Materiais de moldagem por injeção

O que é cloreto de polivinil

• 2025-02-19

O cloreto de polivinil, comumente conhecido como PVC, é um dos polímeros sintéticos mais amplamente utilizados no mundo. É um material termoplástico, o que significa que pode ser derretido e reformulado várias vezes quando aquecido. O PVC é produzido pela polimerização de monômeros de cloreto de vinil. Esse processo permite a criação de uma longa cadeia de unidades repetidas, dando ao PVC suas propriedades exclusivas. Sua fórmula química é (c₂h₃cl) ₙ, onde n representa o número de unidades repetidas na cadeia de polímeros.

A descoberta do PVC remonta a 1835, quando o químico francês Henri Victor Regnault observou que, quando o cloreto de vinil foi exposto à luz solar, formou um sólido branco - a forma mais antiga conhecida de PVC. No entanto, não foi até 1912 que o químico alemão Fritz Klatte sintetizou com sucesso o PVC e patenteou o processo. Mas naquela época, o material era difícil de processar e tinha aplicações limitadas.

Em 1926, Waldo Semon, trabalhando para a B.F. Goodrich Company nos Estados Unidos, fez um avanço significativo. Ele desenvolveu um método para plastificar o PVC, adicionando certos produtos químicos, o que tornou o PVC mais flexível e mais fácil de processar. Essa inovação abriu as portas para uma ampla gama de aplicações comerciais para o PVC. Durante a Segunda Guerra Mundial, a produção de PVC aumentou significativamente, pois foi usada como um substituto para materiais escassos, como borracha e metal, em várias aplicações militares, como isolamento de arame e revestimentos protetores. Após a guerra, com o crescimento das indústrias de construção e bens de consumo, a demanda por PVC continuou a subir, levando ao seu amplo uso na sociedade moderna hoje.

O PVC é um polímero feito a partir da polimerização de monômeros de cloreto de vinil (VCM). A fórmula química do cloreto de vinil é C₂h₃cl. No processo de polimerização, a ligação dupla no cloreto de vinil (ch₂ = chcl) é quebrada e os monômeros estão ligados na cabeça - a uma maneira de fazer um polímero de corrente longo, com a unidade de repetição de -ch₂- Chcl-. A fórmula geral de PVC é (c₂h₃cl) ₙ, onde n representa o grau de polimerização, que pode variar de várias centenas a vários milhares, dependendo do processo de produção e das propriedades desejadas do produto final.

O PVC é um polímero amorfo com uma pequena quantidade de estrutura cristalina. Os átomos de cloro ligados à espinha dorsal de carbono da cadeia de polímeros desempenham um papel crucial na determinação de suas propriedades. A polaridade introduzida pelos átomos de cloro aumenta as forças intermoleculares entre as cadeias poliméricas, o que fornece maior força e dureza PVC em comparação com outros polímeros como o polietileno. Ao mesmo tempo, a presença de átomos de cloro também torna o PVC mais resistente a ataques químicos e oferece excelentes propriedades retardantes.

Existem dois métodos principais para produzir PVC: o método 电石 e o método de etileno. Cada método possui suas próprias matérias -primas, processos de reação e fatores de influência de custo.

Método de carboneto de cálcio

O método de carboneto, também conhecido como método baseado em acetileno, é mais comumente usado em regiões com ricos recursos de carvão. O processo de produção começa com a produção de carboneto de cálcio (CAC₂). O carboneto de cálcio é produzido aquecendo uma mistura de calcário (caco₃) e Coca -Cola em um forno de arco elétrico a uma alta temperatura (cerca de 2000 ° C). A reação química é a seguinte: CaCO₃ → CaO + Co₂ ↑ e, em seguida, CaO + 3C → CaC₂ + Co ↑.

Em seguida, o carboneto de cálcio reage com água para produzir acetileno (C₂H₂) e hidróxido de cálcio (CA (OH) ₂). A equação da reação é CAC₂ + 2H₂O → C₂H₂ ↑ + Ca (OH) ₂. O gás acetileno é então purificado para remover impurezas como sulfeto de hidrogênio (H₂S) e fosfina (pH₃).

