پی وی سی PVC، یک رزین مصنوعی ساخته شده از پلیمریزاسیون وینیل کلرید است.
پس از پلی اتیلن در میان پلاستیک های تولید و مصرف، پی وی سی در طیف وسیعی از محصولات خانگی و صنعتی، از کت های بارانی و دوش ها و شیر آلات گرفته تا قاب پنجره ها و لوله کشی های داخلی استفاده می شود.
یک پلاستیک سبک و سفت و سخت در شکل خالص آن، همچنین به شکل انعطاف پذیر “پلاستیک شده” تولید می شود.
سالانه حدود 40 میلیون تن PVC تولید می شود.
ساختار
پی وی سی پلیمری متشکل از یک زنجیره کربن به کربن است که در آن هر کربن دیگر به یک اتم کلر و یک اتم هیدروژن متصل است.
فرایند در پی وی سی
PVC با قرار دادن وینیل کلرید در معرض ترکیبات بسیار واکنش پذیر به نام آغازگرهای رادیکال آزاد ساخته می شود.
تحت عمل آغازگرها، پیوند دوگانه در مونومرهای وینیل کلرید (مولکولهای تک واحدی) باز میشود. و یکی از پیوندهای منفرد حاصل برای پیوند دادن هزاران مونومر وینیل کلرید برای تشکیل واحدهای تکرارشونده پلیمرها (بزرگ) استفاده میشود.
تولید کنندگان
حدود نیمی از ظرفیت تولید پی وی سی جهان در چین است، علیرغم تعطیلی بسیاری از کارخانه های پی وی سی چین به دلیل رعایت مسائل مربوط به مقررات زیست محیطی و ظرفیت های ضعیف در مقیاس. بزرگترین تولیدکننده پی وی سی تا سال 2018 شین اتسو کمیکال ژاپن با سهم جهانی حدود 30 درصد است.
تاریخچه پی وی سی
پی وی سی توسط شیمیدان فرانسوی هنری ویکتور رگنو در سال 1835 و سپس توسط شیمیدان آلمانی یوگن بومان در سال 1872 تهیه شد. اما تا سال 1912 ثبت اختراع نشد.
زمانی که شیمیدان آلمانی دیگری به نام فردریش هاینریش آگوست کلاته از نور خورشید برای شروع پلیمریزاسیون وینیل کلراید استفاده کرد.
کاربرد تجاری
کاربرد تجاری پلاستیک در ابتدا به دلیل سختی شدید آن محدود بود. با این حال، در سال 1926، در حالی که تلاش می کرد PVC را در یک حلال با جوش بالا به منظور بدست آوردن. یک پلیمر غیراشباع که ممکن است لاستیک را به فلز متصل کند. هالوژن زدایی کند، Waldo Lunsbury Semon، که برای شرکت B.F. Goodrich در ایالات متحده کار می کرد. چیزی را تولید کرد که اکنون نامیده می شود.
PVC پلاستیکی شده کشف این محصول انعطاف پذیر و خنثی عامل موفقیت تجاری پلیمر بود. گودریچ با نام تجاری Koroseal، پلاستیک را به مهر و موم ضربهگیر، عایق سیم برق و محصولات پارچهای روکششده تبدیل کرد.
کاربرد در گذشته
یکی از شناخته شده ترین کاربردهای پلاستیک در سال 1930 آغاز شد، زمانی که اتحادیه کاربید و کربن (بعداً شرکت کاربید اتحادیه) وینیلیت را معرفی کرد. کوپلیمری از وینیل کلرید و وینیل استات که به ماده استاندارد گرامافون با پخش طولانی تبدیل شد.
پی وی سی خالص در صنایع ساختمانی کاربرد پیدا می کند. جایی که سختی، استحکام و مقاومت در برابر شعله آن در لوله ها، مجراها، سایدینگ، قاب پنجره ها و چارچوب درها مفید است. همچنین به صورت دمشی در بطری های شفاف قالب گیری می شود. به دلیل سفتی آن، باید در دمای بالای 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) اکسترود یا قالب گیری شود. دمایی که برای شروع تجزیه شیمیایی (به ویژه انتشار کلرید هیدروژن [HCl]) به اندازه کافی بالا است. تجزیه را می توان با افزودن تثبیت کننده ها که عمدتاً ترکیبات فلزاتی مانند کادمیوم، روی، قلع یا سرب هستند، کاهش داد.
