ПВХ (поливинилхлорид) и непластифицированный ПВХ (НПВХ) — это формы одного и того же базового полимера, но их ключевое отличие заключается в пластификаторах. ПВХ содержит пластификаторы, которые делают его гибким и мягким, в то время как НПВХ не содержит пластификаторов, что делает его жёстким и прочным.
ПВХ идеально подходит для применений, требующих гибкости, таких как кабели, шланги и напольные покрытия. НПВХ отлично подходит для конструкционных применений, таких как оконные рамы, трубы и сайдинг, где прочность и долговечность имеют первостепенное значение.
Химический состав и структура
Фундаментальное различие между НПВХ и ПВХ заключается в их химическом составе. Оба материала имеют одинаковую базовую полимерную структуру — поливинилхлорид с содержанием хлора примерно 56% по весу, — но их наборы добавок существенно различаются.
| недвижимость | НПВХ (непластифицированный ПВХ) | ПВХ (пластифицированный ПВХ) |
|---|---|---|
| Базовый полимер | Поливинилхлорид (CH₂CHCl)n | Поливинилхлорид (CH₂CHCl)n |
| Пластификаторы | Ничто | 15-40% фталатов или альтернатив |
| Плотность | 1.3–1.45 г / см³ | 1.1–1.35 г / см³ |
| Молекулярная структура | Плотно упакованные полимерные цепи | Цепи, разделенные пластифицирующая добавка молекул |
| Физическое состояние | Жесткий, твердый | Гибкий, мягкий |
| Общие добавки | Стабилизаторы, УФ-ингибиторы, модификаторы ударопрочности | Пластификаторы, стабилизаторы, красители |
Пластификаторы в ПВХ действуют путём интеркаляции между полимерными цепями, снижая межмолекулярные силы и повышая гибкость материала. Отсутствие этих пластификаторов в НПВХ приводит к более прочным межмолекулярным связям и более жёсткой структуре материала.
Оба материала требуют добавления стабилизаторов для предотвращения деградации в процессе переработки и использования, поскольку ПВХ может выделять хлористый водород при нагревании.
Гибкость и сила
НПВХ обладает превосходной механической прочностью с пределом текучести при растяжении 31–60 МПа, в то время как эластичный ПВХ обычно достигает всего 10–25 МПа. Эта существенная разница напрямую связана с наличием или отсутствием пластификаторов.
Жёсткость ПВХ делает его ударопрочным и способным выдерживать структурные нагрузки без деформации. Он сохраняет свои механические свойства десятилетиями, не размягчаясь при умеренных температурах.
ПВХ жертвует прочностью ради гибкости. Он легко гнётся, не трескаясь, но не может выдерживать значительный вес или давление. Мягкость материала делает его подверженным износу и механическим повреждениям со временем.
Долговечность
Оба материала устойчивы к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям из-за содержания хлора, хотя ПВХ демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики на открытом воздухе. Оконные рамы из ПВХ могут прослужить на открытом воздухе 20–30 и более лет без существенного ухудшения состояния, в то время как гибкие изделия из ПВХ могут разрушаться быстрее под воздействием ультрафиолета.
Оба материала обладают превосходной химической стойкостью. ПВХ немного более устойчив к воздействию кислот, щелочей и едких соединений, поскольку отсутствие в нем пластификаторов исключает потенциальные точки химического воздействия.
Воздействие на окружающую среду
В производстве как ПВХ, так и НПВХ используется мономер винилхлорида – токсичное и канцерогенное вещество. В процессе производства выделяются загрязняющие вещества, а при определённых условиях могут образовываться диоксины.
Гибкий ПВХ создаёт дополнительные экологические проблемы из-за миграции пластификаторов. Фталаты и другие добавки могут со временем попадать в окружающую среду, накапливаясь в пыли и потенциально нарушая работу эндокринной системы. НПВХ позволяет избежать этой проблемы, не содержит пластификаторов.
Рециркуляции
Переработка обоих материалов представляет собой проблему. Содержание хлора в ПВХ означает, что он не может смешиваться с другими видами пластиковых отходов — даже небольшое количество может загрязнить целую партию. НПВХ лучше подходит для механической переработки, поскольку это однотипный жёсткий полимер, который можно многократно переплавлять без существенной потери эксплуатационных характеристик.
Ни один из материалов не разлагается. Оба сохраняются на свалках веками и могут образовывать микропластик в процессе механического разложения.
Профили безопасности и токсичности
В твёрдом виде НПВХ считается нетоксичен, поскольку не содержит фталатов и бисфенола А, которые могут вымываться. Это делает его безопасным для труб с питьевой водой и для применения внутри помещений, например, для оконных рам.
Проблемы безопасности гибкого ПВХ связаны с выбросами пластификаторов. Такие изделия, как виниловые напольные покрытия, со временем могут выделять фталаты в воздух помещений. Исследования связывают среду со значительным использованием ПВХ с повышенным риском развития астмы и респираторных заболеваний.
Стоимость
ПВХ обычно изначально стоит на 10–30 % дешевле, чем НПВХ, но НПВХ часто обеспечивает лучшую долгосрочную ценность за счет более длительного срока службы.
Долгосрочные экономические показатели часто говорят в пользу ПВХ. Оконная рама из ПВХ, прослужившая 40 лет, обходится дешевле в год, чем деревянные рамы, требующие замены каждые 15 лет. Аналогично, трубы из ПВХ в коррозионных средах служат дольше, чем более дешёвые альтернативы, требующие преждевременной замены.
Общие случаи использования
Строительство и строительство:
- НПВХ: Оконные и дверные рамы, сайдинговые панели, фасционные доски, водосточные желоба, кровельные листы
- ПВХ: Виниловые напольные покрытия, настенные покрытия, водонепроницаемые мембраны, гибкие уплотнители
Санитарно-технические работы:
- НПВХ: водопроводные сети высокого давления, канализационные трубы, дренажные системы, трубы для транспортировки химикатов
- ПВХ: Садовые шланги, гибкие трубки, низконапорное орошение, соединения для оборудования бассейна
Электрические:
- НПВХ: Жесткие трубы для защиты кабелей, электропроводки, распределительные коробки
- ПВХ: Изоляция проводов, гибкая оболочка кабеля, изолента
Потребительские товары:
- НПВХ: Зубные фиксаторы, жесткая упаковка, каркасы уличной мебели
- ПВХ: надувные изделия, занавески для душа, искусственная кожа, медицинские трубки, игрушки
Автомобили:
- НПВХ: Ограниченное использование в жестких компонентах
- ПВХ: Покрытия приборной панели, дверные панели, изоляция кабелей, синтетическая обивка