O acetileno purificado reage com cloreto de hidrogênio (HCl) na presença de um catalisador (geralmente cloreto mercúrico, HGCL₂) para produzir monômero de cloreto de vinil (VCM). A reação é c₂h₂+hcl → ch₂ = chcl. Finalmente, os monômeros de cloreto de vinil são polimerizados sob a ação de um iniciador (como azobisisobutyronitrila, AIBN) para formar PVC.

O custo da produção de PVC baseado em carboneto é altamente afetado pelos preços de matérias -primas como carvão, calcário e eletricidade. Como o carvão é uma importante matéria -prima para a produção de carboneto de cálcio, as flutuações nos preços do carvão podem ter um impacto significativo no custo de produção do PVC. Além disso, o processo consome uma grande quantidade de eletricidade, portanto, os preços da eletricidade também desempenham um papel importante na determinação do custo geral.

processo de etileno

O método baseado em etileno é mais prevalente em regiões com abundantes recursos de petróleo e gás natural. Neste método, a produção de PVC começa com a produção de etileno (C₂H₄). O etileno pode ser obtido a partir da rachadura de hidrocarbonetos em petróleo ou gás natural.

O etileno reage com cloro (Cl₂) para formar 1,2 - dicloroetano (EDC, C₂h₄cl₂). A equação da reação é c₂h₄+cl₂ → c₂h₄cl₂. Então, 1,2 - o dicloroetano é rachado termicamente a uma alta temperatura (cerca de 500 - 550 ° C) para produzir monômero de cloreto de vinil (VCM) e cloreto de hidrogênio (HCl). A reação é c₂h₄cl₂ → ch₂ = chcl + hcl. O cloreto de hidrogênio pode ser reciclado e usado na etapa anterior da produção de 1,2 - dicloroetano através de uma reação de oxicloração.

Semelhante ao método de carboneto, os monômeros de cloreto de vinil são polimerizados para formar PVC. O custo da produção de PVC baseado em etileno é influenciado principalmente pelos preços do petróleo bruto, gás natural e cloro. Como o preço do petróleo é um fator -chave na determinação do custo do etileno, quaisquer flutuações no mercado internacional de petróleo de petróleo podem afetar diretamente o custo de produção do PVC.

O PVC possui uma ampla gama de propriedades físicas e químicas que o tornam adequado para uma variedade de aplicações.

O PVC é um pó branco em sua forma pura. Possui uma temperatura de transição de vidro (TG) na faixa de 77 - 90 ° C. A temperatura de transição de vidro é a temperatura na qual o polímero muda de um estado rígido e vítreo para um estado de borracha mais flexível. Quando aquecido acima de 170 ° C, o PVC começa a se decompor. Essa decomposição se deve principalmente à eliminação do cloreto de hidrogênio (HCL) da cadeia polimérica. A reação é autocatalítica, o que significa que o HCl liberado pode acelerar ainda mais o processo de decomposição. Essa baixa estabilidade ao calor e à luz é uma grande desvantagem do PVC em sua forma pura, e é por isso que os estabilizadores são frequentemente adicionados durante o processamento para melhorar sua estabilidade térmica e leve.

Apesar de sua vulnerabilidade ao calor e à luz, o PVC tem muitas outras propriedades desejáveis. É leve, com uma densidade de cerca de 1,4 g/cm³, o que é muito mais leve que muitos metais e alguns outros polímeros. Isso facilita o manuseio e o transporte, e também reduz o peso dos produtos finais.

O PVC é um excelente isolador, com boas propriedades de isolamento térmico e elétrico. Pode efetivamente impedir a transferência de calor e eletricidade, e é por isso que é amplamente utilizado em aplicações como isolamento para fios e cabos elétricos e na indústria da construção para isolamento térmico em edifícios.

Também é altamente resistente à umidade, tornando -o adequado para uso em ambientes úmidos. O PVC é frequentemente usado em sistemas de encanamento para tubos de água porque não corroeram ou se degradam quando em contato com a água.

O PVC é inerentemente chama - retardante devido à presença de cloro em sua estrutura. Quando expostos ao fogo, os átomos de cloro no PVC podem reagir com a chama, liberando gás cloreto de hidrogênio, que pode diluir o oxigênio no ar e inibir o processo de combustão. Isso faz do PVC uma escolha popular para aplicações, onde a segurança contra incêndio é uma preocupação, como em materiais de construção e isolamento elétrico.

Em termos de propriedades mecânicas, o PVC tem boa estabilidade, propriedades dielétricas e é durável e resistente ao envelhecimento. Ele pode manter sua forma e desempenho por um longo período em condições de uso normal. Ele também possui forte força de flexão e tenacidade ao impacto, o que significa que pode suportar a flexão e os impactos sem quebrar facilmente. Mesmo quando se rompe, tem um alongamento relativamente alto no intervalo, permitindo que ele se estenda até certo ponto antes de falhar completamente.

O PVC rígido, como o nome indica, é um tipo de PVC que possui um alto grau de dureza e rigidez. Ele contém pouco ou nenhum plastificante, que são substâncias que podem tornar os plásticos mais flexíveis. Essa falta de plastificantes contribui para sua natureza rígida.

O PVC rígido tem um bom desempenho em ambientes externos. Possui excelentes propriedades mecânicas, o que significa que pode suportar várias forças mecânicas, como tensão, compressão e flexão sem deformação ou dano significativo. Sua alta rigidez o torna adequado para aplicações que requerem integridade estrutural. Por exemplo, na indústria da construção, é amplamente utilizada para fazer tubos para sistemas de abastecimento de água e drenagem. Os tubos rígidos de PVC são resistentes à corrosão da água e vários produtos químicos presentes na água, garantindo uma solução de transporte de água longa e confiável.

Além dos tubos, o PVC rígido também é comumente usado na produção de quadros de janela. A rigidez do material permite manter sua forma ao longo do tempo, fornecendo um bom isolamento e o clima - prova para edifícios. Também é altamente resistente ao intemperismo, incluindo a exposição à luz solar, chuva e temperaturas extremas. Essa propriedade de resistência ao tempo garante que os quadros de janela feitos de PVC rígido não se degradam facilmente, mantendo sua aparência e funcionalidade por muitos anos.

O PVC flexível, por outro lado, é caracterizado por sua suavidade, dobrabilidade e plasticidade. Essas propriedades são alcançadas adicionando plastificantes à resina PVC. A quantidade de plastificantes adicionados pode variar dependendo do nível de flexibilidade desejado.

O PVC flexível é adequado para aplicações em que o material precisa ser deformado ou dobrado. No campo da engenharia elétrica, é amplamente utilizado como camada de isolamento para fios e cabos. Sua flexibilidade permite que os fios sejam facilmente roteados e instalados em vários sistemas elétricos, além de fornecer excelentes propriedades de isolamento elétrico para evitar vazamentos elétricos e garantir a segurança.

Outra aplicação comum de PVC flexível está na produção de brinquedos infláveis, como bolas de praia e piscinas infláveis. A natureza suave e flexível do material torna esses brinquedos confortáveis ​​de usar e fáceis de inflar e desviar. O PVC flexível também pode ser encontrado na fabricação de alguns equipamentos esportivos, como tapetes de ioga. A flexibilidade do material fornece uma superfície confortável para os usuários durante o exercício, e sua durabilidade garante que o tapete possa suportar o uso repetido.

No campo médico, o PVC flexível é usado na produção de itens como tubos intravenosos (IV). A flexibilidade dos tubos permite facilitar o manuseio durante os procedimentos médicos, e sua biocompatibilidade garante que ela não cause reações adversas quando em contato com o corpo humano. No entanto, foram levantadas preocupações sobre a potencial lixiviação de plastificantes de dispositivos médicos flexíveis de PVC, o que pode ter implicações para a segurança do paciente.

O PVC plastificado é o mesmo que o PVC flexível. Ao adicionar plastificantes, o material de PVC se torna mais maleável. Os plastificantes comuns utilizados no PVC incluem ftalatos, como ftalato de di - (2 - etilhexil) (DEHP). Esses plastificantes trabalham se inserindo entre as cadeias de polímero de PVC, reduzindo as forças intermoleculares entre as correntes e permitindo que as correntes se movam mais livremente. Isso resulta em um material mais flexível, mais fácil de processar e aumentou a resistência ao impacto. O PVC plastificado é usado em uma ampla gama de produtos, desde pisos de plástico em residências e edifícios comerciais até os componentes interiores de automóveis, como capas e painéis de assento. Também é usado para fazer couro artificial, que é uma alternativa popular ao couro natural em muitas aplicações devido ao seu menor custo e manutenção mais fácil.

O PVC não plástico é equivalente a PVC rígido. Sem a adição de plastificantes, as cadeias poliméricas de PVC são mantidas juntas mais firmemente por forças intermoleculares. Isso resulta em um material com alta dureza, excelente estabilidade dimensional e boa resistência química. O PVC não plástico é usado em produtos onde essas propriedades são cruciais. Por exemplo, na fabricação de materiais de construção, como folhas de cobertura e painéis de parede, o PVC não plástico fornece a força e a durabilidade necessárias para suportar fatores ambientais como vento, chuva e radiação UV. Também é usado na produção de equipamentos e componentes industriais que requerem materiais resistentes a alta e resistência e produtos químicos, como tanques de armazenamento químico e tubos em plantas de processamento químico.

O PVC é amplamente utilizado na indústria da construção devido às suas propriedades favoráveis. O PVC rígido é comumente empregado na fabricação de tubos de plástico para sistemas de encanamento. Esses tubos são altamente resistentes à corrosão da água, produtos químicos e outras substâncias que podem estar presentes nos sistemas de abastecimento de água ou drenagem. Por exemplo, em edifícios residenciais, os tubos de PVC são usados ​​para frios - água e linhas de abastecimento de água quentes e quentes, bem como para o desperdício de esgoto e resíduos. Sua durabilidade garante uma vida útil longa, reduzindo a necessidade de substituições e manutenção frequentes.

O PVC também é uma escolha popular para fazer quadros de janelas. As excelentes propriedades de isolamento do material ajudam a reduzir a transferência de calor entre o interior e o exterior de um edifício. Isso leva à economia de energia, pois é necessária menos energia para aquecer ou resfriar o edifício. Além disso, os quadros de janela de PVC são resistentes ao intemperismo, incluindo radiação UV, chuva e variações de temperatura. Eles mantêm sua cor e forma ao longo do tempo, fornecendo um custo - solução eficaz e esteticamente agradável para a construção de fachadas.

Na indústria de embalagens, o PVC encontra várias aplicações. É usado para fazer garrafas plásticas, especialmente para produtos como cosméticos, produtos farmacêuticos e alguns itens alimentares. Garrafas de PVC oferecem alta transparência, permitindo que os consumidores vejam facilmente o conteúdo dentro. Eles também têm boas propriedades de barreira, que podem impedir a entrada de oxigênio e a umidade, ajudando a preservar a qualidade e a prateleira - a vida dos produtos.

O PVC também é usado na produção de filmes e folhas de grau de alimentos, que são comumente usados ​​para envolver produtos alimentares. Esses filmes fornecem uma camada de proteção que pode impedir a contaminação, manter a frescura e melhorar o apelo visual dos alimentos embalados. No entanto, o uso de PVC na embalagem de alimentos tem sido objeto de alguma controvérsia. Há preocupações sobre a migração potencial de plastificantes, como ftalatos, da embalagem de PVC em produtos alimentícios, que podem ter efeitos adversos à saúde. Como resultado, em algumas regiões, existem regulamentos rígidos que regem o uso de PVC em aplicações de contato com alimentos.

O PVC é um material comum em muitos produtos diários. É usado para fazer couro de imitação, que geralmente é encontrado em bolsas, carteiras, sapatos e estofados de móveis. O couro de imitação feito de PVC pode imitar a aparência e a textura do couro real a um custo menor. Também é mais fácil limpar e manter em comparação com o couro natural, tornando -o uma escolha popular para os consumidores que desejam um couro - como a aparência sem os requisitos de alto custo e manutenção.

O PVC também é usado na indústria têxtil. Pode ser revestido nos tecidos para adicionar água - resistência, tornando -os adequados para uso em capas de chuva, tendas e equipamentos externos. Além disso, o PVC é usado para criar alguns tipos de acessórios de roupas, como cintos e fivelas, devido à sua durabilidade e moldabilidade.

No setor médico, o PVC é usado na produção de uma variedade de dispositivos médicos descartáveis. Por exemplo, sacos e tubos intravenosos (IV) são frequentemente feitos de PVC flexível. A flexibilidade do material permite fácil manuseio durante os procedimentos médicos, e sua biocompatibilidade o torna adequado para contato com o corpo humano. No entanto, como mencionado anteriormente, há preocupações sobre a lixiviação de plastificantes de dispositivos médicos de PVC, o que levou a pesquisas em materiais alternativos ou processos de fabricação aprimorados para minimizar esse risco.

Na indústria eletrônica, o PVC é usado como material isolante para cabos e fios. Suas excelentes propriedades de isolamento elétrico impedem o vazamento de eletricidade, garantindo a operação segura de dispositivos elétricos e eletrônicos. PVC - Os cabos isolados são amplamente utilizados em aparelhos elétricos domésticos, sistemas de distribuição de energia e redes de comunicação.

O impacto ambiental do PVC é uma questão complexa que abrange vários aspectos de seu ciclo de vida, da produção ao descarte.

Durante o processo de produção, a fabricação de PVC requer uma quantidade significativa de energia. Tanto o método de carboneto quanto o método de etileno consomem grandes quantidades de matérias -primas e energia. Por exemplo, no método de carboneto, as reações de alta temperatura na produção de carboneto de cálcio consomem uma grande quantidade de eletricidade. Esse alto consumo de energia não apenas contribui para o esgotamento dos recursos energéticos, mas também resulta em aumento das emissões de gases de efeito estufa, que estão associadas às mudanças climáticas.

Além disso, a produção de PVC pode liberar poluentes nocivos. No estágio de produção de monômero de cloreto de vinil (VCM), há um risco de vazamento de VCM. O VCM é um cancerígeno conhecido. Mesmo pequenas quantidades de VCM liberadas no ambiente podem representar uma ameaça à saúde humana e ao ecossistema. Além disso, o uso de certos catalisadores e aditivos no processo de produção também pode levar à geração e liberação de outros poluentes.

Quando os produtos de PVC estão em uso, há preocupações sobre a liberação potencial de substâncias nocivas. Em produtos de PVC flexíveis, os plastificantes como ftalatos são frequentemente adicionados. Esses plastificantes podem lixiviar com o tempo, especialmente quando o produto de PVC está em contato com certas substâncias como alimentos ou em ambientes de alta temperatura. Os ftalatos têm sido associados a uma série de problemas de saúde, incluindo a interrupção endócrina, e sua presença no ambiente também pode ter impactos negativos na vida selvagem.

Após o fim - da vida dos produtos de PVC, o descarte se torna um grande problema. O PVC é um material não biodegradável. Quando os resíduos de PVC são enviados para aterros sanitários, ele pode persistir no ambiente por centenas de anos, ocupando um espaço valioso de aterro e potencialmente lixiviando substâncias nocivas no solo e nas águas subterrâneas. Se o desperdício de PVC for incinerado sem tratamento adequado, ele pode liberar substâncias altamente tóxicas, como dioxinas. As dioxinas são extremamente prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente, causando vários problemas de saúde, incluindo câncer, e também podem se acumular na cadeia alimentar.

