پلی وینیل کلراید PVC
پلی وینیل کلراید PVC
در تولید PVC، از دو ماده خام اتیلن و کلر استفاده می شود. در اثر واکنش این دو ماده، اتیلن دی کلراید تشکیل می گردد که در اثر کراکینگ، مونومر وینیل کلراید ایجاد می شود و این رادیکال های آزاد به منظور تولید PVC به کار می روند. در تولید PVC از دو تکنیک عمده شامل پلیمریزاسیون سوسپانسیونی ملقب به PVC S و پلیمریزاسیون امولسیونی ملقب به PVC E استفاده می شود، اما در برخی موارد به روش های پلیمریزاسیون بالکی و محلولی نیز این عمل صورت می پذیرد. مواد اولیه در تولید PVC، شامل نفت خام، گاز طبیعی و سنگ نمک می باشد. اتلین محصول ابتدایی حاصل از کراکینگ نفتا است. از طرف دیگر، کلر نیز از فرایند کلروالکالی بر روی سنگ نمک ایجاد می شود. در این فرایند، سدیم هیدروکسید و هیدروژن به عنوان محصولات جانبی تولید می شود و به عنوان ماده خام در تولید مواد دیگر به کار می رود. ترکیب اتیلن و کلر، با بازده 43 تا 57 درصد وینیل کلراید تولید می کند. سپس با استفاده از روش های متعدد پلیمریزاسیون، VC به PVC تبدیل می شود. پودری سفید رنگ و بدون بو که با افزودن برخی مواد دیگر، برای مصارف بعدی مخلوط می شود.
آنچه در ادامه خواهید خواند...
از جمله خواص فیزیکی و شیمیایی این پلیمر، دمای ذوب 100 تا 260 درجه سانتی گراد، دمای خمش گرمایی 92 درجه سانتی گراد و چگالی ویژه 1.35 تا 1.45 می باشد. از خواص مکانیکی آن نیز مقاومت کششی است که در نوع منعطف آن بین 6.9 تا 25 مگا پاسکال و در نوع سخت آن بین 34 تا 62 مگا پاسکال می باشد.
گریدهای مختلف پلی وینیل کلراید PVC
گریدهای مختلف پلی وینیل کلراید بر اساس سه نوع خاصیت جرم مولکولی، اندازه ذرات و تخلخل ذرات تعیین می شوند. در ادامه به بررسی هر یک از موارد ذکر شده پرداخته ایم:
جرم مولکولی
دمایی که پلیمریزاسیون در آن اتفاق می افتد، تعیین کننده میزان جرم مولکولی است. این دما بین 40 تا 70 درجه سانتی گراد است و هر اندازه که دما بالاتر باشد، میزان وزن مولکولی و طول زنجیرها کوتاه تر می شود.
اندازه ذرات
اندازه ذرات با توجه به میزان سورفکتانت اضافه شده به سلول واکنش و شرایط تلاطم در رکتور مشخص می شود.
تخلخل ذرات
تخلخل را می توان به عنوان یکی از خواص مؤثر و با اهمیت در کاربردهای نهایی دانست. برای مثال، پلاستی سایزر بایستی بتواند در ذرات PVC نفوذ کند. این خاصیت بر اساس دو عامل دما و افزودن سورفکتانت کنترل می گردد.
خواص مختلف پلی وینیل کلراید PVC
پلی وینیل کلراید در اثر نور و در دماهای نسبتا پایین (100 درجه سانتی گراد)، تخریب می شود و گاز هیدروژن کلرید آزاد می نماید. به همین خاطر، در طول فرایند و به منظور جلوگیری از تخریب، بایستی از تثبیت کننده های دمایی استفاده کرد. تخریب علاوه بر حضور نور و دمای پایین، می تواند بر اثر تماس با مولکول اکسیژن و در حضور یک باز در دماهای بالاتر نیز اتفاق افتد. PVC در دمای 50 درجه سانتی گراد و شرایط معمولی بی هوازی، هیچ گونه تغییری نمی کند، در واقع ماتریس پلیمری پایدار است و تخریب زیستی بر روی آن رخ نمی دهد.
PVC نوعی پلیمر آتاکتیک می باشد، به همین خاطر عملا غیر کریستالی است. گاها کریستاله شدن به صورت محلی رخ می دهد، اما هیچ گاه بیشتر از 10 الی 15 درصد نمی شود. دانسیته PVC معادل 1.38 گرم بر متر مکعب گزارش شده است. PVC شفاف است و در مقابل بخار تقریبا نفوذ پذیری دارد، این پلیمر در مقابل سایش نیز دارای مقاومت خوبی است و در دماهای پایین در برابر ضربه شکننده است.
