2.4.3. Виниловые полимеры и его сополимеры

Наиболее известные представители: поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом, винилхлорида с винилацетатом, поливиниловый спирт, полистирол и его сополимеры. Поливинилиденхлорид (ПВХ)

Молекулы поливинилиденхлорида (ПВХ) имеют структурную формулу:

ПВХ получают радикальной полимеризацией винилхлорида в при­сутствии азоинициаторов. В промышленных услови­ях полимеризацию осуществляют в основном в суспензии (в водной среде), а также в массе и в эмульсии.

ПВХ является одним из наиболее полярных полимеров с высоким межмолекулярным взаимодействием. Стоек к действию кислот и ще­лочей, масло-, бензо-, водостоек. При нагревании растворяется в хло­рированных углеводородах, кетонах, циклогексане, тетрогидрофуране.

ПВХ характеризуется очень широким молекулярно-массовым рас­пределением. По степени полимеризации различные фракции полиме­ра одной и той же марки могут различаться в несколько десятков раз. Разветвленность макромолекул составляет 2-5 на 1000 атомов углеро­да основной цепи и зависит от способа получения полимера.

ПВХ — аморфный полимер, степень кристалличности не превышает 10%. Плотность 1,38-1,40 г/см³. Температура стеклования равна 165 – 170 °С. Мономер токсичен. Непластифицированный и нестабилизированный полимер считают нетоксичным. Среди пластификаторов, которые легко мигрируют из ПВХ, нередко увлекая за собой остаточный моно­мер и стабилизаторы, наиболее перспективны для применения в меди­цинских марках ПВХ себациты и цитраты.

ПВХ выпускают в виде порошка с размером частиц 100-200 мкм.

В процессе нагревания до температур более 150-170°С при перехо­де в вязкотекучее состояние ПВХ начинает разлагаться с выделением большого количества тепла и хлороводорода с образованием сопряжен­ных двойных связей. Это вызывает уже на начальных стадиях деструк­ции потемнение полимера. Выделяющийся хлороводород ускоряет про­цесс разложения, что делает невозможной переработку ПВХ обычны­ми методами без термостабилизации.

Жесткие материалы на основе ПВХ, содержащие стабилизирую­щие добавки и смазывающие вещества, называют винипластами. При правильном подборе марки и технологических режимов винипласты можно перерабатывать вальцеванием, экструзией, литьем под давле­нием и прессованием.

Свойства пленок в значительной степени зависят от содержания в полимере добавок, в частности пластификатора. Пленки большинства марок имеют высокую ударную прочность, стойкость к истиранию, хо­рошую размерную стабильность, высокую прозрачность, жиро- и газо­непроницаемость. Пленки с большим содержанием пластификатора об­ладают высокими деформационными свойствами, поэтому широко ис­пользуются для обертывания свежего мяса, овощей, фруктов, грибов и т.п. Пленки с меньшим содержанием пластификатора жестче, отлича­ются лучшими барьерными свойствами. Их применяют для обертыва­ния кассет, игрушек, книг и другой продукции, а также для медицинс­кой упаковки, которую стерилизуют гамма-лучами.

Методами термоформования из листового ПВХ производят лотки, поддоны для различных продуктов, а также блистерную упаковку. Ин секционным и экструзионным выдуванием из ПВХ изготавливают бу­тылки с высокой прозрачностью, прочностью и стойкостью к маслам и спиртам.

Использование хлорированных полимеров критикуется экологами, и будущее ПВХ весьма неопределенно. Некоторые производители про­зрачных бутылок и блистерной упаковки перешли на полиэтилентерефталат, а потребление ПВХ за последние годы несколько снизилось.

Поливинилиденхлорид (ПВДХ)

Поливинилиденхлорид представляет собой сополимеры винилиденхлорида и винилхлорида. Производство ПВДХ пленки осуществляется экструзией с поливом на барабан и с раздувом рукава. Последний метод предпочтительнее для производства ориентированных пленок. Если ПВДХ пленку производят экструзией через плоскощелевуго головку, то ее необходимо резко охладить (экструзия в холодную воду или полив на охлаждающий барабан), чтобы предотвратить кристаллизацию. Предпочтительным методом производства двухосноориентированных пленок является экструзия с раздувом рукава, которая обеспечивает одновременную поперечную и продольную ориентацию. Ориентированная ПВДХ-пленка прозрачна, имеет хорошие прочностные свойства, особенно при продавливании, высокое сопротивление раздиру, но ее сложно использовать на упаковочном оборудовании из-за мягкости и “цепляемости”. ПВДХ-пленки используются в качестве компоненты в многослойной конструкции, особенно при соэкструзии. При этом можно получить очень тонкий слой ПВДХ в многослойном пленочном материале, что не удается получить на монопленке. ПВДХ широко используется для покрытия различных подложек, таких, как бумага, целлофан, ПП.

ПВДХ часто используют как усадочную пленку для заворачивания птицы, ветчины, сыра. Использование для этих целей пленок из ПВДХ, обладающих низкой газопроницаемостью, диктуется необходимостью поддерживать вакуум для исключения возможности роста бактерий. Вакуумированные мешки ПВДХ используют также для созревания сыров. Применение ПВДХ при этом исключает дегидратацию и образование корки, позволяя получать более мягкие сыры. ПВДХ-пленки используют в системе общественного питания и в быту для заворачивания продуктов, чтобы сохранить их свежесть.

Поливинилацетат (ПВА)

Поливинилацетат (ПВА) получается полимеризацией винилацетата. В результате получается материал, похожий на ПВХ, используемый в основном в виде адгезива получения комбинированных материалов. В сополимерах винилхлорида с винилацетатом ацетатная группа крупнее, чем атом хлора, что предотвращает близкий контакт между цепями. По сути, это внутренний пластификатор. Если нужна высокая гибкость, то применяют пластификаторы.

Поливиниловый спирт (ПВС)

Поливиниловый спирт (ПВС) получают гидролизом поливинилацетата. Самой главной отличительной особенностью ПВС является его растворимость в воде. Сополимеры этилена и винилового спирта (ПЭВС) имеют превосходные барьерные свойства; низкую проницаемость, которая, однако, растет с увеличение влажности. Соэкструзия ПВС с полиолефинами (ПЭВД, ПП) позволяет увеличить барьерные свойства материала по отношению к воде и ее парам.