные качества, так и важные экономические выгоды автомобильной промышленности. Используется как внутренние панели дверей и карманы, солнцезащитные визыры, чехлы сидений, обивка потолка, уплотнители, брызговики, подвадная защита, напольные покрытия, наружные формулировки и защитные полосы и защита от камней.
• ПВХ обычно используется как изоляция на электрических кабелях.
• ПВХ стал широко использоваться в одежде, для создания кожи-подобного материала.