پی وی سی

پلی وینیل کلراید یا پی وی سی یکی از پرمصرف ترین پلیمر های مصنوعی بوده که از پلیمریزاسیون رادیکالی منومر وینیل کلراید به دست می آید . این پلیمر در حالت های سخت ، منعطف ، کوپلیمر ، فومی وغیره وجود دارد .

پی وی سی یا پلی‌وینیل کلراید در هر کدام از این حالت ها به دلیل خواص مطلوب ، قیمت ارزان ، سبکی و تنوع در روش های شکل دهی کاربرد های متنوع وگسترده ای دارد . پلی‌وینیل کلراید سخت برای چارچوبهای درب و پنجره ، کارت های اعتباری ، لوله های آب رسانی ، کف پوش هاو نظایر آن . پلی‌وینیل کلراید نرم برای روکش سیم های برق ، روکش صندلی ها کیفو کفش و کاربرد های مشابه به کار میرود .

با توجه به وجود اتم کلر در ساختار مولکولی پی وی سی این پلیمر نسبتا قطبی می باشد . در ضمن از ویژگی های قابل توجه پلی‌وینیل کلراید میتوان به خواص الکتریکی مناسب ، مقاومت شیمیایی خوب ومقاومت در مقابل شعله وری مناسب آن نیز اشاره کرد .بیش از نیمی از پلی‌وینیل کلراید تولید شده به دلیل ویژگی کاربردی بسیار مطلوب نظیر سبکی ، سادگی استفاده و قیمت ارزان در ساختمان سازی به کار میرود .

 

در این میان مصرف پی وی سی برای لوله واتصالات نیز سهم قابل توجهی را به خود اختصاص داده تا جایی که سال 2006 میلادی مصرف جهانی پی وی سی برای لوله واتصالات به 19 میلیون تن رسید .

پی وی سی به دلیل ساختار مولکولی خود به تنهایی پایداری حرارتی مطلوبی نداشته و فرآیند پذیری آن مناسب نمی باشد . به همین دلیل در فرمولاسیون های پی وی سی ، همواره از پایدار کننده های حرارتی برای تاخیر دهی تخریب این پلیمر استفاده شود .

از خواص مهم پلی‌وینیل کلراید میتوان به درصد تبلورو دمای انتقال شیشه ای آن اشاره کرد که با دمای پلیمریزاسیون رابطه دارد .

اگر بخوایم درباره تاریخچه پی وی سی حرف بزنیم باید به سال 1835 برگردیم که رنو منومر وینیل کلراید را در آزمایشگاه لی بیگ کشف کرد . اما به دلیل برخی از مشکلات نظیر سمی بودن منومر وحساسیت حرارتی پلیمر آن ، سال ها طول کشید تا در نهایت در سال 1930 کوپلیمریزاسیون وینیل کلراید انجام شد . در نهایت پی وی سی تهیه شده را با نمک الکیلی پایدار کردند .

 

پلیمریزاسیون پی وی سی

منومر وینیل کلراید در دمای اتاق وفشار اتمسفری حالت گازی دارد ومیتواند به چهار روش پلیمریزاسیون سوسپانسیون سوسپانسیونی ، امولسیونی محلولی به پی وی سی تبدیل میشود .

در هر چهار روش پلیمریزاسیون با یک رادیکال آزاد که از تجزیه ی حرارتی آغازگر هایی مثل پراکسید ها پرسولفات بدست آمده ، شروع میشود .

 

اگر فرمول منومر پلی‌وینیل کلراید را نگاه کنید متوجه انتقال زنجیره به منومر در پلی‌وینیل کلراید ، عمدتا به صورت انتقال مرکز فعال یک زنجیره پلیمری به منومر ، مستقیما از طریق حذف یک اتم کلر یا هیدروژن منومر کلراید در نظر گرفته میشودو نقش تعیین کننده ای در کنترل وزن مولکولی پلی‌وینیل کلراید دارد .

 

منومر وینیل کلراید در دمای اتاق وفشار اتمسفری حالت گازی دارد .

 

پلیمریزاسیون سوسپانسیونی پلی‌وینیل کلراید بیش از سه روش دیگر کاربرد دارد تا جایی که حدود 90 درصد رزین پی وی سی تولیدی (هم به صورت هموپلیمر وهم به صورت کوپلیمر) از این روش به دست می آید . در این روش قصعات منومر به کمک عوامل سطح فعال ، در آب معلق شده وپلیمریزاسیون منومر در درون قطرات انجام میشود .

