Полисахариды связанные с биологическими мембранами
1.Полиэтилен и экологические аспекты его использования
1.1 Общие сведения о полиэтилене
Полиэтилен — высокомолекулярное соединение, полимер этилена; белый твёрдый продукт, устойчивый к действию масел, ацетона, бензина и других растворителей, а также сильных кислот, кроме концентрированной азотной.
Достижения полимерной индустрии последних лет - разработка новых марок пищевого полиэтилена, гигиеническая сертификация упаковок на химическую стойкость и разработка различных добавок в ПЭ - избавили большинство потребителей от стереотипов прежних дней. Изделия из полимерных материалов все более активно входят в нашу повседневную жизнь. Полимерное сырье (ПЭНД, ПЭВД и ЛПЭВД) стало дефицитным продуктом нефтепереработки. Во многих странах - Норвегии, Франции, США, Канаде, Греции, Словакии - за последние годы были открыты новые заводы по производству мономеров и полимеров. Уже к 1999 году доля полимеров достигала 4% от мирового объема использования нефтепродуктов. По данным Всемирной Нефтяной Ассоциации (WOA), сегодня этот показатель уже превысил 5.4%. Консалтинговая компания Applied Market Information указывает на то, что европейская перерабатывающая индустрия в прошлом году потребила более 45 млн. тонн термопластов, что соответствует годовому приросту в 3,3%. Объем потребления пакетов в странах Западной Европы увеличился примерно на 4%. Среднеевропейские страны (Польша, Чешская республика и Венгрия) также демонстрируют высокие темпы роста потребления изделий из ПЭНД и ПЭВД. Бывшие социалистические страны, в числе которых и наша страна, неуклонно продолжают приближаться к западноевропейским показателям потребления. Динамика развития разнится в зависимости от страны, однако темпы роста везде остаются высокими[1].
Мировое производство полиэтилена (ПЭ) занимает 35% (64-65 млн. тонн в год) от общего объема выпуска пластмасс, в России — 33% (1,066 млн. тонн). Стоит отметить, что объем производства полиэтилена в России по сравнению с серединой 80-х годов увеличился в 1,4 раза. Если в 1985 году было выпущено 745 тыс. тонн полиэтилена, то в 2004 году — 1065,8 тыс. тонн. Такого динамичного роста не было даже в советские времена.
Сегодня в мире выпускается несколько видов полиэтилена и сополимеров: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), линейный полиэтилен (ЛПЭНП), металлоценовый полиэтилен и СЭВИЛЕН. В России видовая структура этого полимера ограничена только ПЭНП, ПЭВП и СЭВИЛЕНом.
В России сложилась традиционная структура потребления полиэтилена. Среди перерабатывающих отраслей лидирует тара и упаковка (25,2%), пленки из полиэтилена (22,5%) товары культурно-бытового назначения (21,2%), трубы и детали трубопровода (11%), изоляция и защита оболочек кабелей (9,2%), изделия производственного назначения и прочие виды изделий. Крупнейшими потребителями ПЭНП на сегодняшний день являются производители пленок (43%), второй по величине — тара и упаковка (21%). В потреблении ПЭВП самый большой сегмент занимает тара и упаковка (30%), на втором месте — трубы и детали трубопроводов (21%)[1].
Полиэтилен легко поддаётся механической обработке и сваривается; его применяют как антикоррозийное покрытие, для производства труб и другой сантехнической арматуры. Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими свойствами, поэтому широко используется в электротехнической промышленности.
Вообще сфера применения полиэтилена чрезвычайно широка. Он используется в самых различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в быту. Полиэтилен — один из самых дешёвых полимеров и в мировом производстве полимерных пластиков занимает первое место.
Наиболее широкое
Крупным потребителем полиэтилена является кабельная промышленность, радиотехника, телевидение, химическая промышленность, сельское хозяйство. В кабельной промышленности при применении полиэтилена (вместе с поливинилхлоридом) высвобождается большое количество свинца, меди, шелка, хлопчатобумажной пряжи и других дорогостоящих материалов. Помимо экономии в сырье переход на производство кабелей и проводов с пластмассовой изоляцией сокращает трудоемкость процесса наложения изоляции, упрощает технологию и приводит к значительному снижению капитальных затрат. Весьма перспективно использование в кабельной промышленности сополимеров этилена с пропиленом, бутиленом и т.п. Пленки из ПЭВД и других полиолефинов применяются в сельском хозяйстве. Высокий экономический эффект достигается от применения полиэтиленовой пленки в овощеводстве при сооружении теплиц, парников (стоимость пленочных теплиц и парников за счет упрощения конструкций в 2-3 раза ниже, чем стеклянных). Вследствие прозрачности полиолефиновые пленки пропускают ультрафиолетовые лучи, что обусловливает сокращение сроков вызревания овощей в теплицах. Полиэтиленовая пленка применяется для укрытия буртов овощей и зерна при временном хранении их в полевых условиях. Из пленки изготавливаются мешки для минеральных удобрений[2].
