پلی وینیل کلراید (به طور متناوب: پلی (وینیل کلرید)، محاوره ای: وینیل یا پلی وینیل؛ به اختصار: PVC) . سومین پلیمر مصنوعی پلاستیکی در جهان (پس از پلی اتیلن و پلی پروپیلن) است.
وینیل کلرید (CH2=CHCl)، همچنین به عنوان کلرواتیلن شناخته می شود. اغلب از واکنش اتیلن با اکسیژن و کلرید هیدروژن بر روی یک کاتالیزور مس به دست می آید.
پی وی سی یا پلی وینیل کلراید در اشکال سخت (گاهی به اختصار RPVC) و انعطاف پذیر عرضه می شود. پی وی سی سخت در ساخت و ساز برای لوله ها، درها و پنجره ها استفاده می شود. همچنین در ساخت بطری های پلاستیکی، بسته بندی و کارت های بانکی یا عضویت استفاده می شود.
افزودن نرم کننده ها باعث می شود PVC نرم تر و انعطاف پذیرتر شود. این در لوله کشی، عایق کابل برق، کفپوش، علائم، صفحات گرامافون، محصولات بادی، و در جایگزین های لاستیک استفاده می شود. با پنبه یا کتان در تولید بوم استفاده می شود.
پلی وینیل کلراید یک جامد سفید و شکننده است. در کتون ها، حلال های کلردار، دی متیل فرمامید، محلول است.
با پلی وینیل کلراید بیشتر آشنا شوید
پلی وینیل کلراید (PVC) رایج ترین پلیمر مورد استفاده در پوشش منسوجات است. این پلیمر از پلیمریزاسیون رادیکال آزاد وینیل کلرید ساخته شده است.
این یک جامد سفت و سخت است که اگر به عنوان ماده پوششی برای منسوجات فنی استفاده شود، باید به یک فیلم انعطاف پذیر نرم تبدیل شود. و این به دلیل خاصیت قابل توجه PVC امکان پذیر است.
نکات مثبت
توانایی پلیمر پودری برای جذب مقادیر زیادی مایعات آلی غیرفرار، معروف به نرم کننده ها. PVC پلاستیکی شده یک لایه شفاف تشکیل می دهد. که مقاومت سایشی خوب و نفوذپذیری کم را نشان می دهد. این فیلم ممکن است رنگدانه شود یا با مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله پر شود تا محصولات رنگی با قابلیت اشتعال کم تولید شود.
پوششها در برابر اسیدها و قلیاها مقاوم هستند. اما حلالهای آلی میتوانند نرمکننده را استخراج کنند و پوششها را سفتتر و مستعد ترکخوردن کنند.
مزیب بزرگ
یک مزیت بزرگ پلیمر با اتم کلر نامتقارن دوقطبی بزرگ و استحکام دی الکتریک بالا آن است. این بدان معنی است که محصول پوشش داده شده ممکن است توسط هر دو روش جوشکاری فرکانس رادیویی و دی الکتریک به یکدیگر متصل شود. این عامل همراه با قیمت پایین آن، آن را برای ورقه های محافظ مانند برزنت ایده آل می کند. زیرا نفوذپذیری کم و خواص هوازدگی خوب آن را به محصولی بسیار مقرون به صرفه تبدیل می کند.
با این حال، در مورد پوششهای PVC، علیرغم نسبتهای عملکردی قیمت فوقالعاده پوششهای PVC در منسوجات فنی، علاقه فزایندهای به جایگزینهایی که حاوی کلر نیستند، به دلیل پذیرش زیستمحیطی آنها وجود دارد.
معایب
وینیل کلرید مونومر سرطان زا است و به دلیل وجود کلر در فرآیند بازیافت مشکلاتی وجود دارد. هیدروژن کلرید آزاد می شود و در شرایط نامساعد امکان تجمع دیوکسین وجود دارد.
پوششهای بدون کلر، به عنوان مثال پلیاکریلاتها و پلیاورتانها، قبلاً با موفقیت اعمال شدهاند. با این حال، پوششهای جایگزین جدید با ویژگیهای مشابه PVC نتوانستهاند کارایی اقتصادی PVC را به دست آورند.
از پلی وینیل کلرید برای ساخت لباس های ضد آب، لباس های صنعتی مقاوم در برابر روغن، گریس و مواد شیمیایی و کیسه های محکم استفاده می شود.
تست شده، موثر، مقرون به صرفه
وینیل عمدتاً از نمک – منبعی فراوان و ارزان – و اتیلن که از گاز طبیعی به دست میآید. محصولات وینیل نسبت به بسیاری از محصولات دیگر انرژی کمتری مصرف می کنند، انتشار کمتری تولید می کنند و انرژی بیشتری را ذخیره می کنند.
پی وی سی در تولید صدها محصولی که مصرف کنندگان در زندگی روزمره با آن ها مواجه می شوند و بسیاری دیگر که کمتر با آن ها مواجه می شوند. اما با این وجود در ساخت و ساز، الکترونیک، مراقبت های بهداشتی و سایر کاربردها مهم هستند. و استفاده می شوند.
پی وی سی به دلیل قیمت پایین و خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب در این موارد استفاده می شود. این به طور موثر در طیف گسترده ای از محصولات سخت و انعطاف پذیر ساخته می شود. PVC همچنین دارای مقاومت ذاتی در برابر شعله است.
