Bahan cetakan injeksi

Apa itu polyvinyl chloride

• 2025-02-19

Polipinil klorida, umumnya dikenal sebagai PVC, adalah salah satu polimer sintetis yang paling banyak digunakan di dunia. Ini adalah bahan termoplastik, yang berarti dapat dilebur dan dibentuk kembali beberapa kali ketika dipanaskan. PVC diproduksi oleh polimerisasi monomer vinil klorida. Proses ini memungkinkan pembuatan rantai panjang unit berulang, memberikan PVC sifat uniknya. Formula kimianya adalah (C₂H₃CL) ₙ, di mana N mewakili jumlah unit berulang dalam rantai polimer.

Penemuan PVC berasal dari tahun 1835 ketika ahli kimia Prancis Henri Victor Regnault mengamati bahwa ketika vinil klorida terpapar sinar matahari, itu membentuk padatan putih - bentuk PVC yang paling awal diketahui. Namun, baru pada tahun 1912, ahli kimia Jerman Fritz Klatte berhasil mensintesis PVC dan mematenkan prosesnya. Tetapi pada saat itu, material itu sulit diproses dan memiliki aplikasi yang terbatas.

Pada tahun 1926, Waldo Semon, bekerja untuk B.F. Goodrich Company di Amerika Serikat, membuat terobosan yang signifikan. Dia mengembangkan metode untuk plastisisasi PVC dengan menambahkan bahan kimia tertentu, yang membuat PVC lebih fleksibel dan lebih mudah diproses. Inovasi ini membuka pintu ke berbagai aplikasi komersial untuk PVC. Selama Perang Dunia II, produksi PVC meningkat secara signifikan karena digunakan sebagai pengganti bahan yang langka seperti karet dan logam dalam berbagai aplikasi militer, seperti isolasi kawat dan pelapis pelindung. Setelah perang, dengan pertumbuhan industri konstruksi dan barang -barang konsumen, permintaan untuk PVC terus melambung, yang mengarah ke penggunaannya yang luas dalam masyarakat modern saat ini.

PVC adalah polimer yang terbuat dari polimerisasi monomer vinil klorida (VCM). Formula kimia vinil klorida adalah c₂h₃cl. Dalam proses polimerisasi, ikatan ganda dalam vinil klorida (CH₂ = CHCL) rusak, dan monomer dihubungkan bersama dengan cara kepala - untuk membentuk polimer rantai panjang, dengan unit berulang -Ch₂- Chcl-. Rumus umum PVC adalah (C₂H₃CL) ₙ, di mana N mewakili tingkat polimerisasi, yang dapat berkisar dari beberapa ratus hingga beberapa ribu, tergantung pada proses produksi dan sifat yang diinginkan dari produk akhir.

PVC adalah polimer amorf dengan sejumlah kecil struktur kristal. Atom -atom klorin yang melekat pada tulang punggung karbon - karbon dari rantai polimer memainkan peran penting dalam menentukan sifat -sifatnya. Polaritas yang diperkenalkan oleh atom klorin meningkatkan gaya antarmolekul antara rantai polimer, yang memberikan kekuatan dan kekerasan PVC lebih tinggi dibandingkan dengan beberapa polimer lain seperti polietilen. Pada saat yang sama, keberadaan atom klorin juga membuat PVC lebih tahan terhadap serangan kimia dan memberikan sifat flame yang sangat baik.

Ada dua metode utama untuk memproduksi PVC: metode 电石 dan metode etilen. Setiap metode memiliki bahan baku sendiri, proses reaksi, dan faktor -faktor yang mempengaruhi biaya.

Metode kalsium karbida

Metode karbida, juga dikenal sebagai metode berbasis asetilena, lebih umum digunakan di daerah dengan sumber daya batubara yang kaya. Proses produksi dimulai dengan produksi kalsium karbida (CAC₂). Kalsium karbida diproduksi dengan memanaskan campuran batu kapur (CACO₃) dan Coke dalam tungku busur listrik pada suhu tinggi (sekitar 2000 ° C). Reaksi kimianya adalah sebagai berikut: CACO₃ → CAO + CO₂ ↑, dan kemudian CAO + 3C → CAC₂ + CO ↑.