Dadas as preocupações ambientais associadas ao PVC, os esforços de reciclagem e sustentabilidade são de grande importância.

Existem vários métodos para reciclar PVC. A reciclagem mecânica é um dos métodos mais comuns. Nesse processo, os resíduos de PVC são coletados, classificados e depois triturados e derretidos. O PVC derretido é então re -processado em novos produtos. Por exemplo, os tubos de PVC que atingiram o final de sua vida útil podem ser reciclados mecanicamente e transformados em novos tubos ou outros produtos baseados em PVC. A reciclagem mecânica é relativamente direta e custa - eficaz para alguns tipos de resíduos de PVC. No entanto, tem limitações. A qualidade do PVC reciclado pode se degradar após vários ciclos de reciclagem, e é principalmente adequado para reciclar produtos de PVC com uma composição relativamente simples e sem contaminação significativa.

A reciclagem química é outra abordagem. Este método envolve quebrar o polímero de PVC em seus monômeros ou componentes químicos menores através de reações químicas. Esses componentes podem então ser usados ​​para produzir novos PVC ou outros produtos químicos. Por exemplo, através de um processo chamado pirólise, o PVC pode ser aquecido na ausência de oxigênio para dividi -lo em seus blocos básicos de construção química. A reciclagem química tem o potencial de produzir materiais reciclados de alta qualidade e pode lidar com fluxos de resíduos de PVC mais complexos. No entanto, geralmente é mais energia - intensiva e requer tecnologia e infraestrutura mais avançadas.

Além da reciclagem, existem outros esforços de sustentabilidade relacionados ao PVC. Alguns fabricantes estão trabalhando no desenvolvimento de produtos de PVC com impacto ambiental reduzido. Isso inclui o uso de matérias -primas mais sustentáveis, como matérias -primas baseadas em bio para a produção de PVC. Também existem esforços para melhorar os processos de produção para reduzir o consumo de energia e as emissões de poluentes. Por exemplo, novos sistemas catalisadores estão sendo explorados para tornar o processo de polimerização mais eficiente e ecológico.

Além disso, a promoção do conceito de economia circular na indústria de PVC é crucial. Isso envolve a criação de produtos de PVC para facilitar a desmontagem e a reciclagem, o estabelecimento de sistemas eficientes de coleta e reciclagem de resíduos e incentivando a reutilização de produtos de PVC. Ao implementar essas medidas de sustentabilidade, a indústria de PVC pode se esforçar para reduzir sua pegada ambiental e avançar em direção a um futuro mais sustentável.

Em conclusão, o PVC é um polímero sintético incrivelmente versátil e importante, com uma ampla gama de aplicações em vários setores. Sua combinação única de propriedades físicas e químicas, como resistência, durabilidade, isolamento e chama - retardância, o torna um material ideal para usos em construção, embalagem, produtos diários - produtos, dispositivos médicos e eletrônicos.

No entanto, as preocupações ambientais associadas ao PVC, incluindo o consumo de energia durante a produção, a liberação potencial de substâncias nocivas e os desafios na disposição, não podem ser ignorados. À medida que avançamos, o desenvolvimento futuro do PVC estará intimamente ligado à sustentabilidade. A melhoria contínua das tecnologias de reciclagem, o desenvolvimento de processos de produção mais sustentáveis ​​e o uso de aditivos ecológicos serão cruciais para a viabilidade a longo prazo do PVC no mercado global.

Incentivamos os leitores a se manter informados sobre os últimos desenvolvimentos nos esforços de tecnologia e sustentabilidade do PVC. Seja você um consumidor, um profissional na indústria de plásticos ou um entusiasta ambiental, entendendo o impacto ambiental do PVC e as medidas que estão sendo tomadas para resolvê -lo podem nos ajudar a tomar decisões mais informadas. Ao apoiar práticas e produtos sustentáveis, todos podemos contribuir para um futuro mais ecológico, enquanto ainda nos beneficiamos das muitas vantagens que o PVC tem a oferecer.

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