Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.) — бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. В чистом виде не поддерживает горение на воздухе, но огнестойкость пластмасс на его основе зависит от использованных добавок^[2]. Обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +66 °C.

Поливинилхлорид
Международный знак вторичной переработки для поливинилхлорида
Общие
Хим. формула	(C2H3Cl)n
Рац. формула	[–CH2–CHCl–]n
Физические свойства
Плотность	1,39 ± 0,04 г/см³[1]
Термические свойства
Температура
• плавления	100—260 °C
Уд. теплоёмк.	900 Дж/(кг·К)
Классификация
Рег. номер CAS	9002-86-2
Рег. номер EINECS	618-338-8
ChEBI	53243
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Химическая формула: [−CH₂−CHCl−]_n. Международное обозначение — PVC (от англ. polyvinyl chloride).

Впервые получен французским химиком Анри Виктором Реньо в 1835 году, затем, в 1872 году, исследован^{[уточнить]} немецким химиком Ойгеном Бауманом. Широкое применение получил после 1926 года, когда американский химик Уалдо Лонсбери Семон изобрёл способ улучшения эластичности полимера^[3].

Физические и химические свойства

Молекулярная масса — 9—170 кДа. Плотность — 1,35—1,43 г/см³. Температура стеклования — 75—80 °C (для теплостойких марок — до 105 °C). Температура плавления — 150—220 °C. Теплопроводность — 0,159 Вт/(м·К). Трудногорюч. При температурах выше 110—120 °C склонен к разложению с выделением хлористого водорода HCl^[4].

Растворяется в циклогексаноне, тетрагидрофуране (ТГФ), диметилформамиде (ДМФА), дихлорэтане, ограниченно — в бензоле, ацетоне (набухает). Не растворяется в воде, спиртах, углеводородах (в том числе бензине и керосине). Устойчив к действию кислот, щелочей, растворов солей, жиров, спиртов, обладает хорошими диэлектрическими свойствами.

Предел прочности при растяжении — 40—50 МПа, при изгибе — 80—120 МПа. Удельное электрическое сопротивление — 10¹²—10¹³ Ом·м. Диэлектрическая проницаемость (при 50 Гц) — 3,5.

Тангенс угла диэлектрических потерь порядка 0,01—0,05.

Получение

Получается суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе.

Применение

Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб (преимущественно хлорированный поливинилхлорид), оконных рам, плёнок, плёнок для натяжных потолков, искусственных кож, поливинилхлоридного волокна, пенополивинилхлорида, линолеума, грязезащитных ковриков, обувных пластикатов, мебельной кромки и т. д. Также применяется для производства «виниловых» грампластинок. Используется в качестве материала для прозрачных защитных штор, так называемых «мягких окон»^[5].

Поливинилхлорид также часто используется в одежде и аксессуарах для создания подобного коже материала, отличающегося гладкостью и блеском. Такая одежда широко распространена в альтернативных направлениях моды, среди участников готической субкультуры и сторонников сексуального фетиша.

Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых и профессиональных холодильниках. Это дало возможность применить магнитные затворы в виде намагниченных эластичных вставок, помещаемых в баллоне уплотнителя, вместо относительно сложных механических затворов.

Моющиеся обои покрываются плёнкой из ПВХ с лицевой стороны, для того, чтобы сделать их непромокаемыми.

Также находит широкое применение в пиротехнике как источник хлора, необходимого для создания цветных огней.

Широко применяется в рекламе: для оформления витрин магазинов и торговых точек, создания рекламных баннеров и плакатов. Служит сырьём для производства различного рода продукции от грампластинок и плакатов до наклеек. Слоем ПВХ покрыта металлическая сетка восьмиугольника, где проводят соревнования по MMA. Из ПВХ также делают презервативы для людей с аллергией на латекс.

Поливинилхлорид используется в производстве трикотажных рабочих перчаток для нанесения различных рисунков на трикотажную основу. ПВХ-рисунок на перчатке позволяет обеспечить хороший захват при выполнении различных работ, предотвращает процесс скольжения, увеличивает износостойкость продукции.

Поливинилхлорид используется для производства хлорированного поливинилхлорида, обладающего самыми высокими характеристиками огнестойкости и самой высокой температурой воспламенения (482 °С) среди термопластов.

Также поливинилхлорид находит широкое применение в производстве покрытия колёс и роликов, например для скейтбордов. В сравнении с полиуретаном в этом качестве отличается гораздо большей износостойкостью, но меньшей упругостью и, как следствие, — меньшим комфортом езды.

