پلی وینیل کلراید به انگلیسی: Polyvinyl chloride یا پی وی سی (PVC) نوعی پلاستیک بسیار پرکاربرد است. می توان گفت در شرایط حاضر یکی از ارزشمندترین محصولات صنعت پتروشیمی است که سالیانه حدود ۴۵ میلیون تن در جهان تولید میشود و پس از پلی اتیلن و پلی پروپیلن سومین پلیمر پرمصرف در جهان می باشد.
پلیمر پلی وینیل کلراید پرمصرف در دسته های ترموپلاستیک یا گرمانرم طبقه بندی میشود، پلیمرهای گرمانرم موادی هستند که می توانند تا نقطه ذوب خود گرم شوند، خنک و شکل دهی شوند و قابلیت ذوب مجدد و شکل دهی دوباره را دارا هستند.
به‌طور عمومی بیشتر از ۵۰٪ از پی وی سی ساخت بشر در صنعت ساختمان سازی مورد استفاده است.یکی از دلایل پرمصرف بودت این پلیمر ارزان بودن آن است و همچنین به سادگی سر هم‌بندی میشود. در سالهای اخیر پی وی سی جایگزین مواد ساختمان سازی سنتی نظیر چوب، سیمان و سفال در بسیاری از مناطق شده‌است.
با وجود ظهور یک ماده ایده ال در ساختمان سازی همچنان نگرانی در رابطه با هزینه پی وی سی برای محیط زیست طبیعی و سلامتی انسان وجود دارد.
تاریخچه PVC
پی وی سی قدمت طولانی تری نسبت به اکثر پلاستیک ها دارد. پلی وینیل کلراید به‌طور اتفاقی در دو موقعیت کوچک در قرن ۱۹ کشف شد. نخستین بار در سال ۱۸۳۵ به‌وسیله هنری ویکتور رگنالت و در ۱۸۷۲ به‌وسیله اوگن بومان. در هر دو موقعیت پلیمر زمانی آشکار شد که جامد سفید رنگ داخل فلاسک وینیل کلراید در معرض نور آفتاب قرار گرفت.
این پلیمر در اوایل دهه ۱۹۳۰ معرفی گردید که به واسطه قیمت رقابتی آن ، خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آن، توانایی فرآیند پذیری گسترده و قابل باز یافت بودن، به یک ماده بسیار متداول در تولید مصالح ساختمانی و صنعت ساختمان مبدل شد.
فرآوری پی وی سی
پلی وینیل کلراید از طریق پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید شکل می‌گیرد. تولید تجارتی قسمت اعظم پی وی سی عمدتاً از طریق بسپارش تعلیقی انجام میشود و از بسپارش‌های توده‌ای و امولسیونی به میزان کمتر و از بسپارش محلولی به ندرت استفاده میشود.
پلی وینیل کلراید از بلورینگی ناچیزی برخوردار بوده اما به علت زنجیرهای حجیم بسپار (نتیجه استخلاف بزرگ کلر) از استحکام و سختی برخوردار است. تی جی برای آن بالا و به میزان ۸۱ درجه سانتیگراد است، ولی میزان این تی جی آنقدر بالا نیست که فرایند با روش‌های گوناگون را دچار مشکل کند.
PVC در مقابل حرارت و نور نسبتاً ناپایدار بوده و کلرید هیدروژن از آن خارج میشود. این ماده اثرات زیان‌بخشی روی خواص اشیا دم دست (اجزای الکتریکی) علاوه بر اثرات فیزیولوژیکی بر جای می‌گذارد. پی وی سی پلاستیکی سخت است که به‌وسیله اضافه کردن روان‌کننده‌ها نرم و انعطاف‌پذیر میشود. بیشترین مورد استفاده آن فتالیت است.
پیش از قرن بیستم شیمیدان روسی ایوان استرا میسلنسکی و فریتز کلیت از کمپانی گریشم الکترون شیمی آلمان هر دو تلاش کردند تا پی وی سی را در محصولات تجاری به کار گیرند؛ اما مشکلات در فرایند، سختی و گاهی شکنندگی پلیمر تلاش‌های آنها را بی نتیجه می‌گذاشت.
در سال ۱۹۲۶ والدو سیمون از بی اف گودریچ روشی برای نرم کردن پی وی سی به‌وسیله مخلوط کردن آن با افزودنی‌های گوناگون توسعه داد. نتیجه ماده‌ای انعطاف‌پذیر بود که به سادگی در فرایندها شرکت می‌کرد و بزودی در استفاده‌های تجاری شایع شد.