خاصیت های شیمیایی
PVC پلاستیزه نشده می تواند تا دمای 60 درجه سانتی گراد، مقاومت ایده آلی در برابر اسیدها، بازها، روغن ها، الکل ها و هیدروکربن های آلیفاتیک داشته باشد. در مقابل، دارای حساسیت در برابر آروماتیک ها، هیدروکربن های کلرینه، استرها و کتون ها است. Flexible در مقابل شرایط اتمسفری و نور خورشید حساس است. پلی وینیل کلراید را می توان با رعایت موارد ایمنی، در ساخت ترکیباتی که با محصولات غذایی در ارتباط هستند، مورد استفاده قرار داد.
خاصیت های الکتریکی
PVC یک عایق خوب در مقابل الکتریسیته است که می تواند به عنوان ماده ایزولاتوری در برق و الکترونیک مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال، در ساخت کابل های برق، پلی وینیل کلراید به دلیل خاصیت عایق بودن، به عنوان پوشش بر روی سیم ها استفاده می شود. همچنین، این ماده دارای خواص مقاومتی خوبی نیز می باشد که می تواند در برابر حرارت و تغییرات آب و هوایی مقاومت نشان دهد.
خاصیت های گرمایی
PVC دمای انتقال شیشه ای بین 75 تا 80 درجه سانتی گراد دارد. برای مثال، PVC در دمای محیط به صورت سخت است و در دمای بیش تر از 90 درجه سانتی گراد همچون لاستیک است. همچنین این پلیمر در اثر گرمای شعله، گاز اسید کلروهیدریک آزاد می کند، اما خود را خاموش می کند.
فرآیند تولید پلی وینیل کلراید PVC
در ابتدا، مونومر را به همراه آغازگر پلیمریزاسیون و افزودنی های دیگر، به داخل یک راکتور فشار بالا وارد می کنند. محتویات داخل سلول واکنش، به منظور حفظ سوسپانسیون و اندازه ذرات یکنواخت رزین PVC، به صورت مداوم مخلوط می شوند. پلی وینیل کلراید سوسپانسیونی (S – PVC) دارای اندازه ذرات متوسط 100 تا 150 میکرومتر است. اندازه ذرات از 50 تا 250 میکرومتر متغیر است.گریدهای S – PVC در رفع دامنه وسیعی از نیازها همچون جذب بالای پلاستی سایزر برای محصولات Flexible یا چگالی بالای توده و جریان خوب پودر به منظور اکستروژن سخت، فرموله می شود.تولید الیاف را می توان دومین کاربرد PVC به حساب آورد که در تولید الیاف پشت فرش و زیلو، به عنوان جایگزین در الیاف سیزال و کنف در موکت و نخ های گونی، الیاف non – woven، پارچه لباس های عایق گرما و سرما به کار می رود.
این فرایند با استفاده از سورفکتانت، مونومرهای وینیل کراید را در آب پراکنده می کند. مونومرها در کلوئیدهای سورفکتانت گرفتار می شوند و فرایند پلیمریزاسیون با استفاده از آغازگرهای محلول در آب صورت می پذیرد. ذرات اولیه به شکل جامدهای کروی با سطح صاف هستند که در نهایت به شکل توده های بی قاعده در کنار یکدیگر جمع می شوند. عموما اندازه متوسط این توده ها بین 40 تا 50 میکرومتر است و محدوده کلی اندازه ذرات بین 0.1 تا 100 میکرومتر متغیر می باشد.E – PVC امولسیون (رزین های PVC امولسیونی) دارای کاربردهای بسیار وسیعی از جمله استفاده در پوشش دهی می باشد.بیش ترین میزان تولید PVC در جهان (حدود 90 درصد) با استفاده از روش سوسپانسیونی است. روش امولسیونی پیوسته یا ناپیوسته می تواند حدود 7 درصد از تولید PVC را به خود اختصاص می دهد و فرایند بالکی نیز تقریبا 3 درصد ازسهم بازار را دارد.
انواع پلی وینیل کلراید PVC
انواع پلیمر PVC بر اساس پارامتری به نام K معرفی می شوند. این پارامتر، یک معیار برای رزین PVC معرفی شده و طول مولکول های پلیمری را وصف می کند. مقدار آن بین 35 تا 80 است. پلیمرهایی که دارای K پایین باشند، پردازش راحت تری دارند، با این حال خواص مناسبی ندارند. در عوض پلیمرهای با میزان بالاتر، پردازش سخت تر و خواص بهتری را دارند. گریدهای استاندارد به منظور فرایندهای ترموپلاستیکی، غالبا با روش سوسپانسیون تولید می شوند. مقادیر پایین K (بین 57 تا 60) در تولید فیلم های سخت و پروفیل های نازک و قالب گیری تزریقی به کار می رود و مقادیر بالای K (70 و بیش تر)، در ساخت لوله و واحدهای پروفیلی و محصولات منعطف استفاده می شود.
