El cloruro de polivinilo (PVC) es el tercer polímero plástico sintético más grande del mundo (después polietileno además polipropileno ), con una producción anual de alrededor de 40 millones de toneladas de PVC. El PVC es un polímero formado por la polimerización del monómero de cloruro de vinilo (VCM) en presencia de iniciadores como peróxidos y compuestos azoicos o bajo la acción de la luz o el calor según el mecanismo de polimerización por radicales libres. Los homopolímeros de cloruro de vinilo y los copolímeros de cloruro de vinilo se denominan colectivamente resinas de cloruro de vinilo.

El PVC alguna vez fue el plástico de uso general más producido en el mundo con una amplia gama de aplicaciones. El PVC se presenta en dos tipos: rígido (a veces abreviado como RPVC) y flexible. El cloruro de polivinilo rígido se utiliza en tuberías, puertas y ventanas de construcción. También se utiliza para fabricar botellas de plástico, envases, tarjetas bancarias o carnés de socio. Agregar plastificantes puede hacer que el PVC sea más suave y flexible. Se utiliza en tuberías, aislamiento de cables, suelos, señales, discos fonográficos, productos inflables y sucedáneos del caucho.

El 27 de octubre de 2017, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer de la Organización Mundial de la Salud publicó una lista preliminar de carcinógenos como referencia, y el cloruro de polivinilo se incluyó en la lista de carcinógenos de Categoría 3.

El PVC es un polvo blanco amorfo con un bajo grado de ramificación. Su temperatura de transición vítrea es de 77-90°C y comienza a descomponerse alrededor de los 170°C. Tiene poca estabilidad a la luz y al calor. Cuando está por encima de los 100 °C o se expone a la luz solar durante mucho tiempo, se descompondrá para producir cloruro de hidrógeno y una mayor descomposición autocatalítica provocará decoloración y las propiedades físicas y mecánicas también disminuirán rápidamente. En aplicaciones prácticas, se deben agregar estabilizadores para mejorar la estabilidad al calor y la luz.

El peso molecular del PVC producido industrialmente está generalmente en el rango de 50,000 a 110,000, con una gran polidispersidad. El peso molecular aumenta con la disminución de la temperatura de polimerización. No tiene punto de fusión fijo. Comienza a ablandarse a 80-85°C, se vuelve viscoelástico a 130°C y comienza a cambiar a flujo viscoso a 160-180°C. Tiene buenas propiedades mecánicas, resistencia a la tracción de aproximadamente 60 MPa, resistencia al impacto de 5-10 kJ/m2 y excelentes propiedades dieléctricas. El PVC es insoluble en solventes comunes, pero se hincha en monómeros y ciertos solventes de hidrocarburos clorados.

Estructura de la composición

El cloruro de polivinilo es un material polimérico que utiliza un átomo de cloro para reemplazar un átomo de hidrógeno en el polietileno. Es un polímero amorfo con una pequeña cantidad de estructura cristalina. La estructura de este material es la siguiente: -(CH2-CHCl)n-. El PVC es un polímero lineal en el que la mayoría de los monómeros VCM están conectados en una estructura de cabeza a cola. Los átomos de carbono están dispuestos en forma de zigzag y todos los átomos están conectados por enlaces σ. Todos los átomos de carbono tienen hibridación sp 3.

Hay estructuras estereorregulares sindiotácticas cortas en la cadena molecular de PVC. A medida que disminuye la temperatura de polimerización, aumenta la estereorregularidad sindiotáctica. Hay estructuras inestables como estructura cabeza a cabeza, cadena ramificada, doble enlace, cloruro de alilo, cloro terciario en la estructura macromolecular del cloruro de polivinilo, que lo hacen pobre en resistencia a la deformación por calor y resistencia al envejecimiento. Por lo tanto, estos inconvenientes pueden eliminarse después de la reticulación.

La reticulación se divide en reticulación por radiación y reticulación química.

1. Reticulación por radiación: Utiliza rayos de alta energía, generalmente rayos generados por fuentes de radiación de cobalto 60 o rayos de electrones generados por aceleración de electrones, y utiliza principalmente estos últimos. Luego agregue un coadyuvante de reticulación (un monómero con dos o más estructuras de doble enlace carbono-carbono) para la reticulación. Sin embargo, la operación es difícil y requiere un gran equipamiento.
2. Reticulación química: utilice sal de triazol ditioamina (FSH) para la reticulación. El mecanismo de reticulación es que la amina y el tiol se combinan para atacar el enlace polar carbono-cloro para realizar una reacción de sustitución. Después de la reticulación, se mejorarán ampliamente la resistencia a los rayos UV, la resistencia a los disolventes, la resistencia a la temperatura, el endurecimiento por impacto y otras propiedades del producto.

Nuestra historia

El cloruro de polivinilo fue descubierto por V. Regno de los Estados Unidos ya en 1835. Cuando el cloruro de vinilo se irradia con la luz solar, se genera un sólido blanco, llamado cloruro de polivinilo.

El PVC fue descubierto dos veces en el siglo XIX, una por Henri Victor Regnault en 19 y otra por Eugen Baumann en 1835. En ambas ocasiones, el polímero apareció como un sólido blanco en vasos de cloruro de vinilo colocados bajo la luz del sol. A principios del siglo XX, el químico ruso Ivan Ostromislensky y el químico alemán Fritz Klatte de la empresa Griesheim-Elektron intentaron simultáneamente utilizar el PVC con fines comerciales, pero la dificultad era cómo procesar este polímero duro y a veces quebradizo.

En 1912, el alemán Fritz Klatte sintetizó PVC y solicitó una patente en Alemania, pero no logró desarrollar un producto adecuado antes de que expirara la patente.

En 1926, Waldo Semon de BF Goodrich Company en Estados Unidos sintetizó PVC y solicitó una patente en Estados Unidos. Waldo Semon y BF Goodrich Company desarrollaron un método de plastificación del PVC añadiendo varios aditivos en 1926, convirtiéndolo en un material más flexible y fácil de procesar, que pronto obtuvo una aplicación comercial generalizada.

En 1914 se descubrió que los peróxidos orgánicos podían acelerar la polimerización del cloruro de vinilo. En 1931, una empresa franco-alemana utilizó la polimerización en emulsión para lograr la producción industrial de cloruro de polivinilo. En 1933, WL Simon propuso que se podían calentar disolventes de alto punto de ebullición y fosfato de tricresol y mezclarlos con PVC para fabricar productos blandos de cloruro de polivinilo, lo que supuso un verdadero avance en la aplicación práctica del PVC. La británica Brunner Mond Chemical Industry Company, la estadounidense Union Carbide Company y Goodrich Chemical Company desarrollaron casi simultáneamente la polimerización en suspensión de cloruro de vinilo y el procesamiento y aplicación de PVC en 1936. Para simplificar el proceso de producción y reducir el consumo de energía, Saint-Goban Company de Francia desarrolló el método de polimerización en masa en 1956. En 1983, el consumo mundial total fue de aproximadamente 11.1 Mt y la capacidad de producción total fue de aproximadamente 17.6 Mt; Fue la segunda variedad de plástico más grande después de la producción de polietileno y representó alrededor del 15% de la producción total de plástico. La unidad de producción de PVC de diseño propio de China se puso en producción de prueba en la planta química Liaoning Jinxi en 1956. La unidad de 3 kt se puso oficialmente en producción industrial en 1958, y la producción alcanzó 530.9 kt en 1984.

El PVC se industrializó a principios de los años 1930. Desde la década de 1930, durante mucho tiempo, la producción de cloruro de polivinilo ha sido la primera en consumo de plástico en el mundo. A finales de la década de 1960, el polietileno reemplazó al cloruro de polivinilo. Aunque los plásticos de cloruro de polivinilo han retrocedido al segundo lugar, su producción todavía representa más de una cuarta parte de la producción total de plástico.

Antes de la década de 1960, la producción de monómero de cloruro de vinilo se basaba principalmente en carburo de calcio y acetileno, porque la producción de carburo de calcio consume mucha electricidad y coque y es costosa. Después de la industrialización de la producción de cloruro de vinilo mediante oxicloración de etileno a principios de la década de 1960, los países recurrieron al petróleo más barato como materia prima. Además, dado que una gran parte de las materias primas del cloruro de polivinilo (alrededor del 57% en peso) es cloro, que es un subproducto inevitable de la industria alcalina, no sólo es rico en fuentes de materias primas, sino también una de los productos muy importantes para el desarrollo de la industria cloro-álcalina y el equilibrio del cloro. Por lo tanto, aunque la proporción de cloruro de polivinilo en los plásticos ha disminuido, todavía mantiene una tasa de crecimiento relativamente alta.