Производство

Более половины мирового производства ПВХ (57 % по состоянию на 2009 год) сосредоточено в Азии, причём 20 % в Китае^[6]. Химическая промышленность Китая является крупнейшим потребителем винилхлорида в мире: около 30 % всего мирового производства; на втором месте США и Канада, приблизительно с 20 % (по состоянию на 2008 год).

В 2009 году совокупные глобальные мощности по выпуску поливинилхлорида составляли около 48 млн тонн, а его мировое производство и потребление — 29,92 млн тонн, что соответствует уровню загрузки 62 %^[6]. В 2021 году мировые мощности по производству поливинилхлорида (ПВХ) составляли 60,27 млн тонн в год^[7].

Крупнейшими мировыми производителями ПВХ в 2001 году были компании Shin-Etsu Chemical (Япония) — 2,75 млн тонн, Formosa Plastics Group (Тайвань) — 2,63 млн тонн и OxyVinyls (США) — 2,01 млн тонн^[8].

В 2011 году производственные мощности крупнейших мировых производителей ПВХ составляли^[9]:

• Shin-Etsu Chemical (Япония) — 3,69 млн тонн;
• Formosa Plastics (Тайвань) — 3,30 млн тонн;
• Solvay (Бельгия) — 2,60 млн тонн;
• LG Chem (Южная Корея) — 2,31 млн тонн;
• Kerling^[англ.] (Великобритания) — 1,99 млн тонн.

Крупнейшими компаниями в индустрии ПВХ по состоянию на 2021 год являются Shin-Etsu Chemical Co Ltd (Япония), Westlake Corporation (США), Formosa Plastics Group (Тайвань), Sinochem Holdings Corp Ltd (Китай), Hubei Yihua Group^[англ.] (Китай), Ineos (Великобритания), Occidental Petroleum Corp (США), Orbia Advance Corp SAB de CV (Мексика), LG Chem (Южная Корея) и Shaanxi Coal and Chemical Industry Group (Китай)^[7].

Объём производства ПВХ в России в 2021 году составил чуть более 1 млн тонн, что на 3 % больше, чем в 2020 году ^[10].

Недостатки

Длительное воздействие ультрафиолета, например при попадании прямых солнечных лучей на изделия из ПВХ, может привести к фотодеструкции, вследствие чего изделие теряет эластичность и прочность. Для предотвращения этого явления в состав ПВХ вводят светопоглощающие красители, что позволяет ограничиться деградацией слоя толщиной около 0,05 мм, который изменяет свой цвет (процесс «отбеливания», «выгорания»). Также, одежда из ПВХ не подлежит стирке и сухой чистке. После стирки ткань «задубеет», а после химчистки появится дефект «раздублирования»^[чего?].

• 
  Чистый порошкообразный поливинилхлорид
• 
  Грампластинка из ПВХ
• 
  Трубы из ПВХ
• 
  Перчатки из ПВХ
• 
  Мужская куртка из ПВХ
• 
  Профиль металло­пластиковых окон

Безопасность

Основной проблемой, связанной с использованием ПВХ, является сложность его утилизации. При полном сгорании ПВХ образуются лишь простейшие соединения: вода, углекислый газ, хлороводород. Однако при обычном неполном сгорании ПВХ могут образовываться угарный газ и токсичные хлорорганические соединения^[11][12][13].

Ряд токсичных веществ образуется в процессе производства ПВХ^[13][14].

Крупнейшие производители

Крупнейшие производители поливинилхлорида по состоянию на 2021 год^[15]:

• Shin-Etsu Chemical (Япония) — 3,85 млн тонн в год;
• Formosa Plastics Group (Тайвань) — 3,3 млн тонн в год;
• Ineos (Великобритания) — 2,5 млн тонн в год;
• ChemChina (КНР) — 1,95 млн тонн в год;
• Orbia (Мексика) — 1,8 млн тонн в год;
• Westlake Corporation (США) — 1,8 млн тонн в год;
• Occidental Petroleum (США) — 1,7 млн тонн в год;
• CNSG Anhui Hong Sifang Company (КНР) — 1,6 млн тонн в год;
• LG Chem (Республика Корея) — 1,5 млн тонн в год;
• Axiall^[англ.] (США) — 1,2 млн тонн в год;

См. также

• Винилхлорид
• Винипласт
• Пластикат
• Модификатор текучести