Пленка применяется и при силосовании. Хранение силоса в больших пакетах из плёнки не только исключает необходимость постройки относительно дорогих силосных башен со всеми их неудобствами при загрузке и разгрузке, но и приводит к лучшему сохранению питательных веществ в кормах. Удобны плёнки для закрытия силоса при хранении его в траншеях. Часто силос, как правило, укрывают соломой, промазывают сверху слоем глины, и всё же от попадания воздуха большой процент силоса портится. Использование полимерных плёнок значительно уменьшает % потерь. Полимерными плёнками и даже их обрезками можно покрывать землю под плодово-ягодными культурами. Этим повышается их урожайность примерно на половину. Такая плёнка тормозит рост сорняков и значительно уменьшает испарение влаги из почв. Правда, периодическим рыхлением и обильной поливкой можно достичь того же самого, но это тяжёлое и трудоёмкое дело. Интересны работы по использованию полиэтилена для борьбы с эрозией почвы. При эрозии почвы земля теряет комковую структуру и превращается в пыль. Почва становится неплодородной. Опыты показали, что введением в почву растворов некоторых полимеров удаётся придать ей комковую структуру, сделать её плодородной.
А сколько полезного полиэтилен принёс на молочные фермы. Из него изготавливается различная тара: банки, вёдра, бочки, бидоны, всевозможные приспособления и аппараты, например, доильные, и приспособления для автоматической подачи зерна в кормушки на птицефермах. Трубы из полиэтилена оказались лучше и при перекачке молока. В настоящее время на крупных молочных фермах используются металлические трубы из нержавеющей стали и лучших сортов алюминия. Но это дорого. Кроме того, возникают некоторые трудности при мойке и стерилизации таких труб. У любой заусеницы на металлической поверхности трубы или в месте сварки могут остаться капельки молока. За ночь они прокиснут и могут испортить свежее молоко. Поверхность полиэтиленовых труб заусенцев не имеет, места сварки у них гладкие. Уже эти отдельные примеры показывают, как необходим полиэтилен сельскому хозяйству[2].
Весьма эффективно применение полиэтиленовой плёнки для облицовки оросительных каналов вместо монолитного или сборного бетона. Стоимость пленочной облицовки в 2-3 раза ниже бетонной. Из полиэтилена высокого и низкого давления и сополимеров изготавливают гибкие шланги для полива полей.
Полиэтилен и его сополимеры находят применение в строительной технике, машиностроении, автомобилестроении, судостроении и других областях. Весьма эффективно применение полиолефинов (ПЭНД, ПЭСД полипропилен) в строительстве для изготовления труб и санитарно-технических изделий. На основе полиэтилена любой марки можно получать многочисленные композиции путем введения в него различных добавок и наполнителей. Например, композиция ПЭВД с 0,5% канальной сажи отличается стойкостью к воздействию атмосферы и используется для покрытия кабелей производства труб и т.д. В производстве кабелей широкое применение находит композиция полиэтилена с 10% бутилового каучука и 2% канальной сажи, характеризующаяся высокой стойкостью к растрескиванию. Вследствие более высокой прочности ПЭНД (по сравнению с ПЭВД) трубы из ПЭНД имеют при той же прочности меньшую толщину стенок. Трубы и емкости из полиэтилена используются для водоснабжения, транспортировки и хранения агрессивных жидкостей (кислот, щелочей). При температуре транспортируемой жидкости не выше 30-40°С трубы, особенно из ПЭНД, выдерживают довольно значительные давления.
Для изготовления труб, арматуры
и других жестких изделий
Из ПЭНД и ПЭСД изготавливают вентиляционные установки, гальванические ванны, моечные и распределительные ванны, скрубберы, струйные насосы, кессоны, отстойники, оросительные колонны, центробежные насосы для кислот, щелочей, солевых растворов[3].
