ПВХ эмульсионный E-PVC: свойства и применение

Эмульсионный ПВХ (E-PVC) - полный обзор

Что такое эмульсионный ПВХ?

Эмульсионный поливинилхлорид (E-PVC) - это тонкодисперсный порошкообразный полимер, получаемый эмульсионной полимеризацией винилхлорида в присутствии водорастворимых инициаторов и поверхностно-активных веществ (эмульгаторов). В отличие от суспензионного ПВХ (S-PVC), который имеет пористую структуру частиц размером 50-250 мкм, эмульсионный ПВХ состоит из мельчайших гладких сферических первичных частиц диаметром 0,1-2 мкм, которые агрегируются в частицы средним размером 40-50 мкм.

E-PVC составляет менее 5% мирового рынка ПВХ, однако занимает уникальную нишу благодаря своей способности образовывать стабильные пасты (пластизоли) при смешивании с пластификаторами. Эта особенность делает его незаменимым материалом для производства широкого спектра покрытий, искусственной кожи, перчаток и других изделий.

Как производят E-PVC?

Производство эмульсионного ПВХ осуществляется тремя основными технологическими процессами: периодической эмульсионной полимеризацией, непрерывной эмульсионной полимеризацией и микросуспензионной полимеризацией.

Периодическая эмульсионная полимеризация - классический метод, при котором винилхлорид диспергируется в воде с помощью эмульгаторов (например, алкилсульфонатов или алкилсульфатов). Мономер захватывается мицеллами мыла, а полимеризация инициируется водорастворимыми инициаторами, такими как персульфаты. Процесс требует примерно 1% эмульгатора. Получаемые первичные частицы имеют размер около 0,2 мкм.

Непрерывная эмульсионная полимеризация - требует большего количества эмульгатора (2,5-3,0%). Получаемый E-PVC имеет более широкий диапазон размеров частиц и обеспечивает более низкую вязкость пластизоля.

Микросуспензионная полимеризация - использует меньшее количество эмульгатора по сравнению с периодическим и непрерывным процессами и позволяет достичь значительно более низкой вязкости пластизолей.

После полимеризации полученный латекс сушат распылением, получая коммерческий порошок пастообразующей смолы. При смешивании с пластификатором агрегаты распадаются на первичные частицы, которые смачиваются и окружаются пластификатором, образуя стабильную текучую пасту.

Основные физико-химические характеристики

Эмульсионный ПВХ обладает рядом уникальных свойств, определяющих его применение.

Размер частиц - первичные частицы 0,1-2 мкм, агрегаты 40-50 мкм (диапазон 0,1-100 мкм). Частицы суспензионного ПВХ значительно крупнее - 50-250 мкм. Для пастообразующих марок ПВХ, получаемых эмульсионной или микросуспензионной полимеризацией, характерен диаметр частиц 0,3-2,5 мкм.

K-значение - характеризует молекулярную массу полимера. Коммерческие марки E-PVC варьируются от K-60 до K-80. Более низкие K-значения дают более низкую вязкость расплава и лучшую текучесть, более высокие - обеспечивают большую прочность на растяжение и термостойкость.

Плотность насыпная - может варьироваться в зависимости от марки, например, 0,320 г/см³ для SABIC PVC 701E или 0,560 г/см³ для Vinnolit® E 2169.

Термические свойства - E-PVC перерабатывается при относительно низких температурах, что является преимуществом для формования и нанесения покрытий, при этом сохраняется хорошая термическая стабильность в готовых изделиях. Пластизоли отверждаются (желатинизируются) при нагревании до 160-200 °C.

Химическая стойкость - эмульсионный ПВХ обладает хорошей химической стойкостью ко многим кислотам, основаниям и другим химическим агентам.

Антистатические свойства - остаточное количество эмульгаторов действует как внешняя смазка и придаёт E-PVC хорошие антистатические свойства в готовых изделиях.