Selanjutnya, kalsium karbida bereaksi dengan air untuk menghasilkan asetilena (C₂H₂) dan kalsium hidroksida (Ca (OH) ₂). Persamaan reaksi adalah CAC₂ + 2H₂O → C₂H₂ ↑ + Ca (OH) ₂. Gas asetilena kemudian dimurnikan untuk menghilangkan kotoran seperti hidrogen sulfida (H₂S) dan fosfin (ph₃).

Asetilena yang dimurnikan bereaksi dengan hidrogen klorida (HCl) dengan adanya katalis (biasanya merkuri klorida, HGCL₂) untuk menghasilkan monomer vinil klorida (VCM). Reaksinya adalah C₂H₂+HCl → CH₂ = CHCL. Akhirnya, monomer vinil klorida dipolimerisasi di bawah aksi inisiator (seperti azobisisobutyronitrile, AIBN) untuk membentuk PVC.

Biaya produksi PVC berbasis karbida sangat dipengaruhi oleh harga bahan baku seperti batubara, batu kapur, dan listrik. Karena batubara adalah bahan baku utama untuk memproduksi kalsium karbida, fluktuasi harga batubara dapat berdampak signifikan pada biaya produksi PVC. Selain itu, proses ini mengkonsumsi sejumlah besar listrik, sehingga harga listrik juga memainkan peran penting dalam menentukan biaya keseluruhan.

proses etilen

Metode berbasis etilena lebih umum di daerah dengan sumber daya minyak dan gas alam yang berlimpah. Dalam metode ini, produksi PVC dimulai dengan produksi etilen (C₂H₄). Ethylene dapat diperoleh dari retak hidrokarbon dalam minyak atau gas alam.

Ethylene bereaksi dengan klorin (CL₂) untuk membentuk 1,2 - dikloroetana (EDC, C₂H₄CL₂). Persamaan reaksi adalah C₂h₄+Cl₂ → C₂h₄cl₂. Kemudian, 1,2 - Dichloroethane retak secara termal pada suhu tinggi (sekitar 500 - 550 ° C) untuk menghasilkan monomer vinil klorida (VCM) dan hidrogen klorida (HCl). Reaksinya adalah c₂h₄cl₂ → ch₂ = chcl + hcl. Hidrogen klorida dapat didaur ulang dan digunakan pada langkah sebelumnya dari menghasilkan 1,2 - dikloroetana melalui reaksi oksiklorinasi.

Mirip dengan metode karbida, monomer vinil klorida dipolimerisasi untuk membentuk PVC. Biaya produksi PVC berbasis etilena terutama dipengaruhi oleh harga minyak mentah, gas alam, dan klorin. Karena harga minyak mentah adalah faktor kunci dalam menentukan biaya etilen, setiap fluktuasi di pasar minyak mentah internasional dapat secara langsung memengaruhi biaya produksi PVC.

PVC memiliki berbagai sifat fisik dan kimia yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi.

PVC adalah bubuk putih dalam bentuk murni. Ini memiliki gelas - suhu transisi (TG) dalam kisaran 77 - 90 ° C. Suhu gelas - transisi adalah suhu di mana polimer berubah dari keadaan yang keras dan kaca menjadi keadaan karet yang lebih fleksibel. Ketika dipanaskan di atas 170 ° C, PVC mulai membusuk. Dekomposisi ini terutama disebabkan oleh penghapusan hidrogen klorida (HCl) dari rantai polimer. Reaksi adalah autokatalitik, yang berarti bahwa HCl yang dilepaskan dapat mempercepat proses dekomposisi. Stabilitas yang buruk untuk panas dan cahaya ini merupakan kelemahan utama PVC dalam bentuknya yang murni, itulah sebabnya penstabil sering ditambahkan selama pemrosesan untuk meningkatkan stabilitas termal dan cahaya.