به منظور دستیابی به محصولی که انعطاف پذیر باقی می ماند، به خصوص در دماهای پایین، بیشتر PVC را حرارت داده و با نرم کننده ها مخلوط می کنند. که گاهی اوقات در غلظت های بالای 50 درصد به آن اضافه می شود.
متداول ترین نرم کننده مورد استفاده ترکیب دی-2-اتیل هگزیل فتالات (DEHP) است که با نام دیوکتیل فتالات (DOP) نیز شناخته می شود. پی وی سی پلاستیکی شده به عنوان کاشی کف، شیلنگ باغ، روکش چرم مصنوعی و پرده دوش برای مصرف کنندگان آشنا است.
ذرات بسیار ریز PVC را میتوان بیش از مقداری که برای تولید PVC پلاستیکی استفاده میشود (به عنوان مثال 50 درصد یا بیشتر) در نرمکننده پخش کرد و این سوسپانسیون را میتوان تا زمانی که ذرات پلیمری حل شوند، گرم کرد. مایع حاصل که پلاستیزول نامیده می شود، حتی پس از سرد شدن نیز مایع باقی می ماند. اما پس از گرم شدن مجدد به ژل تبدیل می شود.
پلاستیزول ها را می توان با پخش کردن روی پارچه یا ریختن در قالب به محصولات تبدیل کرد. دستکشهای انعطافپذیر را میتوان با فرو بردن یک فرم دستشکل در پلاستیزول، و اشیای توخالی مانند کفشهای روفرشی را میتوان با ریختن پلاستیزول در قالب، ریختن مواد اضافی و جامد کردن مواد باقیمانده روی دیوارههای قالب ساخت.
پی وی سی از زمان ایجاد ارتباط بین مونومر وینیل کلرید و سرطان در سال 1973 مورد بحث و مناقشه بوده است. محیط بانان و حامیان سلامت نگرانی هایی را در مورد اثرات سوء احتمالی قرار گرفتن در معرض موادی مانند مونومر باقیمانده وینیل کلرید، کلرید هیدروژن، تثبیت کننده های آلی فلزی، مطرح کردند. و نرم کننده های فتالات. مقامات صنعت معتقدند که این مواد به دقت کنترل می شوند و به مقدار کمی از PVC آزاد می شوند که مضر بودن آنها ثابت نشده است.
پی وی سی سفت و سخت معمولاً به محصولات ساختاری بادوام مانند روکش پنجره ها و دیوارهای خانه تبدیل می شود که اغلب بازیافت نمی شوند. بطری ها و ظروف پی وی سی، با این حال، می توانند به محصولاتی مانند لوله زهکشی و مخروط های ترافیکی بازیافت شوند. کد بازیافت پی وی سی شماره 3 است.
سوالات متداول
آیا پی وی سی منبع اصلی دیوکسین است؟
به گفته EPA، دیوکسین از منابع زیادی تامین می شود. پی وی سی منبع بسیار کوچکی است، به قدری کوچک که سطوح دیوکسین در محیط اساساً بدون تغییر باقی می ماند، حتی اگر وینیل تولید نشود و هر روز در محصولات مهم استفاده نشود. سطح کلی دیوکسین در محیط زیست از سال 1987 تا کنون بیش از 90 درصد کاهش یافته است و در این مدت تولید و استفاده از وینیل بیش از سه برابر شده است.
در مورد فلزات سنگین چطور؟
تثبیت کننده ها برای روانکاری و کنترل یکپارچگی مواد در فرآیند تولید یا رنگ آمیزی به فرمولاسیون وینیل اضافه می شوند. این افزودنی ها معمولا بر اساس ترکیبات قلع، کلسیم، باریم و/یا روی هستند. آنها در مواد محکم نگه داشته می شوند. در ایالات متحده، سرب و کادمیوم تقریباً به طور کامل از محصولات مصرفی وینیل حذف شده اند.