کاربردهای پلی وینیل کلراید PVC
PVC دارای انواع مختلف است که دامنه گسترده ای دارد، به همین خاطر در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله بیش ترین کاربردهای آن، در زیر بررسی شده است:
- PVC به دلیل خواص مناسب بسیاری که دارد، در سیستم های آبیاری زیر زمینی شهری و صنعتی، بسیار پر کاربرد است. تقریبا نیمی از تولید PVC در جهان، صرف ساخت انواع لوله ها می شود.
- PVC به دلیل خواص مناسب بسیاری که دارد، در سیستم های آبیاری زیر زمینی شهری و صنعتی، بسیار پر کاربرد است. تقریبا نیمی از تولید PVC در جهان، صرف ساخت انواع لوله ها می شود.
- دستکاری PVC می تواند سبب تولید نوعی چرم به نام رکسین شود. این چرم مصنوعی به دلیل ارزان تر بودن از لاتکس و چرم و لاستیک، مقاوم بودن در برابر مواد شیمیایی، ضد آب بودن و … در تولید کت، کفش، کیف، شلوار و لوازم داخلی منزل به کار برد.
- بطری هایی که با PVC تولید شده اند، در برابر مواد معدنی مضر، اسیدها و بازها مقاومت دارند. بنابراین می توان از بطری های PVC در نگهداری سرکه، روغن، شامپو، سس سالاد و مواد آرایشی بهداشتی استفاده کرد.
مزایای پلی وینیل کلراید PVC
- دسترسی راحت و قیمت نسبتا پایین
- تراکم بالا و سفت بودن که سبب مقاومت در برابر ضربه و تغییر شکل می شود.
- مقاومت کششی بسیار خوب
- مقاومت خوب در برابر ترکیبات
- شیمیایی و قلیایی.
PVC یک پلیمر صد در صد قابل بازیافت است. از پسماندهای این پلیمر در ساخت در و پنجره و لوله های فشرده انتقال فاضلاب در سیستم های خاص استفاده می شود. این لوله ها کاملا سازگار با شرایط محیط هستند و نصب راحتی نیز دارند. از دیگر خواص مورد توجه آن، مقاومت به خوردگی است. عمر متوسط لوله های PVC بیش از 100 سال است، این در حالیست که سایر لوله های مورد استفاده در سیستم های زیرزمینی، دارای عمر متوسط 47 سال می باشند.
معایب پلی وینیل کلراید PVC
- PVC پایداری گرمایی پایینی دارد، بنابراین به هنگام تولید نیازمند افزودنی هایی برای تثبیت پایداری در دماهای بالاتر می باشد.
- تولید گازهای مضر به هنگام ذوب شدن و سوختن
- PVC به هنگام سوختن، گازهای مضری همچون HCL را تولید می کند، این گاز برای سلامتی انسان مضر است. بنابراین توصیه می شود در مناطقی که احتمال آتش سوزی بالا باشد، بهتر است از PVC استفاده نشود.
ترکیبات آلی چه به صورت سنتزی باشند و چه طبیعی، به هنگام سوختن گازهای سمی آزاد می کنند. از جمله اصلی ترین گازهایی که به هنگام سوختن این ماده ایجاد می شود، کربن مونوکسید، کربن دی اکسید، هیدروژن کلرید و آب است. گاز سمی کلر، هرگز در سوختن این ماده آزاد نمی شود. همچنین احتمال آزاد شدن فسژن، تنها در مقیاس آزمایشگاهی و مقادیر کم است. در آتش سوزی های بزرگ PVC، هرگز فسژن شناسایی نشده است.
شرکت سالار شیمی
پلی وینیل کلراید یا PVC یکی از پرکاربردترین پلیمرهای جهان است. این ماده شفاف، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر ضربه، آتش، مواد شیمیایی و حتی اشعه UV است. به دلیل ویژگی های فوق، PVC در صنایع مختلف از جمله تولید سیم و کابل، تجهیزات ساختمانی، خودروسازی، الکترونیک و حتی محصولات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، قابلیت بازیافت و کم تر شدن هزینه تولید آن، از دیگر مزایای استفاده از PVC در محصولات صنعتی است. با این حال، به دلیل احتمال تولید گازهای خطرناک در فرآیند تولید و بازیافت، محیط زیست باید در حین تولید و استفاده از PVC مورد توجه قرار گیرد. در این مقاله سعی کردیم اطلاعات کاملی در مورد PVC را در اختیار شما علاقه مندان قرار دهیم. امیدواریم این مطلب برای شما مفید واقع گردد. برای خرید این محصول می توانید با مشاوران ما در مجموعه سالارشیمی در تماس باشید.
با سپاس از همراهی شما عزیزان
