POLYVINYLCHLORID: GESCHICHTE, STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Polyvinylchlorid ist ein Polymer, dessen industrielle Verwendung sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts zu entwickeln begann, unter anderem aufgrund seiner geringen Kosten, Haltbarkeit, Beständigkeit und seiner thermischen und elektrischen Isolierung. Dies hat es ihm ermöglicht, Metalle in zahlreichen Anwendungen und Anwendungen zu verdrängen.

Wie der Name schon sagt, besteht es aus der Wiederholung vieler Vinylchloridmonomere, die eine Polymerkette bilden. Sowohl Chlor- als auch Vinylatome wiederholen sich im Polymer n-mal, so dass es auch als Polyvinylchlorid (PVC) bezeichnet werden kann.

Darüber hinaus handelt es sich um eine formbare Verbindung, mit der zahlreiche Teile unterschiedlicher Formen und Größen hergestellt werden können. PVC ist vor allem aufgrund von Oxidation korrosionsbeständig. Daher besteht kein Risiko für die Exposition gegenüber der Umwelt.

Als negativer Punkt kann die Haltbarkeit von PVC die Ursache eines Problems sein, da die Ansammlung seiner Abfälle zur Umweltverschmutzung beitragen kann, die den Planeten seit mehreren Jahren so stark beeinflusst hat.

Geschichte von Polyvinylchlorid (PVC)

1838 entdeckte der französische Physiker und Chemiker Henry V. Regnault Polyvinylchlorid. Später setzte der deutsche Wissenschaftler Eugen Baumann (1872) eine Flasche Vinylchlorid dem Sonnenlicht aus und beobachtete das Auftreten eines festen weißen Materials: es war Polyvinylchlorid.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts versuchten der russische Wissenschaftler Ivan Ostromislansky und der deutsche Wissenschaftler Frank Klatte vom deutschen Chemieunternehmen Griesheim-Elektron, kommerzielle Anwendungen für Polyvinylchlorid zu finden. Sie waren frustriert, weil das Polymer manchmal starr und manchmal spröde war.

1926 gelang es Waldo Semon, einem Wissenschaftler der BF Goodrich Company in Akron, Ohio, einen flexiblen, wasserdichten und feuerfesten Kunststoff zu schaffen, der sich mit Metall verbinden kann. Dies war das Ziel des Unternehmens und es war die erste industrielle Verwendung von Polyvinylchlorid.

Die Herstellung des Polymers wurde während des Zweiten Weltkriegs intensiviert, da es zur Beschichtung der Verkabelung von Kriegsschiffen verwendet wurde.

Chemische Struktur

Das obere Bild zeigt die Polymerkette von Polyvinylchlorid. Die schwarzen Kugeln entsprechen den Kohlenstoffatomen, die weißen den Wasserstoffatomen und die grünen den Chloratomen.

Aus dieser Perspektive hat die Kette zwei Oberflächen: eine aus Chlor und eine aus Wasserstoff. Seine dreidimensionale Anordnung lässt sich am einfachsten anhand des Vinylchloridmonomers und der Art und Weise, wie es Bindungen mit anderen Monomeren zur Bildung der Kette eingeht, sichtbar machen:

Hier besteht eine Zeichenfolge aus n Einheiten, die in Klammern eingeschlossen sind. Das Cl-Atom zeigt aus der Ebene heraus (schwarzer Keil), obwohl es auch dahinter zeigen kann, wie bei den grünen Kugeln zu sehen ist. Die H-Atome sind nach unten ausgerichtet und können auf die gleiche Weise wie die Polymerstruktur gesehen werden.

Obwohl die Kette nur Einfachbindungen aufweist, können sie sich aufgrund der sterischen (räumlichen) Behinderung der Cl-Atome nicht frei drehen.

Warum? Weil sie sehr sperrig sind und nicht genug Platz haben, um sich in andere Richtungen zu drehen. Wenn sie dies tun würden, würden sie mit benachbarten H-Atomen "schlagen".

Eigenschaften

Fähigkeit, Feuer zu verzögern

Diese Eigenschaft ist auf das Vorhandensein von Chlor zurückzuführen. Die Zündtemperatur von PVC beträgt 455 ° C, daher ist die Gefahr des Brennens und des Auslösens eines Feuers gering.

Darüber hinaus ist die beim Verbrennen von PVC freigesetzte Wärme geringer, da sie von Polystyrol und Polyethylen, zwei der am häufigsten verwendeten Kunststoffe, erzeugt wird.

Haltbarkeit

Unter normalen Bedingungen ist der Faktor, der die Haltbarkeit eines Produkts am meisten beeinflusst, seine Oxidationsbeständigkeit.

PVC hat Chloratome, die an die Kohlenstoffe in seinen Ketten gebunden sind, wodurch es oxidationsbeständiger ist als Kunststoffe, deren Struktur nur Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthält.

Die von der Japan PVC Pipe & Fitting Association durchgeführte Untersuchung von PVC-Rohren, die seit 35 Jahren vergraben sind, ergab keine Verschlechterung dieser. Auch seine Festigkeit ist vergleichbar mit neuen PVC-Rohren.

Mechanische Stabilität

PVC ist ein chemisch stabiles Material, dessen Molekülstruktur und mechanische Festigkeit sich kaum ändern.

Es ist ein langkettiges viskoelastisches Material, das durch kontinuierliche Anwendung einer äußeren Kraft verformbar ist. Seine Verformung ist jedoch gering, da es eine Einschränkung seiner molekularen Mobilität darstellt.

Verarbeitung und Formbarkeit

Die Verarbeitung eines thermoplastischen Materials hängt von seiner Viskosität ab, wenn es geschmolzen oder geschmolzen wird. Unter diesen Bedingungen ist die Viskosität von PVC hoch, sein Verhalten ist wenig temperaturabhängig und es ist stabil. Aus diesem Grund können aus PVC große Produkte und variable Formen hergestellt werden.

Chemikalien- und Ölbeständigkeit

PVC ist beständig gegen Säuren, Laugen und fast alle anorganischen Verbindungen. PVC verformt oder löst sich in aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen und cyclischen Ethern, ist jedoch gegenüber anderen organischen Lösungsmitteln wie aliphatischen Kohlenwasserstoffen und halogenierten Kohlenwasserstoffen beständig. Auch die Beständigkeit gegen Öle und Fette ist gut.

Eigenschaften

Dichte

1,38 g / cm ³

Schmelzpunkt

Zwischen 100ºC und 260ºC.

Prozentsatz der Wasseraufnahme

0% in 24 Stunden

Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung kann sich PVC während seiner Herstellung mit Verbundzahlen vermischen.

Durch Variieren der in dieser Stufe verwendeten Weichmacher und Additive können dann verschiedene Arten von PVC mit einer Reihe von Eigenschaften erhalten werden, wie z. B. Flexibilität, Elastizität, Schlagfestigkeit und Verhinderung des Bakterienwachstums.

Anwendungen

PVC ist ein kostengünstiges und vielseitiges Material, das in den Bereichen Bauwesen, Gesundheitswesen, Elektronik, Automobile, Rohre, Beschichtungen, Blutbeutel, Kunststoffsonden, Kabelisolierung usw. verwendet wird.

Aufgrund seiner Festigkeit, Oxidations-, Feuchtigkeits- und Abriebfestigkeit wird es in vielen Bereichen der Konstruktion eingesetzt. PVC ist ideal für Verkleidungen, Fensterrahmen, Dächer und Zäune.

Es war besonders nützlich beim Bau von Rohren, da dieses Material keine Korrosion erfährt und seine Bruchrate nur 1% derjenigen von geschmolzenen Metallsystemen beträgt.

Widersteht Änderungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit und kann in der Verkabelung verwendet werden, aus der die Beschichtung besteht.

PVC wird zum Verpacken verschiedener Produkte wie Dragees, Kapseln und anderer medizinischer Gegenstände verwendet. Auch Blutbankbeutel bestehen aus transparentem PVC.

Da PVC erschwinglich, langlebig und wasserdicht ist, eignet es sich ideal für Regenmäntel, Stiefel und Duschvorhänge.

Verweise

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