Из полиэтилена могут быть изготовлены предметы домашнего обихода, предметы санитарии и ухода за больными, требующие стерилизации, игрушки, каблуки дамских туфель, ручки ножей, вилок, щеток, сосуды с двойными стенками для горячих и холодных напитков, различная кухонная утварь - тазы, ведра, кувшины, корзины для белья и овощей и др.
Из полиэтилена можно изготавливать упаковочную тару для пищевой, парфюмерной и фармацевтической промышленности - бутыли, флаконы, тюбики и контейнеры. Полиэтилен пригоден для изготовления труб, фитингов и другой арматуры. Сочетание красивого внешнего вида, прочности и лёгкости делает полипропилен весьма перспективным для изготовления мебели, секционных универсальных полок, книжных шкафов, цельноформованных стульев, кресел. Полиэтилен применяется в текстильном машиностроении (бобины, шпули, нитеразделители, веретена). Из полиэтилена могут быть изготовлены отдельные узлы вентиляционных систем, стиральных машин и различных электроприборов.
Полиэтилен широко используется для изготовления пленки и волокна. Ориентированная полиэтиленовая пленка может применяться для упаковки хлебобулочных изделий, мясных полуфабрикатов, птицы, грампластинок, текстильных товаров, игрушек. Такая полиэтиленовая плёнка дает усадку при нагревании и поэтому плотно прилегает к упакованному предмету, точно повторяя его форму[3].
В отечественном строительстве в качестве изоляционных материалов традиционно применялись минеральные ваты и пенополистирол. В последние годы на строительный рынок пришли принципиально новые теплоизоляторы на основе вспененных полиэтиленов (пенополиэтиленов или ППЭ). Вспененный полиэтилен – материал из гибкого пористого вспененного полиэтилена, предназначенный для упаковки стеклянных, бьющихся предметов и посуды, электронной бытовой и промышленной техники, компонентов микроэлектроники и т. д. Вспененный полиэтилен находит также широкое применение при тепло-, звуко-, гидро- и электроизоляции в строительстве, автомобилестроении, энергетике, электронике и лёгкой промышленности. Материалы из ППЭ настолько успешно выполняют свои функции, что западные строители предпочитают использование вспененных полиэтиленов всем другим видам изоляции. Такой современный и перспективный способ изоляции позволяет решить проблему сохранения тепла с максимальной выгодой при минимуме затраченных усилий. При этом необходимо учесть, что трудоёмкое и дорогое производство ППЭ, которым оно было ещё несколько лет назад, сейчас значительно удешевилось благодаря новым техническим решениям. Вспененные полиэтилены сочетают в себе тепло-, паро-, гидро- и звукоизоляцию одновременно. Хотя стоимость ППЭ выше, чем у минеральных ват или пенополистирола, но с учетом простоты технических решений и монтажа изоляция из материалов на основе ППЭ в общей сложности обходится не дороже. А их надежность, долговечность, теплоизоляционные и звукоизолирующие свойства свидетельствуют в пользу вспененных полиэтиленов. ППЭ имеют закрытую ячеистую структуру, они упругопластичны, не впитывают влагу, хорошо поглощают звук, гасят удары и вибрацию. Они химически стойкие, гигиенически и экологически безопасные. Диапазон температуры применения - от - 60 до + 95°С. Срок их службы - более 50 лет.
Вспененные полиэтилены обладают еще одним весьма важным преимуществом – они характеризуются высоким показателем сопротивления диффузии водяного пара m. Этот показатель является главным аргументом для использования изоляции в холодильных установках, кондиционерах и трубопроводах. Высокая эластичность, легкость изоляции из ППЭ, отсутствие спецодежды и специальных инструментов значительно облегчают монтаж изоляции из ППЭ, по сравнению с применением традиционных типов теплоизоляции. Пенополиэтилены не представляют вреда для здоровья, т.к. не содержат связующих смол фенольного типа, осколков стекла и не вызывают раздражения кожи. Они не гниют, не выделяют вредных веществ, экологически чисты и долговечны. Каждый день мы используем полиэтиленовые пакеты, уже почти не замечая их присутствия. Мы не обращаем на них внимания, и только тогда, когда однажды не обнаруживаем под рукой, вспоминаем, как они необходимы. Для похода в магазин берем самый прочный или объемный пакет, в гости - красивый, на выставку - презентабельный. Использование пакетов тесно связано с ростом бытовой культуры. Чем выше ее уровень, тем больше мы думаем о том, во что завернуть, как не испачкаться и не намусорить, тем самым, увеличивая потребление упаковки[4].