Cloruro de polivinilo productos de plástico Se utilizan ampliamente, pero a mediados de la década de 1970, la gente se dio cuenta de que el monómero de cloruro de vinilo residual (VCM) en las resinas y productos de cloruro de polivinilo es un carcinógeno grave, lo que sin duda afectará el desarrollo del cloruro de polivinilo hasta cierto punto. Sin embargo, la gente ha reducido con éxito el VCM residual agregando intercambiadores de calor de placas en espiral, de modo que el contenido de VCM en la resina de cloruro de polivinilo será inferior a 10 ppm, cumpliendo con los requisitos de la resina sanitaria y ampliando el rango de aplicación del cloruro de polivinilo. Incluso puede hacer que el contenido de VCM en la resina sea inferior a 5 ppm, y hay muy poco VCM residual después del procesamiento. Es básicamente inofensivo para el cuerpo humano y se puede utilizar como envases de alimentos y medicamentos y juguetes para niños.

Material de PVC en China

Los materiales de PVC con requisitos especiales generalmente se importan del extranjero en China, con empresas extranjeras reconocidas como United Carbide y Nordic Chemicals. Con la investigación continua y la acumulación tecnológica de los principales institutos de investigación y unidades de producción en China, el diseño de fórmulas y la fabricación de materiales modificados con PVC en China han alcanzado el nivel avanzado internacional, reemplazando completamente los materiales importados del extranjero, y muchos productos se han exportado al extranjero.

Categorías principales

Según los diferentes ámbitos de aplicación, el PVC se puede dividir en: resina de PVC de uso general, resina de PVC de alta polimerización y resina de PVC reticulada. La resina de PVC de uso general se forma mediante la polimerización de monómero de cloruro de vinilo bajo la acción de un iniciador; resina de PVC de alta polimerización se refiere a una resina polimerizada añadiendo un extensor de cadena al sistema de polimerización del monómero de cloruro de vinilo; La resina de PVC reticulada es una resina polimerizada mediante la adición de un agente reticulante que contiene dieno y polieno al sistema de polimerización del monómero de cloruro de vinilo.

Según el método de obtención del monómero de cloruro de vinilo, se puede dividir en método de carburo de calcio, método de etileno y método de monómero importado (EDC, VCM) (el método de etileno y el método de monómero importado generalmente se denominan método de etileno).

Según el método de polimerización, el cloruro de polivinilo se puede dividir en cuatro categorías: cloruro de polivinilo en suspensión, cloruro de polivinilo en emulsión, cloruro de polivinilo a granel y cloruro de polivinilo en solución. El cloruro de polivinilo en suspensión es la variedad más grande y representa aproximadamente el 80% de la producción total de PVC. El cloruro de polivinilo en suspensión se divide en seis modelos según su viscosidad absoluta: XS-1, XS-2…XS-6; XJ-1, XJ-2…, XJ-6. El significado de cada letra en el modelo: método de suspensión X; tipo S suelto; Tipo J-apretado.

Según la cantidad de plastificante, los plásticos de PVC generalmente se dividen en: PVC no plastificado, el contenido de plastificante es 0; PVC rígido, el contenido de plastificante es inferior al 10%; PVC semirrígido, el contenido de plastificante es del 10 al 30%; PVC blando, el contenido de plastificante es del 30-70%; Pasta plástica de cloruro de polivinilo, el contenido de plastificante es superior al 80%. La diferencia de propiedades entre el PVC rígido y el PVC blando se muestra en la tabla:

Nature	Unidad	PVC rígido	PVC blando
Densidad	g / cm³	1.3-1.45	1.1-1.35
Conductividad térmica	W / (m · K)	0.14-0.28	0.14-0.17
Fuerza de rendimiento	psi	4500-8700	1450-3600
	MPa	31-60	10.0-24.8
El módulo de Young	psi	490000	-
	GPa	3.4	-
Resistencia a la flexión (rendimiento)	psi	10,500	-
	MPa	72	-
Fuerza comprensiva	psi	9,500	-
	MPa	66	-
Coeficiente de expansión térmica (lineal)	mm/(mm·°C)	5×10^−5	-
Temperatura de ablandamiento Vicat	° C	65-100	-
Resistividad^a	Ω metro	10^16	10^12 –10^15
Resistividad superficiala	Ω	10^13 –10^14	10^11 –10^12

Nota: a, con una humedad relativa del 60% y temperatura ambiente

Método de preparación

El cloruro de polivinilo se puede preparar a partir de etileno, cloro y un catalizador mediante una reacción de sustitución. Debido a su resistencia al fuego y al calor, el cloruro de polivinilo se usa ampliamente en una variedad de productos en diversas industrias: cubiertas de alambre, cubiertas de fibra óptica, zapatos, bolsos, bolsos, accesorios, letreros y vallas publicitarias, productos de decoración de edificios, muebles, adornos, rodillos. , mangueras, juguetes, cortinas para puertas, puertas enrollables, material médico auxiliar, guantes, film transparente para determinados alimentos, determinadas modas, etc.

Métodos de agregación

El PVC se prepara mediante polimerización por adición de radicales libres. Los métodos de polimerización se dividen principalmente en polimerización en suspensión, polimerización en emulsión, polimerización en masa y polimerización en microsuspensión. La polimerización en suspensión es el método principal y representa aproximadamente del 80 % al 82 % de la producción total de PVC, seguida de la polimerización en emulsión, que representa aproximadamente del 10 % al 12 % de la producción total de PVC, y luego la polimerización en masa, que representa aproximadamente el 8 %. . La estructura de las partículas obtenidas mediante el método de suspensión y el método a granel es similar, con un tamaño de partícula promedio de 100 a 160 micrones. El tamaño de partícula obtenido mediante el método de emulsión y el método de microsuspensión es de aproximadamente 0.2 micras y 1 micra. Sólo una pequeña cantidad de copolímeros de polietileno para recubrimientos se preparan mediante el método de solución. Se añaden al reactor agua pura, monómero VCM licuado y dispersante, y luego se añaden el iniciador y otros aditivos. Después de calentarse a una determinada temperatura, el monómero VCM sufre una reacción de polimerización por radicales libres para generar partículas de PVC. La agitación continua hace que el tamaño de las partículas sea uniforme y las partículas generadas se suspendan en agua. Además, también existe un método de microsuspensión para producir resina en pasta de PVC, que tiene buen rendimiento del producto y propiedades de formación de pasta.

① Polimerización en suspensión:

La fórmula básica de la polimerización en suspensión de cloruro de vinilo se compone de monómero de cloruro de vinilo, agua, iniciador soluble en aceite y dispersante, pero en realidad, regulador de pH, regulador de peso molecular (principalmente para variedades de bajo grado de polimerización), agente de caldera antiadherente, También se añaden agentes antiespumantes, etc. Según los diferentes requisitos del cloruro de polivinilo suelto y compacto, la proporción de agua a monómero en la fórmula varía entre (1.2~2):1. El proceso de polimerización en suspensión de cloruro de vinilo es aproximadamente el siguiente: se agregan agua, dispersante, otros aditivos e iniciador a la caldera de polimerización, se evacuan y se llenan con nitrógeno para eliminar el oxígeno, y luego se agregan monómeros y se eleva la temperatura. a la temperatura predeterminada para la polimerización. Durante el proceso de polimerización, la temperatura y la presión permanecen constantes. La presión cae entre 0.1 y 0.2 MPa en la etapa posterior, lo que equivale a una tasa de conversión del 80 al 85 %, y se termina la polimerización. Si se reduce demasiado la presión, la resina será densa. Una vez completada la polimerización, se recupera el monómero, se descarga el material y se obtiene la resina de cloruro de polivinilo terminada mediante procedimientos de posprocesamiento.

Cuando se polimeriza el cloruro de vinilo, la transferencia a monómero es el modo principal de terminación de la cadena, de modo que el grado de polimerización del cloruro de polivinilo (600~1600) es independiente de la concentración del iniciador y solo está controlado por la temperatura (45~65 o C, y la fluctuación de temperatura debe controlarse entre 0.2 ~ 0.5 o C. La velocidad de polimerización está regulada principalmente por la cantidad de iniciador. En la actualidad, el rendimiento de transferencia de calor de la caldera de polimerización es bueno y se utiliza un iniciador de alta actividad como el peroxicarbonato. Se usa principalmente, con una cantidad de 0.02% ~ 0.05%. Si se usan iniciadores de alta actividad y de baja actividad en combinación y la combinación es adecuada, como una vida media de 2 h, se espera que sea casi uniforme. La reacción uniforme favorece la transferencia de calor y el control de la temperatura. El cloruro de polivinilo-cloruro de vinilo es un sistema parcialmente miscible que forma dos fases: una fase es una fase rica en cloruro de polivinilo hinchada con cloruro de vinilo (aproximadamente 30%), que se convierte en la principal. sitio de polimerización. La otra fase es una fase de monómero disuelta con trazas de cloruro de polivinilo (<0.1%), que se acerca al monómero puro. Cuando la tasa de conversión es > 70%, la fase monómera desaparece, la presión del sistema comienza a ser menor que la presión atmosférica saturada del cloruro de vinilo puro y el cloruro de vinilo en la fase rica en cloruro de polivinilo continúa polimerizándose. La polimerización finaliza cuando la tasa de conversión alcanza el 85%, para no afectar la estructura suelta de las partículas de resina. Las propiedades del dispersante tienen un efecto crucial sobre la morfología de las partículas de cloruro de polivinilo. Cuando se selecciona gelatina, la tensión superficial de su solución acuosa es relativamente grande (68 mN·m^-1 a 25°C) y se formará una resina compacta. Al preparar cloruro de polivinilo suelto, se requiere que la tensión superficial del individuo sea inferior a 50 mN·m^-1. El alcohol polivinílico parcialmente hidrolizado (la tensión superficial de la solución acuosa es de 50~55 mN·m^-1) y la hidroxipropilmetilcelulosa (la tensión superficial de la solución acuosa es de 45~50 mN·m^-1) se utilizan en combinación y, a veces, un tercio se agrega el componente. Aunque la preparación de dispersantes compuestos puede estar parcialmente referenciada por la tensión superficial, todavía requiere cierta experiencia y habilidades.

