ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ, вестолит, хосталит, вин-нол, корвик, сольвик, сикрон, джеон, ниппеон, луковил, хелвик, норвик и др.) [—CH₂CHCl—]_n, бесцв. термопластичный полимер; молекулярная масса (10-150)•10³; плотность 1,35-1,43 г/см³, насыпная плотность порошка 0,4-0,7 г/см³; т. стекл. 75-80⁰C; температура текучести 150-220⁰C. растворим в дихлорэтане, циклогексаноне, хлор- и нитробензоле, ТГФ, ДМФА, ограниченно-в бензоле, ацетоне, не растворим в воде, спиртах, углеводородах. Стоек в растворах щелочей, K-T, солей; атмосфере- и грибостоек. Трудногорюч. При температурах выше 120⁰C начинается заметное отщепление HCl, протекающее количественно при 300-350⁰C. При более высоких температурах наблюдается разрыв полимерных цепей с образованием углеводородов. Физ.-химический свойства ПОЛИВИНИЛХЛОРИД зависят от способа, рецептуры и режима его получения. Важный показатель качества ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, определяющий его назначение,-величина К (константа Фикентчера), характеризующая среднюю мол. массу ПОЛИВИНИЛХЛОРИД Ее определяют по уравению:

где h_ОTH- относит. вязкость раствора ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, с - концентрация раствора (в г/100 мл), k= К •10 ^-3. Др. показатели качества: насыпная плотность, содержание влаги, гранулометрич. состав, способность поглощать пластификатор, константа скорости элиминирования HCl.

Получают ПОЛИВИНИЛХЛОРИД полимеризацией винилхлорида (В.). Скорость процесса в растворе подчиняется кинетическая уравению для гомог. радикальной полимеризации. Однако поскольку ПОЛИВИНИЛХЛОРИД не растворим в В., полимеризация в массе мономера, а также в водной среде носит гетерофазный характер. 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 ПОЛИВИНИЛХЛОРИД возрастает и общая скорость полимеризации (автокаталитических процесс). Скорость реакции увеличивается до степени превращаются 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 значит, мере зависит от температуры, что объясняется склонностью В. к реакции передачи цепи. Температура полимеризации оказывает некоторое влияние и на степень кристалличности ПОЛИВИНИЛХЛОРИД При температурах от -10 до 20 ⁰C получают ПОЛИВИНИЛХЛОРИД с повыш. синдиотактичностью и т. стекл. до 105⁰C.

Пром. производство ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (в т. ч. и в СССР) осуществляют тремя способами: 1) суспензионная полимеризация по периодической схеме. В., содержащий 0,02-0,05% по массе инициатора (например, ацилпероксиды, диазосоединения), интенсивно перемешивают в водной среде, содержащей 0,02-0,05% по массе защитного коллоида (например, метилгидроксипропилцеллюло-за, поливиниловый спирт). Смесь нагревают до 45-65 ⁰C (в зависимости от требуемой мол. массы ПОЛИВИНИЛХЛОРИД) и заданную температуру поддерживают в узких пределах с целью получения однородного по мол. массе ПОЛИВИНИЛХЛОРИД Полимеризация протекает в каплях В., в ходе ее происходит некоторая агрегация частиц; в результате получают пористые гранулы ПОЛИВИНИЛХЛОРИД размером 100-300 мкм. После падения давления в реакторе (степень превращения В. около 85-90%) удаляют непрореагир. мономер, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД отфильтровывают, сушат в токе горячего воздуха, просеивают через сита и расфасовывают. Полимеризацию проводят в реакторах большого объема (до 200 м³); новые производства полностью автоматизированы. Уд. расход В. 1,03-1,05 т/т ПОЛИВИНИЛХЛОРИД Преимущества способа: легкость отвода тепла реакции, высокая производительность, относит. чистота ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, хорошая совмещаемость его с компонентами при переработке, широкие возможности модификации свойств ПОЛИВИНИЛХЛОРИД путем введения различные добавок и изменения параметров режима.

