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PVC塑料:聚氯乙烯(制造、特性、应用和环境问题)

PVC 塑料是第三大最常用的塑料聚合物类型,了解PVC聚氯乙烯塑料的特性。

PVC塑料:聚氯乙烯(制造、特性、应用和环境问题)

聚氯乙烯(PVC) 是一种流行的热塑性塑料,无味、固体、易碎且通常为白色。它目前被列为世界上使用最广泛的第三大塑料(仅次于聚乙烯和聚丙烯)。PVC 最常用于管道和排水应用,尽管它也以颗粒形式或粉末形式的树脂形式出售。

PVC的用途

PVC的使用在家庭建筑行业中占主导地位。它经常被用作金属管道(尤其是铜、镀锌钢或铸铁)的替代品或替代品,并且在许多腐蚀会影响功能并增加维护成本的应用中。除了住宅应用外,PVC 还经常用于市政、工业、军事和商业项目。

一般来说,PVC 比金属管更容易使用。可以使用简单的手动工具将其切割成所需的长度。配件和管道不必焊接。管道使用接头、溶剂水泥和特殊胶水连接。PVC 的另一个优点是,一些添加了增塑剂的产品更柔软、更灵活,而不是刚性,使它们更容易安装。PVC 还以柔性和刚性形式广泛用作电线和电缆等电气元件 的绝缘材料。

在医疗保健行业,PVC 可以以饲管、血袋、静脉 (IV) 袋、透析设备部件和许多其他物品的形式出现。应该注意的是,只有将邻苯二甲酸盐(生产柔性 PVC 和其他塑料的化学品)添加到 PVC 配方中时,此类应用才有可能。

常见的消费品,如雨衣、塑料袋、儿童玩具、信用卡、花园软管、门窗框和浴帘——仅举几例你可能会在自己家里找到的东西——也由 PVC 制成一种或另一种形式。

PVC是如何制成的

虽然塑料肯定是人造材料,但进入 PVC 的两种主要成分——盐和油——是有机的。要制造 PVC,您必须做的第一件事是将乙烯(一种天然气衍生物)与所谓的“原料”分离。在化学工业中,石油 是许多化学品(包括甲烷、丙烯和丁烷)的首选原料。(天然原料包括藻类,它是碳氢化合物燃料的常见原料,以及玉米和甘蔗,它们都是乙醇的替代原料。)

为了分离乙醇,液态石油在蒸汽炉中加热并置于极端压力下(称为热裂解的过程),以改变原料中化学物质的分子量。通过改变其分子量,可以识别、分离和收获乙烯。一旦完成,它就会冷却到液态。

该过程的下一部分涉及从海水中的盐中提取氯成分。通过将强电流通过盐水溶液(电解),一个额外的电子被添加到氯分子中,再次使它们能够被识别、分离和提取。

现在你有了主要的组件。

当乙烯和氯相遇时,它们产生的化学反应会产生二氯乙烷 (EDC)。EDC 经历第二次热裂解过程,进而产生氯乙烯单体 (VCM)。接下来,VCM 通过含有催化剂的反应器,使 VCM 分子连接在一起(聚合)。当 VCM 分子连接时,您会得到 PVC 树脂——所有乙烯基化合物的基础。

通过将树脂与不同配方的增塑剂、稳定剂和改性剂混合来获得定制的刚性、柔性或混合乙烯基化合物,以实现所需的性能,包括从颜色、质地和柔韧性到极端天气和紫外线条件下的耐用性等所有方面。

PVC的优点

PVC 是一种低成本的材料,重量轻、具有延展性,并且通常易于处理和安装。与其他类型的聚合物相比,其制造工艺不仅限于使用原油或天然气。(有人认为这使 PVC 成为一种“可持续塑料”,因为它不依赖于不可再生的能源形式。)

PVC 也很耐用,不受腐蚀或其他形式的降解的影响,因此可以长期储存。它的配方可以很容易地转换成不同的形式,用于各种行业和应用,这是一个明确的优势。PVC 还具有化学稳定性,这是 PVC 产品在具有不同类型化学品的环境中应用时的一个重要因素。这一特性保证了 PVC 在引入化学品时保持其性能而不会发生显着变化。其他优点包括:

  • 生物相容性
  • 清晰度和透明度
  • 抗化学应力开裂
  • 低热导率
  • 几乎不需要维护

作为一种热塑性塑料,PVC 可以回收并转化为适用于不同行业的新产品,尽管由于用于制造 PVC 的配方多种多样,这并不总是一个简单的过程。

PVC的缺点

PVC 可含有高达 57% 的氯。来自石油产品的碳也经常用于其制造。由于在制造过程中、暴露于火中或在垃圾填埋场分解时可能释放出的毒素,PVC 被一些医学研究人员和环保主义者称为“毒塑料”。

PVC 相关的健康问题尚未得到统计证实,然而,这些毒素与包括但不限于癌症、胎儿发育障碍、内分泌紊乱、哮喘和肺功能下降等疾病有关。虽然制造商指出 PVC 的高盐含量是天然且相对无害的,但科学表明,钠以及二恶英和邻苯二甲酸酯的释放实际上是 PVC 对环境和健康造成危害的潜在促成因素。

PVC塑料的未来

对 PVC 相关风险的担忧并促使研究使用甘蔗乙醇作为原料而不是石脑油(一种通过煤、页岩或石油干馏获得的易燃油)。正在对生物基增塑剂进行更多研究,目标是创造不含邻苯二甲酸盐的替代品。虽然这些实验仍处于初始阶段,但希望开发出更可持续的 PVC 形式,以减少在制造、使用和处置阶段对人类健康和环境的潜在负面影响。

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