Terlepas dari kerentanan terhadap panas dan cahaya, PVC memiliki banyak sifat yang diinginkan lainnya. Ini ringan, dengan kepadatan sekitar 1,4 g/cm³, yang jauh lebih ringan daripada banyak logam dan beberapa polimer lainnya. Ini membuatnya mudah ditangani dan diangkut, dan juga mengurangi berat produk akhir.

PVC adalah isolator yang sangat baik, dengan sifat isolasi termal dan listrik yang baik. Ini dapat secara efektif mencegah transfer panas dan listrik, itulah sebabnya ia banyak digunakan dalam aplikasi seperti isolasi untuk kabel dan kabel listrik, dan dalam industri konstruksi untuk isolasi termal pada bangunan.

Ini juga sangat tahan terhadap kelembaban, membuatnya cocok untuk digunakan di lingkungan yang lembab. PVC sering digunakan dalam sistem pipa untuk pipa air karena tidak mengikat atau menurunkan saat bersentuhan dengan air.

PVC secara inheren api - retardant karena adanya klorin dalam strukturnya. Ketika terpapar api, atom klorin dalam PVC dapat bereaksi dengan nyala api, melepaskan gas hidrogen klorida, yang dapat mencairkan oksigen di udara dan menghambat proses pembakaran. Ini menjadikan PVC pilihan populer untuk aplikasi di mana keselamatan kebakaran menjadi perhatian, seperti dalam bahan bangunan dan isolasi listrik.

Dalam hal sifat mekanik, PVC memiliki stabilitas yang baik, sifat dielektrik, dan tahan lama dan tahan terhadap penuaan. Ini dapat mempertahankan bentuk dan kinerjanya dalam waktu yang lama dalam kondisi penggunaan normal. Ini juga memiliki kekuatan lentur yang kuat dan ketangguhan dampak, yang berarti dapat menahan tekukan dan dampak tanpa mematahkan dengan mudah. Bahkan ketika itu pecah, ia memiliki perpanjangan yang relatif tinggi saat istirahat, memungkinkannya untuk meregangkan ke batas tertentu sebelum benar -benar gagal.

PVC yang kaku, seperti namanya, adalah jenis PVC yang memiliki tingkat kekerasan dan kekakuan yang tinggi. Ini mengandung sedikit atau tidak ada plasticizer, yang merupakan zat yang dapat membuat plastik lebih fleksibel. Kurangnya plasticizer berkontribusi terhadap sifatnya yang kaku.

PVC yang kaku berkinerja baik di lingkungan luar. Ini memiliki sifat mekanik yang sangat baik, yang berarti dapat menahan berbagai kekuatan mekanik seperti ketegangan, kompresi, dan lentur tanpa deformasi atau kerusakan yang signifikan. Kekakuannya yang tinggi membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan integritas struktural. Misalnya, dalam industri konstruksi, ini banyak digunakan untuk membuat pipa untuk pasokan air dan sistem drainase. Pipa PVC yang kaku tahan terhadap korosi dari air dan berbagai bahan kimia yang ada di dalam air, memastikan larutan transportasi air yang panjang dan dapat diandalkan.

Selain pipa, PVC yang kaku juga umumnya digunakan dalam produksi bingkai jendela. Kekakuan material memungkinkannya untuk mempertahankan bentuknya dari waktu ke waktu, memberikan isolasi dan cuaca yang baik - pemeriksaan untuk bangunan. Ini juga sangat tahan terhadap pelapukan, termasuk paparan sinar matahari, hujan, dan suhu ekstrem. Properti perlawanan cuaca ini memastikan bahwa bingkai jendela yang terbuat dari PVC kaku tidak mudah menurun, mempertahankan penampilan dan fungsionalitas mereka selama bertahun -tahun.