El proceso específico es el siguiente:

El monómero se suspende y dispersa en la fase acuosa en forma de gotitas y el iniciador soluble en aceite seleccionado se disuelve en el monómero. La reacción de polimerización se lleva a cabo en estas gotitas y el agua absorbe el calor de la reacción de polimerización con el tiempo. Para garantizar que estas gotas se dispersen en el agua en forma de perlas, es necesario añadir un estabilizador de suspensión, como gelatina, alcohol polivinílico, metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, etc. Los iniciadores son principalmente peróxidos orgánicos y compuestos azoicos. , tales como peroxidicarbonato de diisopropilo, peroxidicarbonato de diciclohexilo, peroxidicarbonato de dietilhexilo, azobisisoheptonitrilo, azobisisobutironitrilo, etc. La polimerización se lleva a cabo en una caldera de polimerización con un agitador. Después de la polimerización, el material fluye hacia un tanque de recuperación de monómero o una torre de extracción para recuperar el monómero. Luego pasa a una caldera mezcladora, se lava con agua, se centrifuga, se deshidrata y se seca para obtener la resina terminada. El monómero de cloruro de vinilo debe extraerse de la resina tanto como sea posible. En el caso del PVC utilizado para el envasado de alimentos, el contenido de monómero libre debe controlarse por debajo de 1 ppm. Durante la polimerización, para garantizar que se obtenga la resina con el peso molecular y el rango de distribución de pesos moleculares especificados y para evitar explosiones, se deben controlar bien la temperatura y la presión del proceso de polimerización. El tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula de la resina están controlados por la velocidad de agitación y la selección y dosificación del estabilizador de suspensión. La calidad de la resina se caracteriza por propiedades tales como tamaño de partícula y distribución de tamaño de partícula, peso molecular y distribución de peso molecular, densidad aparente, porosidad, ojo de pez, estabilidad térmica, color, contenido de impurezas y flujo libre de polvo.

El reactor de polimerización es el equipo principal, que está formado por un reactor de acero revestido de acero inoxidable o esmaltado, equipado con un agitador y una camisa de transferencia de calor para controlar la temperatura, o un tubo de refrigeración interno, un condensador de reflujo, etc. Para reducir los costes de producción, el volumen del reactor se ha desarrollado gradualmente desde unos pocos metros cúbicos y más de diez metros cúbicos hasta uno de gran escala, y el máximo ha alcanzado los 200 metros cúbicos (reactor de caldera). La alta capacidad de transferencia de calor del reactor de polimerización juega un papel importante para garantizar una temperatura de polimerización constante, y la agitación no solo ayuda a mezclar materiales y transferir calor, sino que también tiene un impacto significativo en la dispersión líquido-líquido y las características de las partículas de resina. La transferencia de calor y la agitación son dos cuestiones de ingeniería importantes en la polimerización de cloruro de vinilo. Después de un uso repetido, es necesario descalcificar el reactor de polimerización. El PVC elaborado con alcohol polivinílico y éteres de celulosa como estabilizadores de suspensión generalmente está suelto, tiene muchos poros, una gran superficie y es fácil de absorber plastificantes y plastificar.

② Polimerización en emulsión:

Uno de los primeros métodos para la producción industrial de PVC. En la polimerización en emulsión, además de agua y monómero de cloruro de vinilo, se añaden tensioactivos como el alquilsulfonato de sodio como emulsionantes para dispersar los monómeros en la fase acuosa y formar una emulsión. Como iniciador se utiliza persulfato de potasio soluble en agua o persulfato de amonio. También se puede utilizar el sistema de iniciación “oxidación-reducción”. El proceso de polimerización es diferente del método de suspensión. También se añade alcohol polivinílico como estabilizador de la emulsión, dodecilmercaptano como regulador y bicarbonato de sodio como tampón. Existen tres métodos de polimerización: método intermitente, método semicontinuo y método continuo. El producto de polimerización es similar al látex, con un tamaño de partícula en emulsión de 0.05 a 2 μm, que se puede aplicar directamente o secar por aspersión en una resina en polvo. El ciclo de polimerización del método de polimerización en emulsión es corto y más fácil de controlar. La resina obtenida tiene un peso molecular elevado y un grado de polimerización relativamente uniforme. Es adecuado para elaborar pasta de cloruro de polivinilo, cuero artificial o productos impregnados. La fórmula de polimerización en emulsión es compleja y el producto tiene un alto contenido de impurezas.

③ Método de polimerización en masa:

El dispositivo de polimerización es bastante especial y consta principalmente de una caldera de prepolimerización vertical y una caldera de polimerización horizontal con un agitador de marco. Las características de las partículas del PVC a granel son similares a las de la resina en suspensión, sueltas, pero sin película y más cristalinas. Además de la disipación de calor y la antiadherencia, la polimerización en masa también debe resolver el problema de mantener la estructura suelta de las partículas, lo que generalmente se garantiza mediante la polimerización en dos etapas. La primera etapa es la prepolimerización, que se lleva a cabo en un recipiente vertical. Se añaden al hervidor una pequeña cantidad de cloruro de vinilo y una cantidad limitada de iniciador de alta actividad (como peróxido de acetilo sulfonato) y se prepolimerizan a 50~70 o C hasta una tasa de conversión de 7%~11% para convertirse en un producto muerto. finalizar la polimerización para evitar que la tasa de conversión sea demasiado alta. La agitación rápida forma un esqueleto de partículas sueltas. La tasa de conversión se estima por el calor eliminado por la camisa y el condensador.

Se añaden prepolímero, más monómeros y otra parte de iniciador a otra caldera de agitación a baja velocidad (30 r/min) y los monómeros continúan polimerizándose en el esqueleto de partículas preformado, de modo que las partículas crecen y mantienen la forma sin cambios. Cuando la tasa de conversión alcanza el 70% ~ 90%, se termina la polimerización. Se eliminan los monómeros residuales y se obtiene el producto acabado mediante trituración y tamizado. La prepolimerización sólo tarda entre 1 y 2 horas, pero la polimerización tarda entre 5 y 9 horas. Una caldera de prepolimerización puede equiparse con varias calderas de polimerización. El tamaño de las partículas y la forma de la resina se controlan mediante la velocidad de agitación y el calor de la reacción se elimina mediante la condensación a reflujo del monómero. Este método tiene un proceso de producción simple, buena calidad del producto y bajo costo de producción.

Método de modificación de PVC

La resina de PVC es un polímero polar no cristalino con una densidad de 1.38 g/cm³ y una temperatura de transición vítrea de 87 °C. Por lo tanto, tiene una estabilidad térmica deficiente y es difícil de procesar. No se puede utilizar directamente y debe modificarse y mezclarse antes de poder utilizarse con la adición de aditivos y rellenos pertinentes. Los diferentes tipos y fracciones de los aditivos y rellenos añadidos determinan que el rendimiento y los requisitos de los materiales de PVC preparados sean diferentes. Normalmente lo llamamos fórmula de PVC, que es estrictamente hablando una fórmula modificada de PVC, y el PVC solo se puede utilizar después de la modificación. Esta categoría se clasifica a menudo como materiales modificados con polímeros. La modificación de materiales poliméricos se centra principalmente en la investigación del alto rendimiento de los plásticos generales, la transformación de materiales de un solo componente en materiales compuestos de varios componentes (aleaciones, mezclas, compuestos), dando funcionalización a los materiales, optimizando el rendimiento y el precio, etc. Los métodos de modificación son principalmente la modificación química, la modificación de relleno, la modificación de refuerzo, mezcla Modificación y modificación de nanocompuestos. El principio básico de la modificación es dar funciones a los materiales o mejorar ciertas propiedades mediante aditivos. Por lo tanto, el nivel de tecnología de formulación del PVC determina el nivel de tecnología y la capacidad de producción de una fábrica.