Пакеты прочно укоренились и на производстве, и в сфере рекламы, и в быту. На сегодняшний день в полиэтилен, полипропилен и многослойные пленки фасуется около 80% всех товаров. Выбор того ли иного материала обусловлен требованиями к условиям хранения продукта. Полиэтиленовая упаковка хорошо защищает продукт от намокания, ее внешний вид не страдает даже при самой неаккуратной транспортировке. А чем чаще мы используем пакеты, тем более вероятно, что рано или поздно нас посещает множество разных мыслей о критериях правильного их выбора, форме и дизайне, прочности и безвредности используемых материалов. Прежде всего, полиэтиленовый пакет интересен с точки зрения его универсальности. Положить в него можно практически все. Вследствие своей химической стойкости и низкой газо/паропроницаемости полиэтилен широко используется в производстве упаковки для различных пищевых и непищевых продуктов.
Прочность: Современный полиэтиленовый пакет настолько прочен, что в него можно грузить кирпичи. Конечно, если его конструкция и параметры подобраны правильно. Выбирают, как правило, пакет с большей толщиной. Но это, в данном случае, не совсем правильно. Все дело в используемых материалах. В настоящее время на рынке представлены пакеты из полиэтилена высокого давления низкой плотности (LDPE), низкого давления высокой плотности (HDPE) и среднего давления (PE mix). По способу получения различают полиэтилен высокого давления низкой плотности (0,918-0,930 г/см2) и полиэтилен низкого давления высокой плотности (0,945-0,970 г/см2). Полиэтилен высокого давления получают путем радикальной полимеризации этилена при температуре до 320°С и давлении от 120 до 320 МПа в реакторах автоклавного типа (идеального смешения), или трубчатого типа (идеальное вытеснение). Полиэтилен низкого давления получают путем полимеризации в суспензии или в газовой фазе в присутствии различных катализаторов. Введением различных модификаторов полиэтилену можно придать различные важные свойства, такие как морозостойкость, действие УФ лучей, стойкость к воздействию климатических факторов и т. д. Герметичность пакетов также напрямую связана с используемым материалом, его толщиной, а также прочностью сварного шва. Конечно, если вы собираетесь разливать в пакеты жидкости, как в случае «пакетов в коробке» (bag in box), ваши технические требования должны быть тщательно просчитаны и обоснованы. Но в любом случае, новые пакеты течь не должны! На производстве проводится контроль равномерности и прочности сварного шва путем заполнения пакета водой на одну треть.
Полиэтиленовые пакеты часто используются в качестве представительской и рекламной продукции Сохранение экологии выходит на первый план у производителей упаковочных материалов. Основная задача учёных сегодня – изобрести полимер, который сможет сам себя утилизировать. Сегодня термин «биоразлагаемый полимер» уже стал неотъемлемой частью «зелёного словаря». Биоразлагаемые материалы с активным растительным наполнителем впервые появились на упаковочном рынке США, Италии и Германии в 70-80-е гг. XX в. Это были композиции крахмала с различными синтетическими полимерами. По сравнению с термопластами на основе пластифицированного крахмала они удачно сочетали технологичность и высокие эксплуатационные характеристики, присущие синтетическому компоненту, со способностью к биодеструкции, обусловленной наличием в их составе природного полимера (крахмала)[4].
Чаще всего крахмалом модифицировали полиэтилен - пластик, наиболее востребованный не только в индустрии упаковки, но имеющий широкий диапазон применения в пищевой и легкой промышленности, медицине, сельском хозяйстве, строительстве и других отраслях. Для получения термопластичных смесей «полимер-крахмал» полисахарид обычно пластифицировали глицерином и водой. Смешивание компонентов осуществлялось в экструдере при температуре 150°С, обеспечивающей хорошую желатинизацию полисахарида и образование двухфазной смеси. Биоразложение композиционного материала, полученного по такой технологии, начиналось с поверхности пленки, обогащенной крахмалом. Для интенсификации биодеструкции в состав композиций вводили фотосенсибилизаторы или самоокисляющиеся добавки, вызывающие деструкцию полимерной цепи с образованием участков, достаточно малых для того, чтобы быть усвоенными микроорганизмами. Это одно из перспективных направлений решения глобальной экологической проблемы, связанной с загрязнением окружающей среды отходами полимерных материалов[5].