2) Полимеризация в массе по периодической схеме в две ступени. На первой В., содержащий 0,02-0,05% по массе инициатора, полимеризуют при интенсивном перемешивании до степени превращаются около 10%. Получают тонкую взвесь частиц ("зародышей") ПОЛИВИНИЛХЛОРИД в мономере, к-рую переводят в реактор второй ступени; сюда же вводят дополнительной количества мономера и инициатора и продолжают полимеризацию при медленном перемешивании и заданной температуре до степени превращения В. около 80%. На второй ступени происходит дальнейший рост частиц ПОЛИВИНИЛХЛОРИД и их частичная агрегация (новых частиц не образуется). Получают пористые гранулы ПОЛИВИНИЛХЛОРИД с размерами 100-300 мкм в зависимости от температуры и скорости перемешивания на первой ступени. Незаполимеризовав-шийся В. удаляют, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД продувают азотом и просеивают. Порошок сыпуч и легко перерабатывается. Преимущества перед суспензионным способом: отсутствие стадий приготовления водной фазы, выделения и сушки ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, в результате уменьшаются капиталовложения, энергозатраты и расходы на обслуживание. Недостатки: затруднены отвод тепла реакции и борьба с коркообразованием на стенках аппаратуры; образующийся ПОЛИВИНИЛХЛОРИД неоднороден по мол. массе, его термостойкость ниже, чем у ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, полученного первым способом.

3) Эмульсионная полимеризация по периодической и непрерывной схеме. Используют растворимые в воде инициаторы (H₂O₂, персульфаты), в качестве эмульгаторов - ПАВ (например, алкил- или арилсульфаты, сульфонаты). Радикалы зарождаются в водной фазе, содержащей до 0,5% по массе инициатора и до 3% эмульгатора; затем полимеризация продолжается в мицеллах эмульгатора. При непрерывной технологии в реактор поступают водная фаза и В. Полимеризация идет при 45-60⁰C и слабом перемешивании. Образующийся 40-50%-ный латекс с размерами частиц ПОЛИВИНИЛХЛОРИД 0,03-0,5 мкм отводится из ниж. части реактора, где нет перемешивания; степень превращения В. 90-95%. При периодической технологии компоненты- (водная фаза, В. и обычно некоторое количество латекса от предыдущих операций, так называемой затравочный латекс, а также др. добавки) загружают в реактор и перемешивают во всем объеме. Полученный латекс после удаления В. сушат в распылит. камерах и порошок ПОЛИВИНИЛХЛОРИД просеивают. Хотя непрерывный процесс высокопроизводителен, преимущество часто отдается периодическому, ибо им можно получить ПОЛИВИНИЛХЛОРИД нужного гранулометемпературич. состава (размеры частиц в пределах 0,5-2 мкм), что очень важно при его переработке. Эмульсионный ПОЛИВИНИЛХЛОРИД значительно загрязнен вспомогат. веществами, вводимыми при полимеризации, поэтому из него изготовляют только пасты и пластизоли (см. ниже пластикат).

Суспензионной полимеризацией в мире производится не менее 80% всего ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, двумя др. способами-по ~10%.

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД перерабатывают всеми известными методами переработки пластмасс (см. Полимерных материалов переработка)как в жесткие (винипласт), так и в мягкие, или пластифицированные (пластикат), материалы и изделия (см. табл.).