El PVC suele modificarse y granularse primero. Después de ser preparado en partículas mediante una extrusora de tornillo, se plastifica más y es más fácil de procesar, especialmente para productos moldeados por inyección. La extrusora de tornillo es uno de los equipos más importantes para moldeo plásticoUtiliza la transmisión de potencia externa y la transferencia de calor desde elementos de calentamiento externos para transportar, compactar, fundir, cortar, mezclar y extrudir plásticos. Las extrusoras de tornillo juegan un papel importante tanto como maquinaria de plastificación y granulación como como maquinaria de moldeo. Estrictamente hablando, los productos de PVC con requisitos especiales y fórmulas modificadas de PVC se fabrican a medida según los requisitos del cliente. También existen derivados de copolímeros producidos durante el proceso de producción de PVC. Dichas variedades modificadas incluyen copolímeros de cloruro de vinilo, mezclas de cloruro de polivinilo y cloruro de polivinilo clorado, etc.

Característica

Colorabilidad

El cloruro de polivinilo tiene poca estabilidad térmica y resistencia a la luz. El cloruro de hidrógeno comienza a descomponerse a 150°C y se producen reacciones adversas con la cantidad de plastificante. Además, el efecto de los pigmentos sobre el PVC se refleja en si el pigmento reacciona con el PVC y otros componentes de los productos de PVC, así como en la resistencia a la migración y al calor del propio pigmento. Algunos componentes del colorante pueden promover la degradación de la resina. Por ejemplo, los iones de hierro y los iones de zinc son catalizadores de la reacción de degradación de la resina de PVC. Por lo tanto, el uso de pigmentos de óxido de hierro (rojo, amarillo, marrón y negro) u óxido de zinc, sulfuro de zinc y pigmentos blancos como el polvo de plomo reducirá la estabilidad térmica de la resina de PVC. Algunos colorantes pueden reaccionar con los productos de degradación de la resina de PVC. Por ejemplo, los pigmentos ultramarinos tienen poca resistencia a los ácidos, por lo que durante el proceso de coloración del PVC, interactuarán con el cloruro de hidrógeno producido por la descomposición del PVC y perderán su color adecuado. Por lo tanto, en términos de coloración del PVC, se deben considerar las características de la resina y aditivos relacionados utilizados, combinadas con las características del pigmento. Al seleccionar colorantes, se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones.

Ciertos iones metálicos del pigmento promoverán la descomposición oxidativa térmica de la resina de cloruro de polivinilo.

El método de determinación consiste en medir el cambio de tono del polietileno con pigmento cuando se calienta a 180°C. Los iones metálicos del pigmento aceleran la descomposición del PVC, lo que provoca un cambio de tono. Al mismo tiempo, cabe señalar que la misma adición de laca roja puede producir diferentes diferencias de color en el PVC. Por ejemplo, si contiene calcio, la diferencia de tono es pequeña; si contiene manganeso, la diferencia de tono es grande. Esto se debe a que el manganeso y otros metales favorecen la deshidrocloración del PVC.

Los colorantes de sulfuro (como el rojo de cadmio, etc.) se utilizan para colorear el cloruro de polivinilo y se puede liberar sulfuro de hidrógeno debido a la descomposición del colorante. Este tipo de colorante no debe mezclarse con estabilizadores de plomo para evitar la formación de sulfuro negro de plomo.

Efecto de los pigmentos sobre el aislamiento eléctrico del cloruro de polivinilo.

Como material del cable, el cloruro de polivinilo, al igual que el polietileno, también debe considerar las propiedades eléctricas después de la coloración. En particular, el cloruro de polivinilo tiene un peor aislamiento que el polietileno, por lo que la influencia de los pigmentos es mayor. Esto muestra que el aislamiento eléctrico del PVC es mejor cuando se utilizan pigmentos inorgánicos que pigmentos orgánicos (excepto negro de horno y dióxido de titanio anatasa).

Movilidad

La migración sólo se produce en productos de PVC plastificado y cuando se utilizan tintes o pigmentos orgánicos. La migración significa que algunos tintes solubles o pigmentos orgánicos en el solvente circundante penetran la superficie del producto de PVC a través del plastificante, y esas partículas de tinte (pigmento) disueltas también son llevadas a la superficie del producto, causando así sangrado indirecto, sangrado de solvente o floreciente.

Otro problema es la “incrustación”, lo que significa que el colorante se libera del sistema durante el proceso de coloración porque el colorante tiene poca solubilidad o no es compatible en absoluto, y se deposita en la superficie del equipo de procesamiento (como la pared interior). del cilindro del extrusor y la pared interior del orificio del troquel).

Resistencia al clima

Se refiere a la capacidad de los pigmentos para soportar diversos climas. Estos incluyen luz visible y ultravioleta, humedad, temperatura, cloración atmosférica y agentes químicos encontrados durante el uso del producto. La resistencia a la intemperie más importante incluye la resistencia a la decoloración, la resistencia al caldeo y la durabilidad de las propiedades físicas. Los pigmentos orgánicos tienen diferentes estructuras y son mejores o peores. Además, en formulaciones que contienen pigmentos blancos, la resistencia a la intemperie del pigmento se verá gravemente afectada.

La decoloración, el oscurecimiento o el cambio de tono de los pigmentos generalmente son causados ​​por los genes reactivos del pigmento. Estos genes reactivos pueden reaccionar con la humedad de la atmósfera o con agentes químicos (ácidos y bases). Por ejemplo, el amarillo cadmio se desvanecerá bajo la acción de la humedad y la luz solar, mientras que Lithol Red tiene buena resistencia a la luz y es adecuado para la mayoría de las aplicaciones en interiores, pero se desvanece severamente cuando se usa al aire libre en presencia de componentes ácidos y alcalinos.

El método para determinar la deshidrocloración está de acuerdo con JIS-K-6723 y la temperatura de medición es de 180 °C. Se utiliza como punto de referencia el tiempo de decloración del compuesto de cloruro de polivinilo incoloro y el tiempo de extensión o retraso se mide a intervalos del 5% y el 10%. Los valores negativos indican descomposición acelerada.

Estabilidad

El punto de reblandecimiento de la resina de cloruro de polivinilo es bajo, alrededor de 75-80 ℃, y la temperatura de fragilidad es inferior a -50 ~ -60 ℃. La temperatura de uso a largo plazo de la mayoría de los productos no debe exceder los 55 ℃, y las fórmulas especiales pueden alcanzar los 90 ℃. Si la resina de cloruro de polivinilo es una estructura puramente lineal sin ramificaciones internas ni enlaces insaturados, la estabilidad de la resina de cloruro de polivinilo debería ser relativamente alta, aunque la energía del enlace C-Cl es relativamente pequeña. Sin embargo, incluso la resina de cloruro de polivinilo con una pureza muy alta comenzará a emitir gas de cloruro de hidrógeno cuando se expone a la radiación ultravioleta durante mucho tiempo a más de 100 ℃. Esto indica que existen grupos afilados o estructuras inestables en su estructura molecular. Cuanto mayor sea el tiempo, mayor será la degradación y cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la tasa de degradación, y la tasa de degradación es aún más rápida en presencia de oxígeno o aire.

Propiedades electricas

El cloruro de polivinilo es un polímero polar con una fuerte afinidad por sustancias conductoras como el agua. Por lo tanto, su resistencia es menor que la de las poliolefinas no polares, pero aún tiene un mayor volumen de carga y voltaje de ruptura. Los grupos polares del cloruro de polivinilo están directamente unidos a la cadena principal. Por debajo de la temperatura de transición vítrea, los segmentos dipolares están restringidos por los átomos de la cadena principal de la estructura congelada y no pueden moverse. Por lo tanto, no se produce ningún efecto dipolo y se puede utilizar como material aislante de alta frecuencia a temperatura ambiente. Cuando se utiliza para aislamiento de cables, el aislamiento eléctrico de la resina de suspensión es de 10 a 100 veces mayor que el de la resina de suspensión. La presencia de iones cloruro producidos por degradación reducirá el aislamiento eléctrico.

Propiedades físicas y químicas

El cloruro de polivinilo es ligeramente amarillo y translúcido, con un aspecto brillante. Es más transparente que el polietileno y el polipropileno, pero menos transparente que el poliestirenoDependiendo de la cantidad de aditivos utilizados, se divide en cloruro de polivinilo blando y duro. Los productos blandos son blandos y resistentes, y se sienten pegajosos. Los productos duros tienen una dureza mayor que el polietileno de baja densidad, pero menor que el polipropileno, y se blanquean en las curvas. Es estable; no se corroe fácilmente con ácidos y álcalis; y es relativamente resistente al calor.

El cloruro de polivinilo tiene las ventajas de retardo de llama (valor de retardo de llama de 40 o más), alta resistencia química (resistencia al ácido clorhídrico concentrado, 90% de ácido sulfúrico, 60% de ácido nítrico y 20% de hidróxido de sodio), buena resistencia mecánica y aislamiento eléctrico. .

El cloruro de polivinilo tiene poca estabilidad a la luz y al calor. El punto de reblandecimiento es de 80 ℃ y comienza a descomponerse a 130 ℃. Sin estabilizador de calor, el cloruro de polivinilo comienza a descomponerse a 100 ℃ y se descompone más rápido por encima de 130 ℃. Cuando se calienta, libera gas cloruro de hidrógeno (el gas cloruro de hidrógeno es tóxico) y cambia de color de blanco a amarillo claro, de rojo a marrón y a negro. Los rayos ultravioleta y el oxígeno de la luz solar pueden hacer que el cloruro de polivinilo sufra una descomposición fotooxidativa, reduciendo así la flexibilidad del cloruro de polivinilo y finalmente volviéndolo quebradizo. Esta es la razón por la que algunos plásticos de PVC se vuelven amarillos y quebradizos con el tiempo.

Tiene propiedades físicas y químicas estables, es insoluble en agua, alcohol y gasolina y tiene baja permeabilidad al gas y al vapor de agua. A temperatura ambiente, puede soportar cualquier concentración de ácido clorhídrico, ácido sulfúrico por debajo del 90%, ácido nítrico al 50-60% y solución de soda cáustica por debajo del 20%, y tiene cierta resistencia a la corrosión química. Es bastante estable a las sales, pero puede disolverse en disolventes orgánicos como éter, cetonas, hidrocarburos alifáticos clorados e hidrocarburos aromáticos.

La resina industrial de cloruro de polivinilo tiene principalmente una estructura amorfa, pero también contiene algunas áreas cristalinas (alrededor del 5%), por lo que el cloruro de polivinilo no tiene un punto de fusión obvio. Comienza a ablandarse a aproximadamente 80°C y tiene una temperatura de deformación por calor (bajo una carga de 1.82 MPa) de 70-71°C. Comienza a fluir a 150°C bajo presión y comienza a liberar lentamente cloruro de hidrógeno, lo que hace que el cloruro de polivinilo cambie de color (de amarillo a rojo, marrón o incluso negro).

El peso molecular promedio en peso del cloruro de polivinilo industrial está en el rango de 48000-48000, y el peso molecular promedio en número correspondiente es 20000-19500. El peso molecular promedio en peso de la mayoría de las resinas industriales es de 100000 a 200000, y el peso molecular promedio en número es de 45500 a 64000. El cloruro de polivinilo rígido (sin plastificante) tiene buena resistencia mecánica, resistencia a la intemperie y retardo de llama. Puede usarse solo como material estructural y aplicarse a la fabricación de tuberías, placas y productos moldeados por inyección en la industria química. Se puede utilizar cloruro de polivinilo rígido como material de refuerzo.

Densidad: 1380 kg / m³

Módulo elástico de Young (E): 2900-3400MPa

Resistencia a la tracción (σt): 50-80MPa

Elongación de rotura: 20-40%

Temperatura de transición vítrea: 87 ℃

Punto de fusión: 212 ℃

Temperatura de ablandamiento: 85 ℃

Conductividad térmica (λ): 0.16 W/(m·K)

Coeficiente de expansión térmica (α): 8×10^-5/K

Capacidad calorífica (c): 0.9 kJ/(kg·K)

Absorción de agua (ASTM): 0.04-0.4

Índice de refracción: 1.52~1.55

La característica más importante del cloruro de polivinilo es que es retardante de llama, por lo que se utiliza ampliamente en aplicaciones de protección contra incendios. Sin embargo, el cloruro de polivinilo libera cloruro de hidrógeno y otros gases tóxicos como las dioxinas durante la combustión.

La combustión del cloruro de polivinilo se divide en dos pasos. Primero, quema y descompone el gas cloruro de hidrógeno y los dienos que contienen dobles enlaces a 240 ℃-340 ℃, y luego se produce la combustión de carbono a 400-470 ℃.

Es uno de los productos plásticos más grandes del mundo, barato y ampliamente utilizado. La resina de cloruro de polivinilo es un polvo blanco o amarillo claro. Se pueden añadir diferentes aditivos según los diferentes usos, y el plástico de cloruro de polivinilo puede presentar diferentes propiedades físicas y mecánicas. Agregar una cantidad adecuada de plastificante a la resina de cloruro de polivinilo puede producir una variedad de productos duros, blandos y transparentes.

La densidad del cloruro de polivinilo puro es de 1.4 g/cm³, y la densidad de las piezas de plástico de cloruro de polivinilo con plastificantes y rellenos añadidos es generalmente de 1.15-2.00 g/cm³.

El cloruro de polivinilo rígido tiene buena resistencia a la tracción, flexión, compresión y al impacto y puede usarse solo como material estructural.

La suavidad, el alargamiento a la rotura y la resistencia al frío del cloruro de polivinilo blando aumentarán, pero su fragilidad, dureza y resistencia a la tracción disminuirán.

El cloruro de polivinilo tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico y puede utilizarse como material aislante de baja frecuencia. También tiene buena estabilidad química. Sin embargo, debido a su escasa estabilidad térmica, el calentamiento prolongado provocará descomposición, liberación de gas HCL y decoloración del cloruro de polivinilo. Por lo tanto, su rango de aplicación es relativamente estrecho y la temperatura de funcionamiento generalmente está entre -15 y 55 °C.

La conversión entre el valor de dureza del PVC Pa (Pa) y la dureza Shore es la siguiente:

Pa	Dureza Shore
45	89±2, 87~91A
50	86±2, 84~88A
55	83±2, 81~85A
60	80±2,78~82A
65	78±2, 76~80A
70	75±2~73A
75	72±2, 70~74A
80	69±2~67A

Tabla comparativa de dureza del PVC
Dureza Pascal	Grosor	Valor de la prueba de dureza Shore	Valor medio de dureza
30P	6 mm	93-96 °	94.5 °
35P	6 mm	87-93 °	90°
38P	6 mm	89-90 °	89.5 °
40P	6 mm	88-90 °	89°
45P	6 mm	84-90 °	85°
50P	6 mm	82-83 °	82.5 °
55P	6 mm	70-80 °	79°
60P	6 mm	74-76 °	75°
65P	6 mm	73-75 °	74°
70P	6 mm	72-74 °	73°
75P	6 mm	70-70.5 °	70°
80P	6 mm	67-68 °	67.5 °
85P	6 mm	64-66 °	65°
90P	6 mm	63-64 °	63.5 °
95P	6 mm	58-60 °	59°
100P	6 mm	57-59 °	58°
110P	6 mm	54-56 °	55°

Otro cuadro comparativo de dureza
Pa	Dureza Shore
30	95±2
45	90±2
50	88±2
60	84±2
70	80±2
80	76±2
90	72±2
95	68±2
105	64±2
Nota: El valor de dureza Shore es una lectura de 15 segundos.

Condiciones de moldeo

PVC rígido

Temperatura de la tubería: 160-190 ℃

Temperatura del molde: 40-60 ℃

Temperatura de secado: 80 ℃ × 2 h

Presión de inyección: 700-1500 kg/cm²

Densidad: 1.4 g / cm³

Contracción de moldeo: 0.1-0.5%

Espesor: 2.0-50.mm

Absorción de agua (24 h): 0.1-0.4%

Punto de reblandecimiento de fusión: 89 ℃

Temperatura de deformación por calor: 70 ℃

PVC blando

Temperatura de la tubería: 140-170 ℃

Temperatura del molde: 40-60 ℃

Temperatura de secado: 80 ℃ × 2 h

Presión de inyección: 600-1500kg/cm²

Densidad: 1.4 g / cm³

Contracción de moldeo: 0.1-0.5%

Espesor: 2.0-50.mm

Absorción de agua (24h): 0.1-0.4%

Punto de reblandecimiento de fusión: 85 ℃

Temperatura de deformación por calor: 55 ℃

Procesamiento de materiales

Los plásticos de PVC tienen diferentes formas y se procesan de diversas formas, incluido prensado, extrusión, inyección, recubrimiento, etc. El tamaño de las partículas, el ojo de pez, la densidad aparente, la pureza, las impurezas extrañas y la porosidad de las resinas de PVC tienen un impacto en la procesabilidad. ; Las resinas en pasta deben considerar la viscosidad y las propiedades gelificantes de la pasta.

El cloruro de polivinilo es un polímero amorfo con una pequeña tasa de contracción. El polvo debe precalentarse antes de procesarlo para eliminar la humedad, mejorar el efecto plastificante y evitar burbujas. Además, el PVC se descompone muy fácilmente, especialmente cuando entra en contacto con acero y cobre a altas temperaturas (temperatura de descomposición 200 grados). El rango de temperatura de moldeo es pequeño y la temperatura del material debe controlarse estrictamente. Cuando se utiliza una máquina de inyección de tornillo y una boquilla recta, la apertura debe ser grande para evitar el estancamiento del material en los rincones muertos. El sistema de fundición del molde debe ser grueso, la sección de la compuerta debe ser grande, el molde debe estar enfriado, la temperatura del molde debe ser de 30 a 60 ℃ y la temperatura del material debe ser de 160 a 190 ℃.

