С момента начала своего применения в 1940 году поливинилхлорид (ПВХ) стал одним из наиболее широко используемых пластиков. Одной из наиболее успешных модификаций ПВХ стал открытый в 1959 году хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ). Обладая всеми положительными свойствами ПВХ, ХПВХ сохраняет их при повышенных температурах. Кроме того, этому термопласту свойственны повышенная стойкость к агрессивным средам и противопожарные свойства.
В условиях современных тенденций роста цен на углеводородное сырье важное значение имеет то, что ХПВХ на 60-70 % состоит из хлора, одного из самых распространенных и дешевых химических веществ, что делает его более привлекательным по сравнению с такими пластиками, основу которых составляет углеводород.
До недавнего времени основным фактором, сдерживающем использование ХПВХ, были трудности с производством ХПВХ для других нужд, помимо трубопроводов. Ранние попытки производства сложных по форме изделий из ХПВХ закончились неудачно. Причиной тому были несовершенство технологии, непригодность компаундов к формованию и несовершенство оборудования. В свою очередь ABS и другие углеводородные пластики были конкурентоспособны и недороги в производстве. Эти и другие факторы стали причиной ограниченного использования ХПВХ, даже несмотря на его базовые преимущества.
Со временем были внесены значительные изменения в процесс полимеризации ПВХ, технология его последующего хлорирования была также модернизирована для получения улучшенных ХПВХ полимеров. Значительные улучшения также были внесены в технологию стабилизации ХПВХ. В компаунды на основе ХПВХ ввели добавки – модификаторы ударной прочности, добавки для улучшения обрабатываемости и лубриканты – для достижения необходимых комбинаций свойств материала. В совокупности эти технические нововведения сделали ХПВХ уникальным по своим свойствам материалом, достойной альтернативой углеводородным термопластикам в широком спектре областей применения. ЧТО ТАКОЕ ХПВХ
ХПВХ это результат реакции хлорирования гомополимера ПВХ. Хлор и ПВХ вступают в реакцию по свободнорадикальному механизму. Реакция инициируется посредством воздействия ультрафиолета или тепловой энергии.
ХПВХ, произведенный таким способом, может быть структурно изменен в зависимости от способа хлорирования, эксплуатационных условий и количества вступившего в реакцию хлора. Содержание хлора может меняться от 56.7% до 74%, однако обычно используется ХПВХ с содержанием хлора от 63 до 69 процентов. Увеличение содержания хлора в ХПВХ значительно увеличивает его Температуру Стеклования (Тс), которая определяет максимальную температуру эксплуатации полимерной продукции. КОМПАУНДИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО
При хлорировании ПВХ для получения из него ХПВХ, помимо упрочнения молекулярной цепи вследствие добавленного атома хрома, происходит также изменение кристаллической решетки базового ПВХ. Степень изменений зависит от количества хлора, вступившего в реакцию. Вследствие этих двух основных изменений физического состояния полимера, большинство принципов компаундирования используемых для ПВХ становятся неприемлемыми для ХПВХ.
Главное отличие в том, что ХПВХ гораздо труднее модифицировать для придания ему достаточной ударной вязкости. Также модифицирование обрабатываемости с помощью присадок и лубрикантов принципиально гораздо сложнее. Учитывая повышенную Тс и вязкость расплава ХПВХ, для обеспечения продолжительного производственного процесса необходимо использование соответствующих присадок и лубрикантов. Однако, вследствие снижения Тс из-за применения присадок, пластификаторов и лубрикантов следует осторожно подходить к выбору добавок для сохранения этой важной характеристики.
На данный момент при компаундировании ХПВХ учтены все вышеописанные принципы и разработан целый спектр компаундов на основе ХПВХ. Номенклатура изделий из ХПВХ включает трубы, фитинги, запорную арматуру – для холодного, горячего водоснабжения, отопления, а также технологических и противопожарных водопроводов. Из ХПВХ изготавливаются также воздуховоды, листы для промышленного применения. Последним новшеством стала разработка ХПВХ сырья для производства оконных профилей, сайдингов и пластиковых карточек. ПРИМЕНЕНИЕ ХПВХ
Давайте подробнее остановимся на применении изделий из ХПВХ в промышленности. Благодаря высокой стойкости ХПВХ к агрессивным средам и высоким температурам изделия из этого материала широко востребованы промышленными предприятиями во многих странах мира. Однако стоит помнить, что ХПВХ, как и другие материалы, не может охватить весь спектр технологических процессов и является нишевым материалом. Наиболее востребован ХПВХ в химической промышленности. ХПВХ стоек к сильным и слабым кислотам, солям, щелочам. Трубопроводы, запорная арматура, емкости, коллектора, башни сушки хлора и другое оборудование из хлорированного поливинилхлорида широко используются на таких гигантах химической промышленности как Akzo Nobel, Solvay, GE. Еще одна ниша применения – системы водоподготовки и очистные сооружения, также работающие с широким спектром кислот и щелочей. Сложно переоценить значимость ХПВХ для данных областей, физико-химические свойства материала позволяют изделиям служить в несколько раз дольше традиционно используемых материалов. Стоит также отметить низкую стоимость ХПВХ по сравнению с часто используемыми материалами, такими как титан, высоколегированные стали и фторопласт.
Обратимся к вопросу пожарной безопасности, ведь использование традиционных пластиков при пожарах может привести к колоссальным потерям. Как уже отмечалось ХПВХ почти на 70% состоит из неорганического сырья, поэтому этот пластик не поддерживает горения и обладает низким дымообразованием. Согласно СНИП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» ХПВХ относится к слабогорючим (Г1) и трудновоспламеняемым (В1) материалам, что соответствует высочайшим требованиям пожарной безопасности. Основные свойства ХПВХ Свойства | Значение | | ОБЩИЕ | | Удельный вес (г/см³) | 1,55 | | Твердость по Роквеллу R | 120 | | МЕХАНИЧЕСКИЕ | | Ударная прочность по Изоду (Дж/м) | 80 | | Прочность на растяжение, МПа | 57,9 | | Прочность на сжатие, МПа | 62,0 | | Прочность на изгиб, МПа | 107,7 | | Модуль упругости (при 23°С), МПа | 2898 | | ТЕРМИЧЕСКИЕ | | Коэффициент линейного расширения (x10-5 1/°С) | 6,2 | | Теплопроводность (Вт/м°К) | 0,16 | | Деформационная теплостойкость (°С) | 115 | | ПОЖАРНЫЕ | | Температура возгорания | 482ºC | | Кислородный индекс, % | 60 |
В заключение хотелось бы отметить, что с появлением ХПВХ на рынке России у химической промышленности появилась замечательная возможность эффективного вложения, позволяющего значительно сократить затраты на эксплуатацию и ремонт производственного оборудования и технологических трубопроводов. 
Квятковский Ф.С., Егоров П.Л., Lubrizol |