Цель новейших разработок в области создания биоразлагаемых пластмасс упаковочного назначения состоит в том, чтобы установить общие закономерности в подборе компонентов и технологических параметров при изготовлении материалов, сочетающих высокий уровень эксплуатационных характеристик (прочность, низкую газопроницаемость, экологическую безопасность, хорошую формуемость и др.) со способностью к биоразложению, и научиться регулировать процессы их деструкции для обеспечения быстрой и безопасной деградации упаковки по окончании срока ее службы. Комплекс физико-механических, химических и диэлектрических свойств полиэтилена позволяет широко применять этот материал во многих отраслях промышленности (радиотехнической, химической, медицинской, машиностроительной и др.)
В химической отрасли применяется как защитный материал металлических изделий (поверхностей) от воздействия агрессивных сред. В электротехнике и энергетике используются свойства полиэтилена какхорошего диэлектрика. В машиностроении полиэтилен используется в ненагруженных узлах, в целях шумопонижения и уменьшения трения, при условии прохождения его по твердости. В пищевой промышленности используется широкая номенклатура изделий, начиная от разделочных досок и заканчивая желобами, направляющими, шнеками, различными подающими элементами конвейеров.
Основными видами полиэтилена (ПЭ, PE), которые используются в настоящее время, являются полиэтилен высокой плотности и сшитый полиэтилен (PEX). Трубы из полиэтилена низкой плотности не находят широкого применения, т.к. для обеспечения необходимой прочности приходится утолщать стенки трубы, что приводит к большому расходу сырья и, следовательно, неоправданно увеличивает стоимость. Наиболее рациональным является использование сшитого полиэтилена, который позволяет существенно расширить область применения полиэтиленовых труб. Специальная обработка (сшивка) молекулярной структуры полиэтилена позволяет трубам выдерживать температуру до 95оС при давлении 1 МПа. Кроме того, эти трубы имеют хорошую гибкость. Благодаря гибкости все полиэтиленовые трубы диаметрами до 160 мм могут поставляться в бухтах большой длины (до 200 м и более), что позволяет снизить до минимума количество стыков. Как выглядят структурные формулы полиэтилена можно увидеть на рисунках 1,2,3:
Рисунок 1 – полиэтилен низкой плотности
Рисунок 2 – полиэтилен средней плотности
Рисунок 3 – полиэтилен высокой плотности
1.2 Экологические аспекты использования полиэтилена
За последнее время человечество добилось невиданных доселе вершин технического прогресса и овладело новыми технологиями для улучшения качества жизни. Однако, как это часто случается, вместе с пользой технические новинки зачастую приносят и вред в виде загрязнения окружающей среды, и производство изделий из полиэтиленовой плёнки здесь совсем не исключение. Традиционными отходами такого производства являются самого разного рода укрывные и упаковочные материалы, уже не нужные или пришедшие в негодность. И здесь есть один момент, о котором надо чётко помнить: в мире практически нет микроорганизмов, способных переработать отходы плёночного производства, и поэтому закопанный в землю полиэтиленовый пакет ещё очень долго не потеряет своих физических и химических свойств. А теперь представим, что таких пакетов не один, а десятки, сотни тысяч или даже миллионы, тогда проблема становиться уже глобальной, а учитывая огромное время разложения — и трудно разрешимой. Сжигать отходы плёночного производства, как оказалось, тоже не вариант, поскольку при этом выделяются чрезвычайно ядовитые вещества, практически не выводящиеся из организма. Поневоле встаёт вопрос — что же делать? А ответ на него будет лишь один: не закапывать, а перерабатывать! По счастью полиэтилен, как один из основных материалов для плёночной продукции, допускает многократное использование, и уже отслужившие свой век изделия вновь превращаются в сырьё для дальнейшего производства. Вторую жизнь отходам плёночного производства дают специальные машины-грануляторы, которые, в результате сложной технологической цепочки, из ненужных отходов производят ценное гранулированное сырьё для повторного производства плёнки. Такую плёнку называют технической или вторичной: она сохраняет все свойства своей предшественницы, однако из-за возможного наличия посторонних примесей её не рекомендуют для использования в пищевой промышленности и для хранения продуктов. Зато она находит себе широкое применение при строительстве, ремонте, а так же при садово-огородных работах. Таким образом, потенциально опасный для экологии материал вновь служит на благо людям и не усугубляет и без того сложную экологическую ситуацию в мире. По мнению специалистов, сейчас на производство пакетов и вторичной плёнки тратится около полумиллиона тонн отслуживших свой век укрывных и упаковочных материалов, как, например, термоусадочная, армированная, полиэтиленовая плёнка в виде самых разных изделий, и именно благодаря вторичной переработке эта колоссальная масса не захламляет огромные территории, которые пришлось бы выделять именно под плёночные отходы, учитывая их колоссальную «живучесть»[5].