ممکن است جایگزین هایی برای مواد PVC در دسترس باشد، اما اغلب مواد و فرآیندهای جایگزین آنقدر کارآمد نیستند یا هزینه های جایگزینی آن بالاست.
تاریخچه
وینیل یا پی وی سی در سال 1872 توسط شیمیدان آلمانی یوگن بومان پس از تحقیقات و آزمایشات طولانی سنتز شد.
این پلیمر به صورت یک جامد سفید در داخل یک فلاسک از وینیل کلرید ظاهر شد. که به مدت چهار هفته در قفسه ای دور از نور خورشید باقی مانده بود.
در اوایل قرن بیستم، شیمیدان روسی ایوان اوسترومیسلنسکی و فریتز کلاته از شرکت شیمیایی آلمانی Griesheim-Elektron هر دو تلاش کردند از PVC در محصولات تجاری استفاده کنند، اما مشکلات در پردازش پلیمر سخت و گاهی شکننده تلاش آنها را ناکام گذاشت.
والدو سمون و شرکت B.F. Goodrich در سال 1926 روشی را برای پلاستیک سازی PVC با ترکیب آن با مواد افزودنی مختلف، از جمله استفاده از دی بوتیل فتالات تا سال 1933، توسعه دادند.
تولید
همانطور که نشان داده شده است، پلی وینیل کلرید با پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلرید (VCM) تولید می شود.
حدود 80 درصد از تولید شامل پلیمریزاسیون سوسپانسیون است. پلیمریزاسیون امولسیونی حدود 12 درصد و پلیمریزاسیون حجیم 8 درصد است. پلیمریزاسیون سوسپانسیون ذراتی با قطر متوسط 100-180 میکرومتر تولید می کند. در حالی که پلیمریزاسیون امولسیونی ذرات بسیار کوچکتری با اندازه متوسط حدود 0.2 میکرومتر می دهد. VCM و آب به همراه یک آغازگر پلیمریزاسیون و سایر مواد افزودنی به راکتور وارد می شوند.
محتویات ظرف واکنش تحت فشار قرار می گیرد و به طور مداوم مخلوط می شود. تا سوسپانسیون حفظ شود و اندازه ذرات یکنواخت رزین PVC تضمین شود. واکنش گرمازا است و بنابراین نیاز به خنک شدن دارد. با کاهش حجم در طی واکنش (PVC چگالی تر از VCM است)، برای حفظ سوسپانسیون، آب به طور مداوم به مخلوط اضافه می شود.
PVC ممکن است از اتیلن ساخته شود که می تواند از نفتا یا اتان خام تولید شود.
ریزساختار
پلیمرها خطی و قوی هستند. مونومرها عمدتاً سر به دم مرتب شده اند، به این معنی که کلرید روی مراکز کربن متناوب قرار دارد. PVC عمدتاً دارای استریوشیمی آتاکتیک است، به این معنی که استریوشیمی نسبی مراکز کلرید تصادفی است. درجاتی از syndiotacticity زنجیره، چند درصد بلورینگی می دهد که بر خواص مواد تأثیرگذار است. حدود 57 درصد از جرم PVC را کلر تشکیل می دهد. وجود گروه های کلریدی به پلیمر خواص بسیار متفاوتی نسبت به مواد مرتبط ساختاری پلی اتیلن می دهد.[17] در 1.4 گرم بر سانتی متر مکعب، چگالی PVC نیز بالاتر از پلاستیک های مرتبط ساختاری مانند پلی اتیلن (0.88-0.96 گرم بر سانتی متر مکعب) و پلی متیل متاکریلات (1.18 گرم بر سانتی متر مکعب) است.
اطلاعات ایمنی
بسیاری از محصولات وینیل برای برآورده کردن الزامات ویژه تعیین شده توسط مقامات نظارتی یا سایر استانداردها تأیید شده اند. لوله پی وی سی برای تحویل آب آشامیدنی باید توسط NSF International تایید شود تا با مقررات ایمنی آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) مطابقت داشته باشد. محصولات پزشکی و تماس با غذا باید با مقررات سازمان غذا و داروی ایالات متحده مطابقت داشته باشند.
در حالی که برخی از محصولات جدید وینیل دارای بو هستند، مقدار کمی از ترکیبات آلی فرار (VOCs) ساطع شده به سرعت از طریق تهویه معمولی از بین میرود – در واقع، آزمایشها نشان دادهاند که بوی اولیه دیوارپوشهای وینیل بسیار سریعتر از بوهای اغلب رنگها از بین میرود. محصولات وینیل در استانداردهایی مانند FloorScore®، Green Label Plus و GRENGUARD می توانند الزامات VOC پایین را برآورده کنند.
وینیل با پلیمریزاسیون (به هم پیوستن) یک ماده شیمیایی به نام وینیل کلرید تولید می شود. مقررات به شدت سطوح وینیل کلرید را در محل کار و انتشار گازهای گلخانه ای از کارخانه های تولیدی محدود می کند. تولیدکنندگان تا حد ممکن کلرید وینیل را به پی وی سی تبدیل می کنند تا حداکثر استفاده از این ماده خام را داشته باشند، سپس بخار را برای جدا کردن کلرید وینیل باقیمانده استفاده می کنند تا سطح وینیل نهایی ناچیز باشد.