Por debajo de la temperatura de transición vítrea (Tg, 80 ℃), el cloruro de polivinilo se encuentra en estado vítreo; desde Tg hasta la temperatura de flujo viscoso (Tf, aproximadamente 160 ℃), se encuentra en un estado de caucho altamente elástico con plasticidad; desde Tf hasta la temperatura de descomposición térmica (Td), se encuentra en un estado de flujo viscoso y cuanto mayor es la temperatura, más fácil es fluir. Cuando la temperatura excede Td, el PVC descompone una gran cantidad de cloruro de hidrógeno (HCl) y el material pierde su estabilidad química y propiedades físicas, por lo que Td es la temperatura límite superior para procesamiento y moldeo. Debido a la fuerte fuerza intermolecular del polietileno, la Tf es muy alta, incluso cerca de la temperatura de descomposición, por lo que es necesario agregar plastificantes para reducir la Tf. Por otro lado, también es necesario agregar estabilizadores para aumentar la Td del PVC antes de que se pueda llevar a cabo el procesamiento y el moldeado.

La temperatura de transición vítrea (Tg) solo está relacionada con la estructura del segmento de la cadena molecular y tiene poco que ver con el peso molecular, mientras que la temperatura de flujo de viscosidad (Tf) es la temperatura a la que las macromoléculas comienzan a moverse y está relacionada con el peso molecular. Cuanto mayor sea el peso molecular, mayor será la Tf. Por lo tanto, para algunos procesamientos y moldeos (como el moldeo por inyección), es necesario reducir adecuadamente el peso molecular de la resina. Según el tamaño del peso molecular, la resina de cloruro de polivinilo suspendida producida en China se divide en grados 1-7. Cuanto mayor sea el número de serie, menor será el peso molecular. Las resinas XJ-4 (XS-4) a XJ-7 (XS-7) se utilizan a menudo para fabricar tuberías duras, tableros duros, etc. Otros tipos son más bajos. Las resinas con pesos moleculares mayores necesitan agregar una gran cantidad de plastificantes para reducir Tf debido a su Tf más alta, por lo que a menudo se utilizan para fabricar productos blandos. El cloruro de polivinilo con un grado de polimerización promedio inferior a 1000 se denomina cloruro de polivinilo de baja polimerización y ofrece un mejor rendimiento de procesamiento. Se puede añadir menos plastificante durante el procesamiento, lo que evita que el producto se envejezca más rápido debido a la migración de plastificantes. Los productos de cloruro de polivinilo de baja polimerización presentan buena transparencia y se utilizan ampliamente en materiales de construcción, envases de alimentos y medicamentos, y como sustitutos de productos de vidrio orgánico.

La masa fundida de cloruro de polivinilo es un pseudofluido no newtoniano. Cuanto mayor es la velocidad de corte, menor es la viscosidad aparente y el cambio es bastante sensible. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad no disminuye mucho. Incluso si el plástico está por debajo de la temperatura de descomposición, se degradará térmica y oxidativamente al estar a alta temperatura durante mucho tiempo, lo que afectará su rendimiento. Por lo tanto, para mejorar la fluidez de la masa fundida de cloruro de polivinilo se debe considerar principalmente aumentar la velocidad de corte (aumentar la presión). De hecho, aumentar la fuerza externa ayuda al movimiento de las macromoléculas, reduce la Tf y las macromoléculas pueden fluir a una temperatura más baja.

Aplicaciones Principales

Perfiles de cloruro de vinilo.

Los perfiles y materiales con formas especiales son las áreas de mayor consumo de PVC en China y representan aproximadamente el 25% del consumo total de PVC. Se utilizan principalmente para fabricar puertas y ventanas y materiales que ahorran energía. Su volumen de solicitudes sigue creciendo significativamente en China. En los países desarrollados, la cuota de mercado de puertas y ventanas de plástico también es la más alta: 50% en Alemania, 56% en Francia y 45% en Estados Unidos.

Tubería de PVC

Entre los numerosos productos de PVC, los tubos de PVC son el segundo mayor consumidor y representan alrededor del 20% de su consumo. En China, las tuberías de PVC se desarrollaron antes que las tuberías de PE y PP, con una amplia variedad, excelente rendimiento y una amplia gama de usos, ocupando una posición importante en el mercado.

Película de cloruro de polivinilo

El consumo de PVC en el campo de las películas de PVC ocupa el tercer lugar, representando aproximadamente el 10%. Después de mezclar el PVC con aditivos y plastificarlo, se convierte en una película transparente o coloreada de un espesor específico utilizando una máquina de tres o cuatro rodillos. calandriaLa película procesada de esta manera se convierte en una película calandrada. También se puede procesar en bolsas de embalaje, impermeables, manteles, cortinas, juguetes inflables, etc. mediante corte y sellado térmico. Las películas transparentes anchas se pueden utilizar para invernaderos, invernaderos de plástico y películas de suelo. La película estirada biaxialmente tiene la propiedad de encogerse debido al calor y se puede utilizar para embalaje retráctil.

Maderas duras y láminas de PVC.

Al PVC se le añaden estabilizadores, lubricantes y rellenos. Después de mezclar, el PVC se puede extruir en tuberías duras, tuberías de formas especiales y tuberías corrugadas de varios calibres utilizando una extrusora, que se puede utilizar como tuberías de alcantarillado, tuberías de agua potable, carcasas de alambre o pasamanos de escaleras. Las láminas laminadas se pueden superponer y prensar en caliente para obtener placas duras de diversos espesores. Las placas se pueden cortar en las formas necesarias y luego soldarse con aire caliente utilizando varillas de soldadura de PVC en diversos tanques de almacenamiento, conductos de aire y contenedores resistentes a productos químicos.

Productos blandos generales de PVC.

La extrusora se puede utilizar para extruir mangueras, cables, alambres, etc.; La máquina de moldeo por inyección se puede utilizar con varios moldes para fabricar sandalias, suelas, pantuflas, juguetes, autopartes, etc.

Materiales de embalaje de PVC

Los productos de cloruro de polivinilo se utilizan principalmente para envasar diversos contenedores, películas y láminas duras. Los envases de PVC se utilizan principalmente para producir agua mineral, bebidas, botellas de cosméticos y también para envasar aceites refinados. La película de PVC se puede utilizar para coextruir con otros polímeros para producir productos laminados de bajo costo, así como productos transparentes con buenas propiedades de barrera. La película de cloruro de polivinilo también se puede utilizar para embalajes estirables o termorretráctiles, para envasar colchones, telas, juguetes y productos industriales.

Revestimientos y suelos de PVC

El revestimiento de PVC se utiliza principalmente para reemplazar el revestimiento de aluminio. Además de una parte de la resina de PVC, los componentes restantes de las baldosas de PVC son materiales reciclados, adhesivos, masillas y otros componentes. Se utilizan principalmente en suelos duros de terminales de aeropuertos y otros lugares.

Productos de consumo diario de PVC.

Las bolsas de equipaje son productos tradicionales fabricados en PVC. El PVC se utiliza para fabricar diversas imitaciones de cuero para bolsas de equipaje y productos deportivos como pelotas de baloncesto, fútbol y rugby. También se puede utilizar para fabricar cinturones para uniformes y equipos de protección especiales. Las telas de PVC para ropa son generalmente telas absorbentes (no requieren recubrimiento), como impermeables, pantalones de bebé, chaquetas de cuero artificial y varias botas de lluvia. El PVC se utiliza en muchos productos deportivos y de entretenimiento, como juguetes, discos y equipamiento deportivo. Los juguetes y equipos deportivos de PVC tienen una gran tasa de crecimiento, debido a su bajo costo de producción y fácil moldeo, y tienen una ventaja.

Productos recubiertos de PVC

El cuero artificial con soporte se fabrica aplicando pasta de PVC sobre tela o papel y luego plastificándolo a más de 100°C. También se puede fabricar enrollando primero PVC y aditivos hasta formar una película y luego presionándola con un soporte. El cuero artificial sin soporte se enrolla directamente mediante una calandria hasta formar una lámina suave de cierto espesor y luego se prensa con un patrón. El cuero artificial se puede utilizar para fabricar maletas, bolsos, fundas de libros, cojines para sofás y asientos de automóviles, etc., así como cuero para pisos, que se utiliza como material para cubrir pisos en edificios.