Причём в переработку идут
не только плёнка, но и все
возможные изделия из
С течением времени полиэтилен
стал применяться в качестве
упаковки для различных
Преимущества пластиковых труб перед
металлическими очевидны. Они более легкие
и более устойчивые к воздействию различных
агрессивных химических веществ, а также
не подвергаются разрушительному действию
коррозии. Именно поэтому в настоящее
время многие инженерные коммуникации,
такие, как водопроводные и канализационные
сети, меняются на пластиковые. Во многих
европейских странах строители практически
полностью перешли на использование труб
из различных твердых разновидностей
полиэтилена.
Однако, несмотря на все полезные свойства
полиэтилена, у этого материала есть один
весьма существенный недостаток: период
его полного разложения составляет более
тысячи лет. Это значит, что выброшенный
пластиковый пакет или любая другая тара,
сделанная из полиэтилена, будут находиться
в земле или на ее поверхности более десяти
веков! Это чревато колоссальным загрязнением
нашей планеты. Экологи всех стран бьют
тревогу, так как уже сейчас на Земле наблюдаются
горы пластикового мусора. К примеру, Великобритания
производит более 1,5 млн тонн полиэтилена
в год. Немалую часть из этого количества
составляют обыкновенные пластиковые
пакеты — около 13 млрд штук. Как правило,
такие пакеты используются всего лишь
один раз, после чего их выбрасывают. Таким
образом, одна небольшая европейская страна
вносит немалый «вклад» в загрязнение
нашей планеты.
Но ведь не только Великобритания является
производителем полиэтилена. Таких стран
немало на Земле. Ежегодно в мире производится
около 60 млн тонн этого материала. Если
представить, сколько изделий из полиэтилена
выбрасывается в мире ежедневно, то станет
очевидно, что близится экологическая
катастрофа. Поэтому экологи предлагают
отказаться от производства упаковки,
тары и пакетов из полиэтилена и использовать
для этих целей другие материалы, которые
быстрее разлагаются и лучше поддаются
переработке. Однако производители этого
материала утверждают, что ущерб от пластиковых
изделий сильно преувеличен. По их мнению,
чтобы избежать загрязнения нашей планеты
изделиями из полиэтилена, нужно просто-напросто
придумать более эффективные способы
их переработки. Но, прежде всего, люди
сами должны понять, что не стоит разбрасывать
мусор, в том числе полиэтиленовый, где
попало. Ведь если люди бросают пластиковые
пакеты и бутылки, скажем, в водоемы, то
виноват в этом вовсе не материал, а человеческая
безответственность[5].
2.Поливинилхлорид и экологические аспекты его использования
2.1 Общие сведения о поливинилхлориде
Поливинилхлорид – синтетический термопластичный полярный полимер. Продукт полимеризации винилхлорида. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в виде капилярно-пористого порошка с размером частиц 100–200 мкм, получаемого полимеризацией винилхлорида в массе, суспензии или эмульсии. Порошок сыпуч и хорошо перерабатывается. На основе поливинилхлорида получают жесткие (винипласт) и мягкие (пластикат) пластмассы, пластизоли (пасты), поливинилхлоридное волокно. Винипласт используется как жесткий конструкционный материал, применяемый в строительстве в виде погонажа, профилей, труб. Пластикат применяется для изготовления пленок, шлангов, клеенки, линолеума.
Обычное обозначение поливинилхлорида на российском рынке – ПВХ, но могут встречаться и другие обозначения: PVC (поливинилхлорид), PVC-P или FPVC (пластифицированный поливинилхлорид), PVC-U или RPVC или U-PVC или UPVC (непластифицированный поливинилхлорид), CPVC или PVC-C или PVCC (хлорированный поливинилхлорид), HMW PVC (высокомолекулярный поливинилхлорид). Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (-15 °C). Нагревостойкость: +65 °C[6].