PVC yang fleksibel, di sisi lain, ditandai dengan kelembutan, kemampuan menekuk, dan plastisitasnya. Properti ini dicapai dengan menambahkan plasticizer ke resin PVC. Jumlah plasticizer yang ditambahkan dapat bervariasi tergantung pada tingkat fleksibilitas yang diinginkan.

PVC fleksibel cocok untuk aplikasi di mana material perlu dideformasi atau ditekuk. Di bidang teknik listrik, ini secara luas digunakan sebagai lapisan isolasi untuk kabel dan kabel. Fleksibilitasnya memungkinkan kabel untuk dengan mudah dialihkan dan dipasang di berbagai sistem listrik, sementara juga menyediakan sifat isolasi listrik yang sangat baik untuk mencegah kebocoran listrik dan memastikan keamanan.

Aplikasi umum lain dari PVC fleksibel adalah dalam produksi mainan tiup, seperti bola pantai dan kolam tiup. Sifat material yang lembut dan fleksibel membuat mainan ini nyaman digunakan dan mudah dikembangkan dan dikempiskan. PVC fleksibel juga dapat ditemukan di pembuatan beberapa peralatan olahraga, seperti tikar yoga. Fleksibilitas material memberikan permukaan yang nyaman bagi pengguna selama berolahraga, dan daya tahannya memastikan bahwa tikar dapat menahan penggunaan berulang.

Di bidang medis, PVC fleksibel digunakan dalam produksi barang -barang seperti tabung intravena (IV). Fleksibilitas tabung memungkinkan penanganan yang mudah selama prosedur medis, dan biokompatibilitasnya memastikan bahwa ia tidak menyebabkan reaksi yang merugikan ketika bersentuhan dengan tubuh manusia. Namun, kekhawatiran telah muncul tentang potensi pencucian plasticizer dari perangkat medis PVC yang fleksibel, yang mungkin memiliki implikasi bagi keselamatan pasien.

PVC plastis adalah sama dengan PVC fleksibel. Dengan menambahkan plasticizer, bahan PVC menjadi lebih lunak. Plasticizer umum yang digunakan dalam PVC termasuk phthalate, seperti di - (2 - ethylhexyl) phthalate (DEHP). Plasticizer ini bekerja dengan memasukkan diri mereka di antara rantai polimer PVC, mengurangi gaya antarmolekul di antara rantai dan memungkinkan rantai bergerak lebih bebas. Ini menghasilkan bahan yang lebih fleksibel, lebih mudah diproses, dan memiliki peningkatan resistensi dampak. PVC plastik digunakan dalam berbagai produk, dari lantai plastik di rumah dan bangunan komersial hingga komponen interior mobil, seperti penutup kursi dan dasbor. Ini juga digunakan untuk membuat kulit buatan, yang merupakan alternatif populer untuk kulit alami dalam banyak aplikasi karena biaya yang lebih rendah dan pemeliharaan yang lebih mudah.

PVC yang tidak terastisasi setara dengan PVC yang kaku. Tanpa penambahan plasticizer, rantai polimer PVC disatukan lebih erat oleh kekuatan antarmolekul. Ini menghasilkan bahan dengan kekerasan tinggi, stabilitas dimensi yang sangat baik, dan ketahanan kimia yang baik. PVC yang tidak terastisasi digunakan dalam produk di mana sifat -sifat ini sangat penting. Misalnya, dalam pembuatan bahan bangunan seperti lembaran atap dan panel dinding, PVC yang tidak plastik memberikan kekuatan dan daya tahan yang diperlukan untuk menahan faktor lingkungan seperti angin, hujan, dan radiasi UV. Ini juga digunakan dalam produksi peralatan industri dan komponen yang membutuhkan bahan yang tinggi - kekuatan dan bahan kimia, seperti tangki penyimpanan kimia dan pipa di pabrik pengolahan kimia.