Особенности переработки: пластизоли

Главная особенность E-PVC - способность образовывать пластизоли (пластично-вязкие полимерные пасты) при смешивании с пластификаторами. Пластизоли - это концентрированные дисперсии твёрдого порошкообразного полимера в пластификаторах, которые при нормальной температуре обладают высокой текучестью.

Ключевые характеристики пластизолей:

• Низкая начальная вязкость - обеспечивает лёгкость нанесения

• Стабильность при хранении - способность длительно (до нескольких месяцев) сохранять текучесть

• Регулируемая реология - возможность контроля вязкости под конкретные методы нанесения

• Низкая температура желатинизации - для некоторых марок

Для приготовления пластизолей E-PVC смешивают с пластификаторами (30-150% от массы полимера), а также добавляют наполнители, красители, термостабилизаторы и другие ингредиенты. Процесс приготовления осуществляется при температуре не выше 35 °C с обязательным вакуумированием для удаления воздуха и летучих веществ.

Методы переработки пластизолей включают: макание, заливку в формы, нанесение на подложки промазкой, напыление, экструзию с последующей желатинизацией при 120-200 °C.

Применение E-PVC

Благодаря способности образовывать стабильные пластизоли, эмульсионный ПВХ нашёл широкое применение в различных отраслях.

Искусственная кожа и текстильные покрытия - одно из ключевых применений. E-PVC используется для производства искусственной кожи для одежды, аксессуаров, обуви, мебели. Покрытия наносятся на ткани методами прямой или переводной печати, нанесения ракелем, обратного валика.

Напольные покрытия - производство винилового линолеума, плитки, ковровых покрытий. Пластизоли E-PVC обеспечивают износостойкость и долговечность.

Стеновые покрытия и обои - горячее тиснение обоев, производство моющихся обоев.

Защита автомобилей - антигравийные покрытия кузова, герметики. Марки E-PVC, такие как Vinnolit® E 70 CQ, специально разработаны для автомобильных покрытий днища.

Перчатки - производство медицинских, промышленных и хозяйственных перчаток.

Игрушки - надувные игрушки, мячи, игровые изделия.

Промышленные изделия - конвейерные ленты, уплотнители, герметики.

Медицинские изделия - медицинские устройства и изделия.

Кабельная изоляция - изоляция и оболочки кабелей.

Сравнение E-PVC с S-PVC

Крупнейшие страны-производители E-PVC

Мировой рынок эмульсионного ПВХ представлен ограниченным числом крупных производителей.

Крупнейшие компании-производители:

• Westlake Vinnolit (Германия) - один из мировых лидеров, марки Vinnolit® E серий

• SABIC (Саудовская Аравия) - марки SABIC® PVC 701E, 703E

• INEOS (Великобритания)

• Synthos S.A. (Польша) - марки Synthos E660, E680

• LG Chem (Южная Корея)

• Shin-Etsu Chemical (Япония)

• ChemChina (Китай)

• Karpatnaftokhim (Украина) - производит эмульсионный ПВХ

Регионы производства:

• Европа: Германия (Westlake Vinnolit), Польша (Synthos), Великобритания (INEOS)

• Азиатско-Тихоокеанский регион: Китай, Япония, Южная Корея

• Ближний Восток: Саудовская Аравия (SABIC)

В России эмульсионный ПВХ не производится в промышленных масштабах, потребности рынка покрываются импортом из Европы и Китая.

Заключение

Эмульсионный поливинилхлорид - это уникальный тип ПВХ, занимающий особую нишу на мировом рынке полимеров (менее 5% от общего объёма ПВХ). Благодаря сверхмалому размеру частиц и способности образовывать стабильные пластизоли, E-PVC является незаменимым материалом для производства искусственной кожи, напольных и стеновых покрытий, автомобильных защитных покрытий, перчаток и многих других изделий. В отличие от суспензионного ПВХ, который применяется в основном для жёстких конструкционных изделий, эмульсионный ПВХ ориентирован на производство эластичных покрытий и пастообразных композиций. Понимание особенностей производства, свойств и областей применения E-PVC помогает участникам рынка принимать обоснованные решения при закупках этого специализированного сырья.