کاربردهای پلی وینیل کلراید
سالانه مصرف پی وی سی در جهان به طور میانگین به میزان ۵ درصد افزایش پیدا میکند و بیش از ۵۰ درصد این پلیمر و مشتقات آن در صنعت ساختمان بکاربرده میشود. از لوله های انتقال فاضلاب , لوله آب شرب و دیگر قطعات برقی و تاسیساتی , روکش سیم‌های برق و مخابراتی , درب و پنجره و حتی تزئینات استفاده میشود و و نقش مهمی در بهداشت، حمل و نقل، بسته بندی و همچنین هنر و طراحی دارد.
از پی وی سی بعنوان پلاستیک سخت برای
- کارت‌های نوار مغناطیسی
- صفحات گرامافون
- سیستم لوله کشی
و کانال نیز استفاده میشود . همچنین با اضافه کردن افزودنی‌هایی که اصلی‌ترین آنها فتالیت است می‌توان PVC (پی وی سی) را نرمتر و قابل انعطاف‌تر کرد، آنگونه که امروزه در پوشاک و لوازم خانگی مانند پرده ، روکش مبل، ساخت شلنگ، لوله نرم و تاشو در کف‌سازی ساختمان‌ها و رویه بام‌ها و عایق سازی کابل‌های برق استفاده میشود.
امروزه این پلیمر یکی از مهم ترین مواد پتروشیمی است که در بسیاری از رشته‌های ساختمانی ، صنعت، کشاورزی و بسیاری از طرح‌های زیربنایی از آبرسانی و شهرسازی گرفته تا هواپیماسازی کاربردهای گسترده دارد.
دیگر موارد استفاده پلی وینیل کلراید
از کاربردهای دیگر PVC می‌توان به
- ساخت لوله‌های پزشکی
- نرده‌های وینیل، ساخت نرده و کفپوش‌ها
- قاب پنجره‌های UPVC
- صنایع بسته‌بندی گوشت، ظرف غذا، بسته‌بندی انعطاف‌پذیر
- تولید کیسه‌های خون
- کفپوش انعطاف‌پذیر، پانل وینیل، مخروط‌های ترافیکی
- انواع شلنگ و لوله‌های آب و… اشاره کرد.
کاربرد PVC و UPVC در ساخت لوله
بیشترین مصرف پلیمر PVC و UPVC در تولید لوله است .تقریباً نیمی از تمام پلاستیک‌های PVC و UPVC در تولید لوله‌ها با کاربری‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. لوله‌های پی وی سی بسیار قوی، سبک وزن و دارای سطح پایین واکنش‌پذیری هستند،
بنابراین از آنها در ساخت لوازم بهداشتی، سیم‌کشی در زیرزمین و سیستم توزیع آب استفاده میشود. لوله‌های آب پی وی سی مقاومت زیادی دارند و دچار پوسیدگی یا زنگ زدگی نمی‌شوند؛ با قاطعیت می توان گفت این پلیمر قابل اعتماد و مناسب برای استفاده در صنعت لوله‌کشی آب آشامیدنی می‌باشد.
دو گروه اصلی از رزین های PVC در دسترس می باشند
- رزین های سوسپانسیونی همو پلیمری
- رزین های پراکنشی
رزین های سوسپانسیونی بیش از 90 درصد کل بازار پی وی سی را به خود اختصاص می دهند . آنها به صورت پودرهای سفید شامل ذرات متخلخل زبر تولید می شوند. وقتی که با افزودنی‌ها مخلوط می شوند، رزین تعلیقی یا سوسپانسیونی به یک مخلوط یا آمیزه پودری تبدیل می شود.
رزین های سوسپانسیون را می توان، هم برای کاربردهایی که نیاز به نرم سازی و انعطاف پذیری ندارند به صورت رزین های صلب و سخت و، هم برای کاربردهایی که نرم کنندگی لازم دارند، به صورت رزین های انعطاف پذیر ف تولید کرد .
همه رزین‌های pvc، برای اینکه بدون تجزیه وتخریب و بی‌رنگ شدن پلیمر،فرایند شوند، به افزودن پایدار کننده های حرارتی در مخلوط آمیزه‌ی خود نیاز دارند.نرم کننده ها به منظور افزایش انعطاف پذیری کمپاند (آمیزه) به فرمولاسیون اضافه می شوند.
معایب و محدودیت‌های پی وی سی:
به وسیله حلال‌های قوی همانند هیدرو کربن‌های آروماتیک،استرها و حلال‌های کلردارشده شدیدا تحت حمله قرار می گیرد.
- توانایی تحمل گرمایی محدودی دارد.
- در اثر تخریب حرارتی پلیمر، هیدروکلریک اسید تولید می شود.
- به وسسیله ترکیبات گوگردی، لکه دار و رنگی می شود.
- دانسیته بالاتری نسبت به بسیاری از پلاستیک‌ها دارد.