PVC secara luas digunakan dalam industri konstruksi karena sifatnya yang menguntungkan. PVC yang kaku umumnya digunakan dalam pembuatan pipa plastik untuk sistem pipa. Pipa -pipa ini sangat tahan terhadap korosi dari air, bahan kimia, dan zat lain yang mungkin ada dalam pasokan air atau sistem drainase. Misalnya, di bangunan perumahan, pipa PVC digunakan untuk saluran pasokan air dingin dan panas, serta untuk pembuangan air selokan dan limbah. Daya tahan mereka memastikan masa pakai yang panjang, mengurangi kebutuhan untuk penggantian dan pemeliharaan yang sering.

PVC juga merupakan pilihan populer untuk membuat bingkai jendela. Sifat isolasi yang sangat baik membantu mengurangi perpindahan panas antara interior dan eksterior bangunan. Hal ini menyebabkan penghematan energi, karena lebih sedikit energi yang diperlukan untuk memanaskan atau mendinginkan bangunan. Selain itu, bingkai jendela PVC tahan terhadap pelapukan, termasuk radiasi UV, hujan, dan variasi suhu. Mereka mempertahankan warna dan bentuk mereka dari waktu ke waktu, memberikan solusi biaya - efektif dan estetis untuk membangun fasad.

Di industri pengemasan, PVC menemukan berbagai aplikasi. Ini digunakan untuk membuat botol plastik, terutama untuk produk seperti kosmetik, obat -obatan, dan beberapa makanan. Botol PVC menawarkan transparansi tinggi, memungkinkan konsumen untuk dengan mudah melihat isinya di dalamnya. Mereka juga memiliki sifat penghalang yang baik, yang dapat mencegah masuknya oksigen dan kelembaban, membantu menjaga kualitas dan rak - umur produk.

PVC juga digunakan dalam produksi film dan lembaran makanan, yang biasanya digunakan untuk membungkus produk makanan. Film -film ini memberikan lapisan pelindung yang dapat mencegah kontaminasi, menjaga kesegaran, dan meningkatkan daya tarik visual dari makanan yang dikemas. Namun, penggunaan PVC dalam kemasan makanan telah menjadi subjek beberapa kontroversi. Ada kekhawatiran tentang potensi migrasi plasticizer, seperti phthalate, dari pengemasan PVC ke produk makanan, yang mungkin memiliki efek kesehatan yang merugikan. Akibatnya, di beberapa daerah, ada peraturan ketat yang mengatur penggunaan PVC dalam aplikasi kontak makanan.

PVC is a common material in many daily - life products. It is used to make imitation leather, which is often found in handbags, wallets, shoes, and furniture upholstery. Imitation leather made from PVC can mimic the appearance and texture of real leather at a lower cost. It is also easier to clean and maintain compared to natural leather, making it a popular choice for consumers who want a leather - like look without the high cost and maintenance requirements.

PVC is also used in the textile industry. It can be coated onto fabrics to add water - resistance, making them suitable for use in raincoats, tents, and outdoor gear. In addition, PVC is used to make some types of clothing accessories, such as belts and buckles, due to its durability and moldability.

In the medical industry, PVC is used in the production of a variety of disposable medical devices. For example, intravenous (IV) bags and tubing are often made of flexible PVC. The flexibility of the material allows for easy handling during medical procedures, and its biocompatibility makes it suitable for contact with the human body. However, as mentioned before, there are concerns about the leaching of plasticizers from PVC medical devices, which has led to research into alternative materials or improved manufacturing processes to minimize this risk.

In the electronics industry, PVC is used as an insulating material for cables and wires. Its excellent electrical insulation properties prevent the leakage of electricity, ensuring the safe operation of electrical and electronic devices. PVC - insulated cables are widely used in household electrical appliances, power distribution systems, and communication networks.

The environmental impact of PVC is a complex issue that encompasses various aspects of its life cycle, from production to disposal.

During the production process, PVC manufacturing requires a significant amount of energy. Both the carbide method and the ethylene method consume large quantities of raw materials and energy. For example, in the carbide method, high - temperature reactions in the production of calcium carbide consume a great deal of electricity. This high energy consumption not only contributes to the depletion of energy resources but also results in increased greenhouse gas emissions, which are associated with climate change.

