T1.4 PVC og blødgørere

Et kloakrør, en haveslange, et regnslag og en gulvbelægning kan alle være lavet af den samme plast, selv om nogle af dem er hårde og andre er bløde. Plasten hedder PVC, og forskellen ligger i nogle små molekyler, der bliver blandet ind i plasten.

Siden bygger på polære bindinger fra afsnit 3.3, forbrænding fra afsnit 6.3 og polyaddition fra siden Tema: Fossile brændstoffer og plast.

Et hvidt stof, som ingen kunne bruge

I 1872 fandt den tyske kemiker Eugen Baumann et hvidt, fast stof i en kolbe, hvor han havde gemt gassen chlorethen. Chlorethen kaldes også vinylchlorid, og molekylerne havde sat sig sammen ved en polyaddition:

n CH2=CHCl → [−CH2−CHCl−]n

Stoffet var polyvinylchlorid, PVC, og det var hårdt og skørt. Når det blev varmet op, begyndte det at gå i stykker, før det blev blødt nok til at kunne formes, og derfor lå det ubrugt hen i mere end 50 år.

I 1926 blandede den amerikanske kemiker Waldo Semon PVC med en olieagtig væske og fik en blød og bøjelig plast, som kunne bruges til regntøj og gardiner. Under 2. verdenskrig blev PVC brugt til at isolere elektriske kabler, og efter krigen kom PVC i alt fra gulve og rør til legetøj og grammofonplader. Derfor kalder mange stadig PVC for vinyl, fx når de taler om vinylplader.

Hård og blød PVC

I PVC sidder der et chloratom på hvert andet carbonatom i kæden. Bindingen mellem carbon og chlor er polær, som du kan se ud fra elektronegativiteterne i afsnit 3.3, så kæderne har små positive og negative ender, der tiltrækker hinanden. Kæderne holder derfor godt fast i hinanden, og ren PVC er hård og stiv. Kloakrør og vinduesrammer er lavet af hård PVC.

Skal PVC være blød, blander fabrikken små molekyler ind i plasten. De lægger sig mellem kæderne og skubber dem lidt fra hinanden, så kæderne ikke holder så godt fast i hinanden og lettere kan glide, og plasten bliver blød og bøjelig. De små molekyler kaldes blødgørere, og i en blød haveslange kan op mod en tredjedel af massen være blødgører.

Figur 1: I hård PVC ligger kæderne tæt og holder godt fast i hinanden. I blød PVC ligger blødgørerens små molekyler mellem kæderne og skubber dem fra hinanden.

Blødgørere er et eksempel på tilsætningsstoffer, og næsten al plast indeholder tilsætningsstoffer, så en plastgenstand er sjældent en ren polymer.

Tilsætningsstof Gør plasten Eksempel
blødgører blød og bøjelig phthalater i blød PVC
farvestof og pigment farvet titandioxid gør plast hvid
UV-stabilisator modstandsdygtig mod sollys i havemøbler og drivhusfolie
flammehæmmer sværere at antænde i elektronik og isolering
fyldstof billigere og stivere kridt

Blødgørere, der vandrer

De mest brugte blødgørere var i mange år stoffer, der kaldes phthalater. Blødgørerne er ikke bundet til kæderne med elektronparbindinger, så de kan langsomt vandre ud af plasten, fx over i mad eller ind i munden på et barn, der sutter på et stykke legetøj. Flere phthalater er hormonforstyrrende, hvilket betyder, at de kan påvirke kroppens egne hormoner.

Danmark forbød phthalater i legetøj til små børn i 1999, og siden 2020 må fire af de mest brugte phthalater i hele EU højst udgøre 0,1 % af plasten i de fleste ting, vi køber. I dag bruger fabrikkerne derfor andre blødgørere.

Når PVC brænder

Polyethen brænder ligesom en alkan og bliver til carbondioxid og vand. Når PVC brænder, bliver chloratomerne derimod til hydrogenchlorid, HCl. Skrevet for den enhed, der gentages i kæden, C2H3Cl, ser reaktionen sådan ud:

2 C2H3Cl + 5 O2 → 4 CO2 + 2 H2O + 2 HCl

Hydrogenchlorid er en syre, som du kender fra afsnit 7.1. Røgen fra en brand med PVC er derfor ætsende og farlig at indånde, og forbrændingsanlæg skal rense røgen, før den bliver lukket ud.

NoteKort sagt
  • PVC dannes ved en polyaddition af chlorethen, som også kaldes vinylchlorid.
  • Bindingen mellem carbon og chlor er polær, så kæderne i PVC holder godt fast i hinanden, og ren PVC er hård.
  • Blødgørere er små molekyler, der lægger sig mellem kæderne, så de lettere kan glide, og plasten bliver blød.
  • Blødgørere er tilsætningsstoffer, og de kan vandre ud af plasten, fordi de ikke er bundet til kæderne.
  • Flere phthalater er hormonforstyrrende og er derfor forbudt i legetøj.
  • Når PVC brænder, dannes der hydrogenchlorid.