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВИНИПЛАСТА И ПЛАСТИКАТА

	Показатель	Винипласт	Пластикат
	Плотн., г/см3	1,35-1,43	1,18-1,30
	Прочность, MПа
	при растяжении	40-70	10-25
	при сжатии	60-160	6-10
	при статич. изгибе	70-120	4-20
	Относит.удлинение, %	5-40	20-44
	Твердость по Бринеллю, МПа	110-160	-
	Модуль упругости при растяжении, МПа	2600-4000	7-8
	Уд. ударная вязкость для пластин толщиной 4 мм с надрезом (радиус 1 мм), кг/см • см2	7-15	-
	Теплопроводность, Вт/ (м•К)	0,16-0,19	0,12
	Уд. теплоемкость, кДж/ (кг • К)	1,05-2,14	1,47
	Температурный коэффициент линейного расширения, 0C -1	(50-80)•10 -6	(100-250)•10 -6
	Уд. объемное электрич. сопротивление (при 200C), Ом•см	1014-1015	109-1014
	Тангенс угла диэлектрическая потерь (при 50 гц)	0,01-0,02	0,1
	Диэлектрич. проницаемость (при 50 гц)	3,1-3,5	4,2-4,5
	Электрич. прочность (200C), МВ/м	15-35	25-40
	Водопоглощение за 24 ч (20 0C), %
	материал на основе ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, полученного методами 1 и 2	до 0,1	0,05-0,7 (до 1,5)
	материал на основе ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, полученного методом 3	до 0,6	до 5

Винипласт-продукт переработки ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, содержащего след, добавки: 1) главным образом термостабилизаторы - акцепторы HCl (соединение Pb, Sn, оксиды и соли щел.-зем. металлов), а также иногда эпоксидир. масла, органическое фосфиты; антиоксиданты фенольного типа; светостабилизаторы (производные бензо-триазолов, кумаринов, бензофенонов, салициловой кислоты, сажа, TiO₂ и др.); 2) смазки (парафины, воски и др.; вводят для улучшения текучести расплава); 3) пигменты или красители; 4) минеральных наполнители; 5) эластомер (например, сополимер акрилонитрил - бутадиен -стирол или этилен-винилацетат в кол-ве 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-про-фильных материалов, а также гранул, из которых экструзией или литьем под давлением формуют различные изделия. Винипласт легко поддается механические обработке, сваривается и склеивается. Его используют как конструкционный коррозион-ностойкий материал для изготовления химический аппаратуры и коммуникаций, вентиляц. воздуховодов, труб, фиттингов, а также для покрытия полов, облицовки стен, тепло- и звукоизоляции (пенополивинилхлорид), изготовления плинтусов, оконных переплетов и др. строит. деталей. Из прозрачного винипласта изготовляют объемную тару для пищевая продуктов, бутылки и др.

Пластикат-продукт переработки ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, содержащего помимо компонентов, используемых при получении винипласта, 30-90 мас. ч. пластификатора (например, эфиров фтале-вой, фосфорной, себациновой или адипиновой кислот, хлорир. парафинов). Пластификатор существенно снижает температуру стеклования ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, что облегчает переработку композиции, снижает хрупкость материала и повышает его относит. удлинение. Однако одновременно снижаются прочностные и диэлектрическая показатели, химический стойкость. Пластикат перерабатывают преимущественно в виде паст и пластизолей (дисперсии эмульсионного ПОЛИВИНИЛХЛОРИД в пластификаторе); выпускают в виде гранул или лент, листов, пленок (см. Пленки полимерные). Используют его главным образом для изготовления изоляции и оболочек для электропроводов и кабелей, для производства шлангов, линолеума и плиток для полов, материалов для облицовки стен и обивки мебели, погонажно-профильных изделий, искусств. кожи. Прозрачные гибкие трубки из пластиката применяют в системах переливания крови и жизнеобеспечения в мед. технике. ПОЛИВИНИЛХЛОРИД с повыш. теплостойкос тью, производимый в небольших количествах, используют для производства волокна (см. Поливинилхлоридпые волокна).

Мировое производство ПОЛИВИНИЛХЛОРИД составляет более 12 млн. т/год (1982). Наиб. крупные производители ПОЛИВИНИЛХЛОРИД: США, Япония, СССР, ФРГ, Италия, Франция, Великобритания, ГДР.

Полимеризация В. под действием света впервые изучена Э. Бауманом в 1872; первый пром. синтез ПОЛИВИНИЛХЛОРИД осуществлен в Германии в 1930 эмульсионной полимеризацией В.

Литература: Энциклопедия полимеров, т. 1, M., 1972, с. 439-54, 464-66; т. 2, M., 1974, с. 609-13; Encyclopedia of PVC, ed. by L. J. Nass, v. 1, N.Y.-Basel, 1976.

И. Б. Котляр.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей