ไวนิลโพลีคลอไรด์: ประวัติโครงสร้างทางเคมีคุณสมบัติและการใช้

โพลีไวนิลคลอไรด์ เป็นพอลิเมอร์ที่อุตสาหกรรมเริ่มพัฒนาขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เนื่องจากมีต้นทุนต่ำความทนทานความต้านทานและความสามารถในการเป็นฉนวนความร้อนและไฟฟ้า สิ่งนี้ทำให้เขาสามารถแทนที่โลหะในการใช้งานและการใช้งานมากมาย

ตามชื่อของมันบ่งบอกว่ามันประกอบไปด้วยการซ้ำซ้อนของโมโนเมอร์ไวนิลคลอไรด์หลายชนิดกลายเป็นโซ่พอลิเมอร์ ทั้งอะตอมของคลอรีนและไวนิลนั้นทำซ้ำใน n พอลิเมอร์ดังนั้นจึงสามารถเรียกว่าโพลีไวนิล คลอไรด์ (PVC)

นอกจากนี้ยังเป็นสารประกอบขึ้นรูปดังนั้นจึงสามารถใช้ในการสร้างชิ้นส่วนที่มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันจำนวนมาก พีวีซีสามารถทนต่อการกัดกร่อนเนื่องจากการเกิดออกซิเดชัน ดังนั้นจึงไม่มีความเสี่ยงในการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม

ในฐานะที่เป็นจุดลบความทนทานของพีวีซีอาจเป็นสาเหตุของปัญหาเนื่องจากการสะสมของขยะสามารถเป็นสาเหตุของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อโลกเป็นเวลาหลายปี

ประวัติความเป็นมาของโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)

ในปี 1838 นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวฝรั่งเศส Henry V. Regnault ค้นพบพอลิไวนิลคลอไรด์ ต่อมานักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Eugen Baumann (1872) ได้สัมผัสขวดที่มีไวนิลคลอไรด์ต่อแสงแดดและสังเกตการปรากฏตัวของวัสดุสีขาวที่เป็นของแข็ง: เป็นโพลีไวนิลคลอไรด์

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Ivan Ostromislansky และนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Frank Klatte จาก บริษัท เคมีของเยอรมัน Griesheim-Elektron พยายามหาแอปพลิเคชันเชิงพาณิชย์สำหรับโพลีไวนิลคลอไรด์ พวกเขาลงเอยด้วยความหงุดหงิดเพราะบางครั้งพอลิเมอร์แข็งตัวและบางครั้งก็เปราะ

ในปี 1926 Waldo Semon นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานให้กับ บริษัท BF Goodrich ใน Akron รัฐโอไฮโอได้สร้างพลาสติกที่ยืดหยุ่นกันน้ำทนไฟและสามารถยึดติดกับโลหะได้ นี่คือเป้าหมายที่ บริษัท ต้องการและก่อตั้งขึ้นเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมครั้งแรกของโพลีไวนิลคลอไรด์

การผลิตโพลีเมอร์ทวีความรุนแรงมากขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเนื่องจากถูกใช้ในการเคลือบสายไฟของเรือรบ

โครงสร้างทางเคมี

สายโซ่พอลิเมอร์ของโพลีไวนิลคลอไรด์แสดงอยู่ในภาพด้านบน ทรงกลมสีดำตรงกับอะตอมคาร์บอนทรงกลมสีขาวนั้นตรงกับอะตอมไฮโดรเจนและทรงกลมสีเขียวนั้นตรงกับอะตอมของคลอรีน

จากมุมมองนี้โซ่มีสองพื้นผิว: หนึ่งในคลอรีนและอีกไฮโดรเจน การจัดเรียงแบบสามมิตินั้นสามารถมองเห็นได้ง่ายที่สุดจากโมโนคลอไรด์ไวนิลคลอไรด์และวิธีการที่มันสร้างพันธะกับโมโนเมอร์อื่น ๆ เพื่อสร้างโซ่:

ที่นี่สตริงประกอบด้วยหน่วย n ซึ่งอยู่ในวงเล็บ Cl อะตอมชี้ให้เห็นจากระนาบ (ลิ่มสีดำ) แม้ว่ามันจะสามารถชี้ไปด้านหลังได้เช่นเดียวกับทรงกลมสีเขียว อะตอม H ถูกวางลงและในทางเดียวกันสามารถตรวจสอบได้ด้วยโครงสร้างโพลีเมอร์

แม้ว่าสายโซ่จะมีการเชื่อมโยงอย่างง่าย แต่สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถหมุนได้อย่างอิสระเนื่องจากอุปสรรคของอะตอมอะตอม Cl (steric (spatial))

ทำไม? เนื่องจากมีขนาดใหญ่มากและไม่มีพื้นที่เพียงพอที่จะหมุนไปในทิศทางอื่น ถ้าพวกเขาทำเช่นนั้นพวกเขาจะ "ชน" กับอะตอม H ข้างเคียง

สรรพคุณ

ความสามารถในการหน่วงไฟ

คุณสมบัตินี้เกิดจากการมีคลอรีน อุณหภูมิจุดติดไฟของพีวีซีคือ 455 ° C ดังนั้นความเสี่ยงในการเผาไหม้และการติดไฟจึงต่ำ

นอกจากนี้ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากพีวีซีเมื่อเผาไหม้จะน้อยลงเมื่อมันถูกผลิตโดยสไตรีนและโพลิเอทิลีนซึ่งเป็นวัสดุพลาสติกที่ใช้มากที่สุดสองชนิด

ความทนทาน

ภายใต้สภาวะปกติปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความทนทานของผลิตภัณฑ์มากที่สุดคือความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน

พีวีซีแสดงอะตอมของคลอรีนที่ยึดติดกับคาร์บอนของโซ่ซึ่งทำให้ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่าพลาสติกที่มีเพียงอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนในโครงสร้าง

การตรวจสอบท่อพีวีซีที่ฝังไว้เป็นเวลา 35 ปีดำเนินการโดย Japan Pipe & Fitting Association ไม่พบการเสื่อมสภาพในสิ่งเหล่านี้ แม้ความแข็งแรงจะเทียบเท่ากับท่อ PVC ใหม่

เสถียรภาพเชิงกล

พีวีซีเป็นวัสดุที่มีความเสถียรทางเคมีที่แสดงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในโครงสร้างโมเลกุลและความแข็งแรงเชิงกล

มันเป็นวัสดุที่มีความหนืดแบบโซ่ยาวมีความอ่อนไหวต่อการเสียรูปโดยการใช้แรงภายนอกอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามความผิดปกติของมันอยู่ในระดับต่ำเนื่องจากมันมีข้อ จำกัด ในการเคลื่อนที่ของโมเลกุล

การแปรรูปและการขึ้นรูป

การประมวลผลของวัสดุเทอร์โมพลาสติกขึ้นอยู่กับความหนืดของมันเมื่อมันถูกหลอมหรือละลาย ภายใต้เงื่อนไขนี้ความหนืดของพีวีซีสูงพฤติกรรมของมันจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยและมีความเสถียร ด้วยเหตุนี้ PVC จึงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใหญ่และรูปร่างที่หลากหลาย

ทนต่อสารเคมีและน้ำมัน

พีวีซีสามารถทนต่อกรด, ด่างและสารประกอบอนินทรีย์เกือบทั้งหมด พีวีซีเปลี่ยนรูปหรือละลายเป็นอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนคีโตนและอีเทอร์วงจร แต่ทนต่อตัวทำละลายอินทรีย์อื่น ๆ เช่นอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนและฮาโลเจนไฮโดรคาร์บอน นอกจากนี้ยังทนต่อน้ำมันและไขมันได้ดี

สรรพคุณ

ความหนาแน่น

1.38 g / cm3

จุดหลอมเหลว

ระหว่าง 100 ºCถึง 260 ºC

ร้อยละของการดูดซึมน้ำ

0% ใน 24 ชั่วโมง

เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีของพีวีซีสามารถผสมกับจำนวนสารประกอบในระหว่างการผลิต

จากนั้นด้วยการทำให้พลาสติกและสารเติมแต่งที่ใช้ในขั้นตอนนี้แตกต่างกัน PVC ชนิดต่างๆสามารถรับได้ด้วยคุณสมบัติที่หลากหลายเช่นความยืดหยุ่นความยืดหยุ่นความต้านทานต่อแรงกระแทกและการป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรียเป็นต้น

การใช้งาน

พีวีซีเป็นวัสดุที่ประหยัดและหลากหลายที่ใช้ในการก่อสร้างการดูแลสุขภาพ, อิเล็กทรอนิกส์, รถยนต์, ท่อ, เคลือบ, ถุงเลือด, โพรบพลาสติก, ฉนวนสายเคเบิล, ฯลฯ

มันถูกใช้ในการก่อสร้างหลายด้านเนื่องจากความแข็งแรงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันความชื้นและรอยขีดข่วน พีวีซีเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหุ้มกรอบหน้าต่างเพดานและรั้ว

มีประโยชน์อย่างยิ่งในการก่อสร้างระบบท่อเนื่องจากวัสดุนี้ไม่ได้สัมผัสกับการกัดกร่อนและอัตราการแตกร้าวเป็นเพียง 1% ของระบบโลหะเหลว

รองรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความชื้นความสามารถในการเดินสายที่ประกอบไปด้วยการเคลือบ

พีวีซีใช้ในบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น dragees, capsules และองค์ประกอบอื่น ๆ สำหรับใช้ในทางการแพทย์ นอกจากนี้ถุงเก็บเลือดก็ถูกสร้างขึ้นด้วย PVC โปร่งใส

เนื่องจากพีวีซีมีราคาไม่แพงทนทานและกันน้ำจึงเหมาะสำหรับเสื้อกันฝนรองเท้าบูทและม่านอาบน้ำ