Moreover, the production of PVC can release harmful pollutants. In the vinyl chloride monomer (VCM) production stage, there is a risk of VCM leakage. VCM is a known carcinogen. Even small amounts of VCM released into the environment can pose a threat to human health and the ecosystem. Additionally, the use of certain catalysts and additives in the production process may also lead to the generation and release of other pollutants.

When PVC products are in use, there are concerns about the potential release of harmful substances. In flexible PVC products, plasticizers such as phthalates are often added. These plasticizers can leach out over time, especially when the PVC product is in contact with certain substances like food or in high - temperature environments. Phthalates have been associated with a range of health issues, including endocrine disruption, and their presence in the environment can also have negative impacts on wildlife.

After the end - of - life of PVC products, disposal becomes a major problem. PVC is a non - biodegradable material. When PVC waste is sent to landfills, it can persist in the environment for hundreds of years, taking up valuable landfill space and potentially leaching harmful substances into the soil and groundwater. If PVC waste is incinerated without proper treatment, it can release highly toxic substances such as dioxins. Dioxins are extremely harmful to human health and the environment, causing various health problems including cancer, and they can also accumulate in the food chain.

Given the environmental concerns associated with PVC, recycling and sustainability efforts are of great importance.

There are several methods for recycling PVC. Mechanical recycling is one of the most common methods. In this process, PVC waste is collected, sorted, and then shredded and melted. The melted PVC is then re - processed into new products. For example, PVC pipes that have reached the end of their service life can be mechanically recycled and turned into new pipes or other PVC - based products. Mechanical recycling is relatively straightforward and cost - effective for some types of PVC waste. However, it has limitations. The quality of the recycled PVC may degrade after multiple recycling cycles, and it is mainly suitable for recycling PVC products with a relatively simple composition and without significant contamination.

Chemical recycling is another approach. This method involves breaking down the PVC polymer into its monomers or smaller chemical components through chemical reactions. These components can then be used to produce new PVC or other chemicals. For instance, through a process called pyrolysis, PVC can be heated in the absence of oxygen to break it down into its basic chemical building blocks. Chemical recycling has the potential to produce high - quality recycled materials and can handle more complex PVC waste streams. However, it is often more energy - intensive and requires more advanced technology and infrastructure.

In addition to recycling, there are other sustainability efforts related to PVC. Some manufacturers are working on developing PVC products with reduced environmental impact. This includes using more sustainable raw materials, such as bio - based feedstocks for the production of PVC. There are also efforts to improve the production processes to reduce energy consumption and pollutant emissions. For example, new catalyst systems are being explored to make the polymerization process more efficient and environmentally friendly.

Furthermore, promoting the circular economy concept in the PVC industry is crucial. This involves designing PVC products for easier disassembly and recycling, establishing efficient waste collection and recycling systems, and encouraging the reuse of PVC products. By implementing these sustainability measures, the PVC industry can strive to reduce its environmental footprint and move towards a more sustainable future.

In conclusion, PVC is an incredibly versatile and important synthetic polymer with a wide range of applications across various industries. Its unique combination of physical and chemical properties, such as strength, durability, insulation, and flame - retardancy, make it an ideal material for uses in construction, packaging, daily - life products, medical devices, and electronics.

However, the environmental concerns associated with PVC, including energy consumption during production, potential release of harmful substances, and challenges in disposal, cannot be ignored. As we move forward, the future development of PVC will be closely tied to sustainability. The continued improvement of recycling technologies, the development of more sustainable production processes, and the use of environmentally friendly additives will be crucial for the long - term viability of PVC in the global market.

We encourage readers to stay informed about the latest developments in PVC technology and sustainability efforts. Whether you are a consumer, a professional in the plastics industry, or an environmental enthusiast, understanding the environmental impact of PVC and the steps being taken to address it can help us make more informed decisions. By supporting sustainable practices and products, we can all contribute to a more environmentally friendly future while still benefiting from the many advantages that PVC has to offer.

MENANDAI: