POLYVINYLCHLORIDE: GESCHIEDENIS, STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2025

Het Polyvinylchloride is een polymeer waarvan het industrieel gebruik begon te ontwikkelen op het begin van de twintigste eeuw, door onder andere de lage kosten, duurzaamheid, weerstand en thermische en elektrische isolatie, onder andere redenen. Dit heeft het mogelijk gemaakt om metalen te verdringen in tal van toepassingen en gebruik.

Zoals de naam al aangeeft, bestaat het uit de herhaling van veel vinylchloridemonomeren die een polymeerketen vormen. Zowel chloor- als vinylatomen herhalen zich n keer in het polymeer, dus het kan ook polyvinylchloride (PVC) worden genoemd.

Bovendien is het een vormbare compound, dus het kan worden gebruikt om talloze stukken van verschillende vormen en maten te bouwen. PVC is bestand tegen corrosie, voornamelijk door oxidatie. Daarom is er geen risico in de blootstelling aan het milieu.

Een negatief punt is dat de duurzaamheid van PVC de oorzaak van een probleem kan zijn, omdat de ophoping van zijn afval kan bijdragen aan de milieuvervuiling die de planeet gedurende meerdere jaren zo heeft aangetast.

Geschiedenis van polyvinylchloride (PVC)

In 1838 ontdekte de Franse natuurkundige en chemicus Henry V. Regnault polyvinylchloride. Later stelde de Duitse wetenschapper Eugen Baumann (1872) een fles vinylchloride bloot aan zonlicht en observeerde hij het uiterlijk van een vast wit materiaal: het was polyvinylchloride.

Aan het begin van de 20e eeuw probeerden de Russische wetenschapper Ivan Ostromislansky en de Duitse wetenschapper Frank Klatte van het Duitse Chemische Bedrijf Griesheim-Elektron commerciële toepassingen te vinden voor polyvinylchloride. Ze raakten gefrustreerd, omdat het polymeer soms stijf was en soms broos.

In 1926 slaagde Waldo Semon, een wetenschapper die voor de BF Goodrich Company in Akron, Ohio werkte, erin een flexibele, waterdichte, brandwerende kunststof te creëren die aan metaal kon hechten. Dit was het doel van het bedrijf en het was het eerste industriële gebruik van polyvinylchloride.

De productie van het polymeer werd geïntensiveerd tijdens de Tweede Wereldoorlog, omdat het werd gebruikt voor de coating van de bedrading van oorlogsschepen.

Chemische structuur

De bovenste afbeelding illustreert de polymeerketen van polyvinylchloride. De zwarte bollen komen overeen met de koolstofatomen, de witte met de waterstofatomen en de groene met de chlooratomen.

Vanuit dit perspectief heeft de ketting twee oppervlakken: een van chloor en een van waterstof. De driedimensionale opstelling is het gemakkelijkst te zien aan de hand van het vinylchloridemonomeer en de manier waarop het bindingen vormt met andere monomeren om de ketting te creëren:

Hier bestaat een string uit n eenheden, die tussen haakjes staan. Het Cl-atoom wijst uit het vlak (zwarte wig), hoewel het er ook achter kan wijzen, zoals te zien is bij de groene bollen. De H-atomen zijn naar beneden gericht en zijn op dezelfde manier te zien met de polymeerstructuur.

Hoewel de ketting slechts enkele bindingen heeft, kunnen ze niet vrij draaien vanwege de sterische (ruimtelijke) hinder van de Cl-atomen.

Waarom? Omdat ze erg omvangrijk zijn en niet genoeg ruimte hebben om in andere richtingen te draaien. Als ze dat zouden doen, zouden ze "slaan" met naburige H-atomen.

Eigendommen

Vermogen om vuur te vertragen

Deze eigenschap is te wijten aan de aanwezigheid van chloor. De ontbrandingstemperatuur van PVC is 455 ° C, dus het risico op verbranding en het ontstaan ​​van vuur is laag.

Bovendien is de warmte die door PVC vrijkomt bij verbranding minder, aangezien het wordt geproduceerd door polystyreen en polyethyleen, twee van de meest gebruikte plastic materialen.

Duurzaamheid

Onder normale omstandigheden is de factor die de duurzaamheid van een product het meest beïnvloedt, de weerstand tegen oxidatie.

PVC heeft chlooratomen die zijn vastgemaakt aan de koolstofatomen in zijn ketens, waardoor het beter bestand is tegen oxidatie dan kunststoffen die alleen koolstof- en waterstofatomen in hun structuur hebben.

Het onderzoek van PVC-buizen die 35 jaar lang zijn begraven, uitgevoerd door de Japan PVC Pipe & Fitting Association, toonde geen verslechtering aan. Zelfs zijn sterkte is vergelijkbaar met nieuwe PVC-buizen.

Mechanische stabiliteit

PVC is een chemisch stabiel materiaal dat weinig verandering vertoont in zijn moleculaire structuur en mechanische sterkte.

Het is een visco-elastisch materiaal met een lange keten dat onderhevig is aan vervorming door de voortdurende toepassing van externe kracht. De vervorming is echter laag, aangezien het een beperking vertoont in de moleculaire mobiliteit.

Verwerking en vormbaarheid

De verwerking van een thermoplastisch materiaal hangt af van de viscositeit ervan wanneer het wordt gesmolten of gesmolten. Onder deze omstandigheden is de viscositeit van PVC hoog, het gedrag is weinig afhankelijk van de temperatuur en is stabiel. Om deze reden kan PVC worden gebruikt om grote producten en variabele vormen te vervaardigen.

Chemische en oliebestendigheid

PVC is bestand tegen zuren, logen en bijna alle anorganische verbindingen. PVC vervormt of lost op in aromatische koolwaterstoffen, ketonen en cyclische ethers, maar is bestand tegen andere organische oplosmiddelen zoals alifatische koolwaterstoffen en gehalogeneerde koolwaterstoffen. Ook is de weerstand tegen oliën en vetten goed.

Eigendommen

Dichtheid

1,38 g / cm ³

Smeltpunt

Tussen 100ºC en 260ºC.

Percentage wateropname

0% in 24 uur

Vanwege zijn chemische samenstelling kan PVC zich tijdens de fabricage mengen met composietnummers.

Door de weekmakers en additieven die in deze fase worden gebruikt te variëren, kunnen vervolgens verschillende soorten PVC worden verkregen met een reeks eigenschappen, zoals flexibiliteit, elasticiteit, weerstand tegen schokken en het voorkomen van bacteriegroei, onder andere.

Toepassingen

PVC is een goedkoop en veelzijdig materiaal dat wordt gebruikt in de bouw, gezondheidszorg, elektronica, auto's, leidingen, coatings, bloedzakken, plastic sondes, kabelisolatie, enz.

Het wordt in veel aspecten van de constructie gebruikt vanwege zijn sterkte, weerstand tegen oxidatie, vocht en slijtage. PVC is ideaal voor gevelbekleding, voor raamkozijnen, daken en hekken.

Het is vooral nuttig geweest bij de constructie van pijpen, aangezien dit materiaal geen corrosie ondergaat en de breuksnelheid slechts 1% is van die van gesmolten metaalsystemen.

Bestand tegen veranderingen in temperatuur en vochtigheid, en kan worden gebruikt in de bedrading waaruit de coating bestaat.

PVC wordt gebruikt bij het verpakken van verschillende producten, zoals dragees, capsules en andere artikelen voor medisch gebruik. Ook zijn bloedbanktassen gemaakt van transparant PVC.

Omdat PVC betaalbaar, duurzaam en waterdicht is, is het ideaal voor regenjassen, laarzen en douchegordijnen.

Referenties

1. Wikipedia. (2018). Polyvinylchloride. Opgehaald op 1 mei 2018, van: en.wikipedia.org
2. De redactie van Encyclopaedia Britannica. (2018). Polyvinylchloride. Opgehaald op 1 mei 2018, van: britannica.com
3. Arjen Sevenster. De geschiedenis van PVC. Opgehaald op 1 mei 2018, van: pvc.org
4. Arjen Sevenster. De fysieke eigenschappen van PVC. Opgehaald op 1 mei 2018, van: pvc.org
5. Britse Plastics Federation. (2018). Polyvinylchloride PVC. Opgehaald op 1 mei 2018, van: bpf.co.uk
6. International Polymer Solutions Inc. Eigenschappen van polyvinylchloride (PVC). . Opgehaald op 1 mei 2018, van: ipolymer.com
7. Chemische Veiligheid Feiten. (2018). Polyvinylchloride. Opgehaald op 1 mei 2018, via chemicalafetyfacts.org
8. Paul Goyette. (2018). Kunststof slangen. . Opgehaald op 1 mei 2018, van: commons.wikimedia.org