ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ ВЫТЯЖЕК ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА

Поливинилхлорид (ПВХ) - синтетический термопластичный полимер, продукт полимеризации винилхлорида.

ПВХ занимает одно из ведущих мест среди полимеров, выпускаемых мировой промышленностью. Одной их причин широкого применения ПВХ является то, что данный полимер подвергается разнообразному модифицированию.

Наибольшее распространение в промышленности получил суспензионный метод получения поливинилхлорида.

На базе этого полимера получают свыше 3000 видов материалов и изделий, которые используются для самых разнообразных целей. В настоящее время изделия их ПВХ применяются в автомобилестроении, медицине, строительстве. Они отличаются химической стабильностью, инертностью, огнестойкостью, износостойкостью, устойчивостью к коррозии, электроизоляционными свойствами и другими химическими и физико-механическими свойствами.

Пластические массы из ПВХ делятся на не содержащие и содержащие пластификаторы. Из не пластифицированного ПВХ изготавливаются трубы, листы, упаковочные и изоляционные пленки и другие изделия. Наиболее широко используются напорные трубы для холодного и горячего водоснабжения.

Потребность в использовании пластмассовых труб с каждым годом возрастает. Основными факторами широкого применения труб из полимеров является возможность получения изделий с широким диапазоном физико-механических и химических свойств. Полимерные трубы примерно в 10 раз легче металлических, не подвержены коррозии, практически отсутствуют отложения минеральных веществ [1, с. 14-15].

Современные пластические массы находят широкое применение в промышленности и в быту.

Линолеум – рулонный материал для покрытия полов. Он обладает высокими декоративными качествами, долговечностью и теплозащитными свойствами. Но в процессе эксплуатации, особенно новый,  линолеум выделяет вредные вещества и является наименее экологичным материалом для напольных покрытий.

В процессе эксплуатации изделий из полимерных материалов, даже при обычной температуре, систематически выделяются химические соединения, содержащиеся в них, загрязняя атмосферный воздух и другие, контактирующие с ними среды.

Вредность полимерных материалов зависит от количества мигрирующего мономера и вспомогательных веществ: катализаторов, инициаторов, растворителей, стабилизаторов, пластификаторов, красителей, пигментов и других добавок.

Для повышения физико-механических свойств изделий их ПВХ вводятся стабилизаторы, способствующие замедлять или предотвращать деструкцию.

Стабилизаторы – важнейшие компоненты, входящие в состав полимерных материалов и сохраняющие их определенные свойства. Стабилизаторы вводятся в полимерные материалы в очень незначительных количествах от 0,01 до 1 %. В связи со способностью стабилизаторов мигрировать на поверхность полимерных материалов и изделий из них определяется токсичность полимеров.

Стабилизаторы не вступают в химическое взаимодействие с полимером, поэтому они легко выщелачиваются в контактирующие среды. В качестве стабилизаторов используются соединения свинца, кальция, оловоорганические соединения и другие вещества [2, с. 172-173].

Особо токсичны металлосодержащие стабилизаторы: соли свинца, кадмия, олова, хрома. Безвредными стабилизаторами являются соли жирных кислот, содержащих кальций, магний, натрий.

В качестве наполнителей, улучшающих механические свойства полимеров,  вводят соли кальция (мел, мраморную муку) и другие вещества.

Химическая опасность веществ, мигрирующих из полимеров, зависит не только от их токсичности, но и от его количества. Возможность контакта с ними продолжается в течение всей жизни человека.

В процессе эксплуатации полимерных материалов происходит их старение, обусловленное протеканием реакций деструкции. Деструкция полимеров происходит под действием химических агентов, воды и под влиянием физических воздействий. Все эти процессы неизменно связаны с выделением из полимеров во внешнюю среду химических веществ – продуктов деструкции.

Наиболее удобной для определения мигрирующих из полимеров веществ, средой является дистиллированная вода.

В данной работе проводились исследования водных вытяжек из не пластифицированного ПВХ, линолеума и суспензионного ПВХ марки 6958 Ж.

Кольца водопроводных труб длиною 30 см и диаметром 5 см, линолеум размером 10х10 см и порошок суспензионного ПВХ выдерживались в дистиллированной воде от 1 до 10 суток при температурах 20 ⁰С и 60 ⁰С. В водных вытяжках определялись окисляемость, содержание кальция, свинца, цветность воды.

Определение окисляемости проводилось титриметрическим методом, основанным на перманганатометрическом окислении, находящихся в воде вос-становителей в кислой среде. Содержание кальция определялось комлексонометрическим методом с индикатором мурексидом в щелочной среде.

Определение количества свинца основано на измерении помутнения раствора, образованного при взаимодействии ионов свинца с бихроматом калия. Степень помутнения определялась фотоэлектроколориметрическим методом на фотоэлектроколориметре КФК-2.

Цветность определялась фотоэлектроколориметрическим методом, основанным на измерении оптической плотности на фотоэлектроколориметре КФК-2 и сравнении с хромо-кобальтовой шкалой цветности.

Результаты определения окисляемости в водных вытяжках представлены на рисунках 1-3.

Рисунок 1. Изменение окисляемости водных вытяжек из труб ПВХ в зависимости от времени и температуры выдержки

Рисунок 2. Изменение окисляемости водных вытяжек из линолеума в зависимости от времени и температуры выдержки

Рисунок 3. Изменение окисляемости водных вытяжек из суспензионного ПВХ в зависимости от времени и температуры выдержки

Результаты определения содержания кальция в водных вытяжках представлены на рисунках 4-6.

Рисунок 4. Изменение содержания кальция в водных вытяжках из труб ПВХ в зависимости от времени и температуры выдержки

Рисунок 5. Изменение содержания кальция в водных вытяжках из линолеума в зависимости от времени и температуры выдержки

Рисунок 6. Изменение содержания кальция в водных вытяжках из суспензионного ПВХ в зависимости от времени и температуры выдержки

Определение окисляемости в водных вытяжках показало, что с увеличением времени выдержки образцов в воде окисляемость увеличивается.

Такая же динамика миграции веществ их всех образцов ПВХ наблюдается и при повышении температуры от 20 ⁰С до 60 ⁰С. Наибольшее значение окисляемости до 12,8 мг О₂/дм³ установлено в водных вытяжках из линолеума при температуре 60 ⁰С. Увеличение окисляемости в водных вытяжках указывает на активное вымывание растворимых веществ с поверхностного слоя полимера.

Все исследуемые образцы из ПВХ в течение 10 суток постоянно выделяют в воду кальций. Повышение температуры от 20 ⁰С до 60 ⁰С увеличивает интенсивность выделения кальция в воду. При сравнении анализируемых образцов установлено, что наиболее интенсивно кальций выделяется в воду из суспензионного ПВХ. Максимальное содержание кальция наблюдается при температуре 60 ⁰С и времени выдержки 10 суток и достигает 8,7 ммоль/дм³. Кальций, как и другие стабилизаторы, не вступает в химическое взаимодействие с полимером, поэтому легко выделяется в воду.

Количество вымываемого водой свинца не изменяется с увеличением времени выдержки в воде и незначительно увеличивается при повышении температуры от 20 ⁰С до 60 ⁰С. Его значение составляет 0,05 мг/дм³ и 0,07 мг/дм³ в вытяжках из образцов линолеума, 0,06 мг/дм³ и 0,08 мг/дм³ из суспензионного ПВХ, 0,08 мг/дм³ и 0,09 мг/дм³. Содержание свинца в водных вытяжках исследуемых образцов незначительно и не представляет опасности для здоровья. Предельно-допустимая концентрация свинца в воде составляет 0,1 мг/дм³.

Цветность водных вытяжек практически остается постоянной в процессе всего времени выдержки.

Список литературы:

1. Володин, В.П. Экструзия пластмассовых труб и профилей. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2010. – 256 с.
2. Технология полимерных материалов. /А.Ф.Николаев, В.К.Крыжановский, В.В.Бурлов: под редакцией В.К.Крыжановского - СПб.: ЦОП «Профессия», 2008. – 544 с.