Productos de espuma de PVC

Al mezclar PVC blando, agregue una cantidad adecuada de agente espumante para hacer láminas, que se espuman y moldean en espuma plástica, que se pueden usar como pantuflas, sandalias, plantillas y materiales de embalaje amortiguadores y a prueba de golpes. También se puede convertir en láminas y perfiles de PVC duro de baja espuma mediante extrusoras, que pueden reemplazar a la madera y son un nuevo tipo de material de construcción.

Hoja transparente de PVC

Se añaden modificadores de impacto y estabilizadores de organoestaño al PVC, que se mezcla, se plastifica y se calandra para convertirse en láminas transparentes. Se puede convertir en contenedores transparentes de paredes delgadas o utilizar para envasado al vacío. ampolla embalaje mediante termoformado, y es un excelente material de embalaje y material decorativo.

otros

Las puertas y ventanas se ensamblan con materiales duros de formas especiales. En algunos países han ocupado el mercado de puertas y ventanas junto con puertas y ventanas de madera, ventanas de aluminio, etc.; materiales de imitación de madera, materiales de construcción sustitutos del acero (en el norte, en la costa); recipientes huecos.

El circuito virtual es uno de los servicios proporcionados por la red de conmutación de paquetes (el otro es el servicio de datagramas). En pocas palabras, consiste en establecer una conexión lógica virtual entre los hosts de los usuarios a través del mecanismo de control dentro de la red y garantizar la exactitud y el orden de los paquetes transmitidos en ella. El establecimiento y eliminación de circuitos virtuales deberá realizarse antes y después de la comunicación. El circuito virtual permanente es un circuito virtual que se establece cuando se inicializa la red y el circuito virtual siempre se mantiene. La red X.25 y B-ISDN proporcionan servicio PVC. Las bolsas de plástico PVC están generalmente prohibidas.

Investigación de nuevos materiales

En la actualidad, la demanda total anual de plásticos modificados en China es de aproximadamente 5 millones de toneladas, lo que representa alrededor del 10% del consumo total de plástico, muy por debajo del promedio mundial. Todavía existe una gran brecha entre el consumo de plástico per cápita de China y el de los países desarrollados del mundo. Para lograr el desarrollo rápido y estable de la industria de plásticos modificados de China, la tecnología innovadora es la clave para el desarrollo futuro.

Los analistas de la industria química creen que el nivel general de desarrollo de la industria china de plásticos modificados no es muy alto en la actualidad. La escala de producción de las empresas del sector es generalmente pequeña. Hay muchos productos primarios en el mercado, la calidad de los productos intermedios no es lo suficientemente estable y faltan productos avanzados. Está lejos de satisfacer las necesidades del actual desarrollo social y económico chino. Como parte importante del campo de los nuevos materiales químicos, los plásticos modificados han sido catalogados como uno de los campos científicos y tecnológicos clave para el desarrollo de China. Desde la introducción de diversas políticas en China, se promoverá aún más el desarrollo de la industria de los plásticos modificados. Las industrias del automóvil y de los electrodomésticos son focos de desarrollo de plásticos modificados, representando más del 50% del total.

Los plásticos se han utilizado en la industria automotriz durante más de 50 años. A medida que los automóviles se vuelven más livianos y ahorran energía, se imponen mayores requisitos a los materiales. Dado que 1 kg de plástico puede reemplazar 2-3 kg de materiales más pesados, como el acero, y cada reducción del 10% en el peso del automóvil puede reducir el consumo de combustible en un 6%-8%. Por lo tanto, aumentar la cantidad de plásticos modificados en los automóviles puede reducir el costo y el peso de todo el vehículo y lograr efectos de ahorro de energía. La cantidad de diferentes plásticos utilizados en automóviles de pasajeros y vehículos comerciales también es diferente. El año pasado, la demanda de PP modificado, aleaciones de PC y ABS El volumen de producción de plásticos modificados para electrodomésticos en China fue de aproximadamente 1.1463 millones, 151,300 y 149,700 toneladas, respectivamente. El mercado de plásticos modificados para electrodomésticos en China está ocupado principalmente por empresas extranjeras, y las empresas nacionales de plásticos modificados representan menos de un tercio de la cuota de mercado. Dado que los productos de las empresas nacionales se limitan en su mayoría a niveles de baja tecnología y baja calidad, su capacidad para explorar áreas con requisitos de alto rendimiento es obviamente insuficiente.

Según el “Informe de investigación del valor de la inversión y análisis del mercado de la industria de plásticos modificados de China 2009-2012”, con la mejora sustancial del nivel de vida de las personas y la mejora de los medios técnicos, “reemplazar el acero por plásticos” y “reemplazar la madera por plásticos” se convertirá en una tendencia en China. Como subindustria con el desarrollo más rápido y un gran potencial de desarrollo en el procesamiento de plástico Se espera que la industria de plásticos modificados mantenga una tasa de crecimiento de más del 10% en la demanda total del mercado en China en los próximos cinco años.

El PVC sustituye al acero por el plástico

A través de la investigación sobre la tecnología de modificación del PVC, el uso de tecnología avanzada de plastificación interna y fórmula de aditivos, se garantizan las propiedades mecánicas y eléctricas del acero plástico de PVC, se mejora el rendimiento retardante de llama y el producto tiene las ventajas de alta resistencia y resistencia a la corrosión. , retardante de llama, buen rendimiento de aislamiento, peso ligero y construcción conveniente. Puede reemplazar completamente las tuberías de acero en los sistemas de cableado eléctrico.

El PVC sustituye la madera por el plástico

El material compuesto de madera y plástico de PVC es un nuevo tipo de material compuesto elaborado a partir de residuos de fibra de madera y plástico como principales materias primas, complementado con auxiliares de procesamiento adecuados y preparado mediante prensado en caliente. Sus productos encarnan plenamente el concepto de reciclaje de recursos renovables y productos derivados del petróleo, y son de gran importancia para aliviar los problemas actuales de escasez de recursos madereros y petrolíferos y la grave contaminación ambiental.

Los productos de materiales de construcción de viviendas con PVC como principal materia prima se han convertido en el segundo pilar más importante de la industria del plástico de China, con una tasa de crecimiento anual promedio de más del 15%. En los próximos 10 años, se espera que el país agregue 30 mil millones de metros cuadrados de área de construcción de viviendas. Si estos edificios pueden lograr un ahorro de energía del 50% sobre la base actual, la demanda del mercado de materiales de construcción que ahorren energía puede alcanzar decenas de billones de yuanes, lo que proporciona un enorme espacio para el desarrollo de materiales decorativos que ahorren energía en interiores. Durante mucho tiempo, la industria de materiales de construcción se ha caracterizado por un alto consumo de energía y una elevada contaminación. Para adaptarse a los requisitos de una economía baja en carbono, las empresas de materiales de construcción de viviendas han desarrollado un lote de materiales de construcción de PVC de alta simulación que utilizan plástico en lugar de madera después de años de investigación y desarrollo, que se han convertido en productos para el hogar que combinan perfectamente Bajo en carbono y practicidad.

Los expertos del sector señalan que los materiales de construcción de PVC que sustituyen la madera por plástico no sólo ahorran costes, sino que también son reciclables y están en línea con la tendencia general de desarrollo medioambiental sostenible y economía circular.

Método de identificación

Los métodos convencionales de identificación del PVC se clasifican generalmente en las tres categorías siguientes, a saber:

Identificación de combustión

Rango de temperatura de ablandamiento o fusión: 75 ~ 90 ℃;

Condiciones de combustión: autoextinguible tras la ignición;

Estado de la llama ardiente: amarillo arriba, verde abajo con humo; Situación tras la salida del incendio: extinguido; Olor: olor acre agrio.

Este método es el más simple y directo y generalmente es la primera opción.

Identificación del tratamiento con disolventes.

Disolventes: tetrahidrofurano, ciclohexanona, dimetilformamida;

No disolventes: metanol, acetona, heptano.

Al agregar el plástico PVC sospechoso a los solventes anteriores y observar la disolución del plástico, puede determinar si es PVC. El efecto de disolución será más evidente después de calentar el disolvente.

método de gravedad

La gravedad específica del PVC es de 1.35 a 1.45, generalmente alrededor de 1.38. El cloruro de polivinilo y otros plásticos se pueden distinguir por la diferencia en la gravedad específica o el método para medir la gravedad específica. Sin embargo, dado que se puede hacer que el PVC tenga una gran diferencia en gravedad específica y dureza agregando plastificantes, modificadores y rellenos, y muchas propiedades de los plásticos de PVC también cambiarán debido a la adición de algunos ingredientes, nuestros métodos de identificación comúnmente utilizados no son efectivos. , e incluso el fenómeno cambia, lo que hace imposible emitir un juicio preciso. Por ejemplo: en términos de densidad, el cloruro de polivinilo plastificado (que contiene aproximadamente un 40 % de plastificante) es 1.19 ~ 1.35; mientras que los productos duros de PVC aumentan a 1.38~1.50. Si se trata de un producto de PVC con mucho relleno, la densidad puede en ocasiones superar 2.