عوامل سطح فعال مذکور در آب محلول ودر منومر غیر محلول اند وقابلیت تجمع در سطح مشترک دو فاز را دارند وشروع کننده نیز در فاز آبی محلول است .

 

فرایند پلیمریزاسیون سوسپانسیونی به صورت ناپیوسته در یک راکتور از جنس فولاد زنگ نزن ویا دارای پوشش لعابی انجام می گیرد . همانگونه که ذکر شد ، واکنش در ذرات منومری معلق در آب انجام شده وبا پیشرفت واکنش وتشکیل پلیمر ، ذرات هم بزرگتر می شوند .

 

پلیمریزاسیون امولسیونی

روش کار در پلیمریزاسیون امولسیونی بسیار شبیه پلیمریزاسیون سوسپانسیونی است اما اندازه ذرات ومحل شروع واکنش این دو متفاوت است . در روش سوسپانسیونی ذرات بدست آمده بزرگتر از میکرون ودر امولسیونی کوچکتر از میکرون می باشد .

پلی‌وینیل کلراید به دلیل خواص فیزیکی ومکانیکی مناسب ، سبکی ، قیمت ارزان وسادگی مونتاژ قطعات ، در قسمت های مختلفی از ساختمان نظیر نمای ساختمان ، پروفیل درب وپنجره ، نرده های دیوار ، پوشش سقف وکف پوش بکار میرود .

 

مصرف پی وی سی یا پلی‌وینیل کلراید

در سال های 2002 و2006 مصرف سرانه متوسط جهانی پی وی سی به ترتیب در حدود 1/5 و3/4 کیلوگرم به ازای هر نفر محاسبه شده است . اما همانگونه که مشاهده میشود تفاوت مصرف سرانه در نقاط مختلف جهان بسیار فاحش می باشد .به عنوان مثال مصرف سرانه در سال 2002 در آمریکای شمالی ، اروپای غربی وژاپن حدود 20 کیلوگرم به ازای هر نفر گزارش شده است ومصرف سرانه در آسیا در حدود 4/2 کیلوگرم به ازای هر نفر بوده است .

در اروپای شرقی نیز بازار مصرف پی وی سی رو به گسترش است اما میزان مصرف سرانه در آن فاصله بسیار زیادی با اروپای غربی و سایر کشور های صنعتی پیشرفته دارد .

مصرف سرانه ایران هم از متوسط جهانی نیز کمتر بوده وپیش بینی میشود که با افزایش نرخ رشد اقتصادی کشور این عدد نیز افزایش پیدا کند .

 

مصرف در کاربرد های مختلف

لوله های پی وی سی می توانند به گونه ای فرموله شوند که به عنوان کاندویت سیم های برقو تلفن نیز مورد استفاده قرار گیرند . پروفیل های سخت عمدتا در صنعت ساختمان سازی شامل نمای ساختمان ، چارچوب دربو پنجره وناودان استفاده میشود . دلایل استفاده از پی وی سی در این کاربرد ها عمدتا شامل اشتغال پذیری بسیار پایین ، مقاومت آب وهوایی خوب ، دوام ومقاومت نسبت به حمله حشرات وهمچنین آسانی نصب می باشد . استفاده از پروفیل پی وی سی به عنوان نمای ساختمان تقریبا به آمریکای شمالی که خانه از چوب ساخته میشوند ، منحصر می شود . در سایر نقاط  جهان به علت استفاده از سنگ های تزیینی ، وانواع کامپوزیت های معدنی ، استفاده از نمای پلی‌وینیل کلراید چندان معمول نیست . در اروپای غربی استفاده از چارچوب های پی وی سی برای درب وپنجره بلافاصله پس از جنگ جهانی دوم آغاز گردید . امروزه چارچوب های پی وی سی در اروپاو آمریکای شمالی به وفور استفاده شده و در سایر نقاط جهان نیز در حال گسترش می باشد .