Винилхлорид при интенсивном перемещении суспендируют в воде в присутствии растворимого в мономере инициатора полимеризации и суспендирующего агента. После завершения цикла полимеризации (10-20 часов, включая 2-3 часа на загрузку, выгрузку и вспомогательные работы) получают суспензию с частичками ПВХ размером 75-150 мкм (иногда до 600 мкм). После отделения в сепараторе непрореагировавшего мономера, суспензию через смеситель подают в центрифугу, где она отжимается до 25-30% влажности. Выделенный ПВХ сушат в скоростной сушке и/или в сушильном барабане, обогреваемых горячим (65-150°С) воздухом. Затем ПВХ сортируют на виброситах по размеру частиц и упаковывают в бумажные мешки. Крупным потребителям ПВХ может поставляться в специальных цистернах.
ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел, набухает и растворяется в эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах. ПВХ совмещается со многими пластификаторами (например фталатами, себацинатами, фосфатами), стоек к окислению и практически не горюч. Поливинилхлорид обладает невысокой теплостойкостью, при нагревании выше 100 ºС заметно разлагается с выделением HCL. Для повышения теплостойкости и улучшения растворимости ПВХ подвергают хлорированию[6].
Поливинилхлорид является продуктом полимеризации винилхлорида, химическая формула которого СН2-СНСl. В процессе полимеризации образуются линейные слаборазветвленные (разветвленность макромолекул составляет 2–5 на 1000 атомов углерода основной цепи) макромолекулы c элементарным звеном в виде плоского зигзага.
Характер связей между элементарными звеньями допускает несколько вариантов построения молекулярной цепи, что на практике, при промышленном получении поливинилхлорида, приводит к малой регулярности (синдиотактичности) его макромолекул: в одной макромолекуле реализуются сразу несколько вариантов связей элементарных звеньев, регулярные последовательности элементарных звеньев не создаются и промышленные образцы имеют невысокую степень кристалличности.
Из-за низкой подвижности макрорадикалов в твердой фазе затруднено их взаимодействие и, следовательно, мала скорость обрыва полимерной цепи; в то же время константы скорости инициирования и роста цепи остаются такими же, как в гомог. среде. Поэтому с увеличением количества поливинилхлорида возрастает и общая скорость полимеризации (автокаталитический процесс). Скорость реакции увеличивается до степени превращения мономера 60–70%, затем начинает уменьшаться из-за его исчерпания. Тепловой эффект реакции 92,18 кДж/моль, энергия активации около 83,80 кДж/моль. Степень полимеризации в значительной, мере зависит от температуры, что объясняется склонностью к реакции передачи цепи. Температура полимеризации оказывает некоторое влияние и на степень кристалличности поливинилхлорида. При температурах от -10 до 20 °C получают поливинилхлорид с повышенной синдиотактичностью и температурой стеклования до 105 °C[6].
Винилпласт – продукт переработки поливинилхлорида, содержащего следующие добавки: 1) главным образом термостабилизаторы – акцепторы HCl (соединения Pb, Sn, оксиды и соли щелочно-земельных металлов), а также иногда эпоксидированные масла, органические фосфиты; антиоксиданты фенольного типа; светостабилизаторы (производные бензотриазолов, кумаринов, бензофенонов, салициловой кислоты, сажа, TiO2 и др.); 2) смазки (парафины, воски и др.; вводят для улучшения текучести расплава); 3) пигменты или красители; 4) минеральные наполнители; 5) эластомер (например, сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол или этилен-винилацетат в количестве 10–15% по массе; для повышения ударной вязкости). Композицию тщательно перемешивают в смесителях и перерабатывают в экструдерах или на вальцах. Винипласт выпускают в виде листов, плит, труб, прутков, погонажно-профильных материалов, а также гранул, из которых экструзией или литьем под давлением формуют различные изделия. Винипласт легко поддается механической обработке, сваривается и склеивается. Его используют как конструкционный коррозионностойкий материал для изготовления химической аппаратуры и коммуникаций, вентиляционных воздуховодов, труб, фиттингов, а также для покрытия полов, облицовки стен, тепло- и звукоизоляции (пенополивинилхлорид), изготовления плинтусов, оконных переплетов и других строительных деталей. Из прозрачного винипласта изготовляют объемную тару для пищевых продуктов, бутылки и др.