Además, también se puede determinar determinando si el material contiene cloro, pero debido a que los copolímeros de cloruro de vinilo, caucho de cloropreno, cloruro de polivinilideno, cloruro de polivinilo clorado, etc. contienen una alta proporción de cloro, también deben identificarse mediante el color de piridina. reacción. Tenga en cuenta que antes de la prueba, la muestra debe extraerse con éter para eliminar el plastificante. El método de prueba es: disolver la muestra tomada con éter benceno en tetrahidrofurano, filtrar los componentes insolubles, agregar metanol para precipitarla y secarla a menos de 75 grados después de la extracción. No es necesario que una pequeña cantidad de muestra seca reaccione con 1 ml de piridina. Después de unos minutos, agregue de 2 a 3 gotas de solución de hidróxido de sodio al 5% en metanol (se disuelve 1 g de hidróxido de sodio en 20 ml de metanol), observe el color inmediatamente y obsérvelo nuevamente después de 5 minutos y 1 hora respectivamente. Se pueden identificar diferentes plásticos que contienen cloro según su color.

En la vida diaria, estamos más expuestos a películas (bolsas) de plástico de PVC y PE que es necesario distinguir. Aquí hay un método simple:

1. Método táctil

Se siente lubricado al tacto y la superficie parece recubierta con una capa de cera (químicamente llamada sensación de cera). Esta es una bolsa de película de polietileno no tóxica, mientras que la película de cloruro de polivinilo se siente un poco pegajosa.

2. método de tramado

Si lo agita con la mano, emitirá un sonido nítido y flotará ligeramente, que es una bolsa de película de polietileno. Si lo sacudes con la mano, emitirá un sonido profundo, que es una bolsa de película de cloruro de polivinilo.

3. Método de combustión

Si es inflamable al entrar en contacto con el fuego, la llama es amarilla, el aceite similar a la parafina gotea al arder y hay gas para quemar velas, es una bolsa de película de polietileno no tóxica. Si no es fácil de quemar, se apagará cuando esté lejos del fuego y la llama será verde, es una bolsa de película de cloruro de polivinilo.

4. Método de inmersión

Sumerge una bolsa de plástico en agua y presiónala dentro del agua con la mano. El que flota hacia la superficie es el polietileno y el que se hunde hasta el fondo es el cloruro de polivinilo (la densidad del polietileno es menor que la del agua y la densidad del cloruro de polivinilo es mayor que la del agua; a temperatura ambiente, son aproximadamente 0.92 g/cm³ y 1.4 g/cm³ respectivamente).

También puede tomar un alambre de cobre y quemarlo en el fuego hasta que se ponga rojo, luego ponerlo en contacto con la película plástica de prueba para producir un cambio químico y luego volver a poner el alambre de cobre sumergido en el componente plástico en la llama. En este momento es necesario observar con atención. Si aparece una llama verde colorida y deslumbrante, significa que este material plástico contiene cloro y pertenece al material de cloruro de polivinilo.

El Bienestar y la Seguridad

degradación

Aspergillus fumigatus puede degradar el cloruro de polivinilo plastificado. Phanerochaete chrysosporium se cultivó sobre PVC en agar con sales minerales. Ascomyces chrysosporium, Aspergillus niger, Aspergillus niger y Aspergillus sidovi pudieron degradar eficazmente el PVC.

Los plastificantes

Los ftalatos se añaden habitualmente a los plásticos como plastificantes. Los ftalatos están diseñados para no unirse covalentemente a la matriz polimérica y, por lo tanto, son muy susceptibles a la lixiviación. Los ftalatos se encuentran en altas concentraciones en los plásticos. Por ejemplo, los ftalatos pueden estar presentes en bolsas intravenosas hasta un 40% en peso y en tubos médicos hasta un 80% en peso. Los productos de vinilo, que se encuentran en todas partes, incluidos juguetes, interiores de automóviles, cortinas de baño y pisos, inicialmente liberaron vapores químicos al aire.

Los peligros del plomo

En el pasado, a menudo se agregaba plomo al cloruro de polivinilo para mejorar su procesabilidad y estabilidad, pero se ha demostrado que el plomo puede filtrarse al agua potable desde las tuberías de PVC.

El estearato de plomo, un antioxidante del cloruro de polivinilo, es tóxico. Los productos de cloruro de polivinilo (PVC) antioxidantes con sal de plomo precipitarán el plomo cuando entren en contacto con etanol, éter y otros disolventes. Cuando se utiliza cloruro de polivinilo que contiene sal de plomo como envase para alimentos y se combina con palitos de masa fritos, pasteles fritos, pescado frito, productos cárnicos cocidos, pasteles y bocadillos, las moléculas de plomo se difunden en el aceite, por lo que no se pueden usar bolsas de plástico de cloruro de polivinilo para contener alimentos. , especialmente los alimentos que contienen aceite. Además, los productos plásticos de cloruro de polivinilo descompondrán lentamente el gas cloruro de hidrógeno a temperaturas más altas, como alrededor de 50 °C. Este gas es perjudicial para el cuerpo humano, por lo que los productos de cloruro de polivinilo no son adecuados para envasar alimentos.

Monómero de cloruro de vinilo

A principios de la década de 1970, la carcinogenicidad del cloruro de vinilo (comúnmente conocido como monómero de cloruro de vinilo o VCM) se relacionó con el cáncer en los trabajadores de la industria del cloruro de polivinilo. En concreto, a los trabajadores del departamento de polimerización de una planta de BF Goodrich cerca de Louisville, Kentucky, se les diagnosticó hemangiosarcoma de hígado, también conocido como angiosarcoma, una enfermedad rara. Desde entonces, estudios realizados sobre trabajadores de cloruro de polivinilo en Australia, Italia, Alemania y el Reino Unido han relacionado ciertos tipos de cáncer ocupacional con la exposición al cloruro de vinilo, y se ha aceptado que el monómero de cloruro de vinilo es un carcinógeno.

Dioxinas (TCDD)

El TCDD, la sustancia más mortífera de la familia de las dioxinas, es un conocido carcinógeno, descomponedor de hormonas y compuesto tóxico que es muy perjudicial para los seres humanos y los animales. El HCl que produce el cloruro de polivinilo cuando se quema es casi proporcional a su contenido de cloro. Los estudios han demostrado que el cloro de las dioxinas emitidas no proviene del HCl de los gases de combustión. En cambio, la mayoría de las dioxinas se producen en la fase solidificada mediante la reacción de cloruros inorgánicos con la estructura de grafito en las partículas de cenizas de carbono. El cobre es un catalizador para estas reacciones.

Los estudios sobre la incineración de residuos domésticos han demostrado que la producción de dioxinas aumenta al aumentar las concentraciones de PVC. Los incendios de vertederos pueden ser una fuente mayor de dioxinas en el medio ambiente. Una encuesta internacional de estudios encontró consistentemente que las áreas afectadas por la quema de desechos a cielo abierto tienen concentraciones más altas de dioxinas, y un estudio que investigó patrones homólogos encontró que las muestras con las concentraciones más altas de dioxinas eran "típicas de pirólisis de PVC".

La segunda fuente más importante de dioxinas son los incineradores de residuos médicos y municipales. Se han realizado varios estudios con resultados contradictorios. Por ejemplo, un estudio de incineradores a escala comercial no mostró relación entre la cantidad de cloruro de polivinilo en los desechos y las emisiones de dioxinas. Otros estudios han demostrado una clara correlación entre la formación de dioxinas y la cantidad de cloruro presente y han sugerido que el cloruro de polivinilo es un factor importante en la formación de dioxinas y PCB en los incineradores.

Otra

Dado que la mayoría de los dispositivos médicos desechables utilizan cloruro de polivinilo (PVC) de grado médico o policarbonato (PC), y los productos de descomposición térmica durante el procesamiento del PVC son altamente corrosivos para el acero, mientras que el PC es duro y pegajoso, los requisitos de material para las piezas plastificadas deben ser resistentes a la corrosión, resistentes al desgaste y tener un alto rendimiento de pulido. La mayoría de las máquinas de moldeo por inyección médica utilizan un cromado duro en el tornillo del barril o acero inoxidable como material para hacer que el tornillo de la máquina cumpla con los requisitos especiales anteriores. Además, para evitar la generación de gas durante la descomposición térmica del PVC durante el procesamiento, se requiere recubrir aluminio en la superficie de las plantillas móviles y fijas, y la chapa exterior también se recubre con aluminio o está hecha de acero inoxidable. Las juntas de chapa metálica se sellan con silicona no tóxica para evitar que el gas generado durante el procesamiento del plástico se escape al exterior (el gas generado durante el procesamiento del plástico se puede recolectar con un equipo especial y luego purificar antes de descargarlo a la atmósfera).

Reciclaje

El cloruro de polivinilo (PVC) es reciclable y su código de identificación de resina es “3”.