فیلمو ورق های سخت ومنعطف پی وی سی عمدتا از طریق فرآیند شکل دهی کلندینگ تهیه شده وبه صورت اعمال شده بر روی یک زیرایند ویا بدون زیرایند مورد استفاده قرار میگیرد . کاربرد های متداول فیلمو ورق های پلی‌وینیل کلراید عمدتا شامل چرم مصنوعی ، کاغذ دیواری ،فیلم های بسته بندی ، روکش ظرف مخصوص نگهداری آب ، غشاهای مورد استفاده در صنعت ساختمان و روکش های قابل چاپ بر روی قطعات پلیمری می باشد .

در صنعت برق ومخابرات به مقدار قابل توجهی از روکشو عایق های پلی‌وینیل کلراید استفاده می شود . این امر بدلیل اینست که چنانچه پلی‌وینیل کلراید به طور صحیح فرموله گردد از خواص الکتریکی بسیار خوب ، به همراه عدم اشتعال پذیری و مقاومت محیطی بسیار خوب برخوردار خواهد بود . روکشو عایق های پلی‌وینیل کلراید استفاده میشود . این امر به دلیل اینست که چنانچه پلی‌وینیل کلراید به طور صحیح فرموله گردد از خواص الکتریکی بسیار خوب برخوردار خواهد بود . روکشو عایق پلی‌وینیل کلراید عمدتا برای سیم های فشار ضعیف ، سیم اتصال لوازم برقی ونیز کابل های مخابراتی استفاده میشود .

تقریبا یک سوم رزین های پی وی سی گرید پلاستی سل در صنعت کف پوش مورد استفاده قرار میگیرد . بازار های مهم دیگر این گرید به صنعت کاغذو نساجی نظیر کاغذ دیواری ، چرم مصنوعی ، چسب پشت فرش ماشینی وچادر های کمپینگ وتریلر ها متعلق می باشد .

در ضمن نرخ رشد مصرف پلی‌وینیل کلراید منعطف نیز کمتر از سرعت رشد پلی‌وینیل کلراید سخت می باشد .

بیش از نیمی از رزین پی وی سی بصورت پودر غیر کامپاند شده خریدو فروش می گردد . خریداران پودر رزین پی وی سی یا پلی‌وینیل کلراید شامل صنایع کامپاندسازی ونیز صنایع پایین دستی هستند که تجهیزات مربوط به کامپاند کردن را در کارخانه خود دارند . تولید کنندگان ورق وفیلم های کلندر تقریبا در تمام نقاط جهان ، رزین پلی‌وینیل کلراید  را به صورت کامپاند نشده گرفته ودر واحد های تولیدی خود کامپاند وسپس شکل دهی می کنند .

رزین های پی وی سی

رزین های پی وی سی تولیدی از روش پلیمریزاسیون توده ای

در این فرآیند ، رزین پی وی سی در محیطی عاری از آب تولید میگردد . گرچه در اغلب موارد اینگونه رزین های پی وی سی نیز نظیر پی وی سی های سوسپانسیونی مصرف میشوند اما برخی از صنایع پایین دست اختلافاتی  از نظر چگونگی فرآیند شکل دهی آنها گزارش کرده اند . میزان مصرف رزین پلی‌وینیل کلراید توده ای در حدود 900_800 هزار تن در سال برآورد می گردد که این میزان مصرف عمدتا بخاطر عرضه محدود آنها توسط تعدادی از شرکت های تولید کننده بوده وارتباطی به ویژگی های خاص آن دارد .

 

رزین های پی وی سی پراکنشی (دیسپرژن)

رزین های پی وی سی دیسپرژن برای فرموله کردن پلاستی سل و ارگانوسل مایع بکار می رود . مصرف این گرید در حدود 6/1 _ 5/1 میلیون تن ارزیابی میگردد .

این رزین به روش سوسپانسیونی تهیه شده اما اندازه ذرات آن بسیار ریز تر از نوع سوسپانسیونی می باشد . این نوع رزین معمولا در فرمولاسیون پلاستی سل ها بکار می رود .

رزین های پی وی سی کوپلیمر

این پلیمر در اصل کوپلیمر وینیل کلیریدو وینیل استات بوده که به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی تولید می گردد . میزان کومنومر وینیل در حدود 350_300 هزار تن در سال گزارش شده است . در صنعت پلی‌وینیل کلراید به این پلیمر بطور اختصاری کوپلیمر می گویند .

این رزین ها از طریق گرافت کردن رزین های اصلاح کننده ضربه به رزین پی وی سی یا رزین پلی‌وینیل کلراید در حین پلیمریزاسیون سوسپانسیونی بدست می آیند .