پی وی سی چیست؟ معرفی گرید های مختلف بر اساس کاربرد

30 مرداد 1399 ساعت 12:56

پی وی سی یا پلی وینیل کلراید (PVC) از پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید حاصل می شود. مونومر وينيل‌كلرايد اولين بار در ابتداي قرن 19 ام و در آزمايشگاه يك دانشمند فرانسوي توليد شد، سپس در سال 1870 به پليمر تبديل شد. به دليل سختي و تخريب سريع اين ماده پي‌وي‌سي تا سال 1933 شانس تجاري شدن را پيدا نكرد. در اين سال دانشمند جواني به نام بي. اف. گودريچ در شهر آكرون آمريكا اين رزين را در دي‌بوتيل‌فتالات و تري‌كريسيل‌فسفات گرم حل كرد كه ماحصل آن پس از خنك شدن، يك فيلم لاستيكي با خواص خوب بود كه قابليت ذوب و خنك شدن مجدد را داشت. این پلیمر ک از خانواده پلاستیک های گرمانرم به حساب می آید در همین سال ها توسط شیمیدانی به نام والدوسن تجاری سازی شد اگر چه پی وی سی از قبل نیز شناخته شده بود اما والدوسون دریافت ک با افزودن برخی مواد (به طور مثال نرم کننده) به پی وی سی می توان محصولات گسترده ای از خیلی نرم تا خیلی سخت را تولید کرد در نتیجه اولین محصولات پی وی سی ک عایق های سیم و کابل بودند تولید و به بازار عرضه شد.پی وی سی با كشف نرم‌كننده  به خصوص در طول جنگ جهاني دوم و به دليل كمبود لاستيك ارزش تجاري پيدا كرد و پس از گذشت 45 تا 50 سال توليد سالانه پي‌وي‌سي چندين برابر شد و تبديل به يكي از بازارهاي اصلي گرديد.  امروزه پی وی سی از ارزشمندترین پلاستیک های گرما نرم به حساب می آید و از نظر میزان تولید سومین پلیمر بعد از پلی اتیلن و پلی پروپیلن می باشد.

پی وی سی به خصوص در ده های اخیر کاربرد وسیع در ساختمان سازی پیدا کرده است از جمله کاربرد های این پلاستیک می توان به لوله-اتصالات-انواع پروفیل-فیلم و ورق-شیلنگ-انواع دیوار پوش و کفپوش –قطعات الکتریکی و ... اشاره کرد.

با گسترش استفاده از پی وی سی این ماده در گرید های مختلفی تولید و به بازار عرضه شد( پی وی سی در ایران توسط چهار پتروشیمی بندر امام-آبادان-اروند و غدیر تولید و در بورس کالا عرضه می شود) .مقدار پي‌وي‌سي توليد شده در جهان در سال 2000 چيزي در حدود 20 میليون تن تخمين زده شده كه تقريبا 32% از آن يعني حدود 6.35 مليون تن متعلق به توليدكنندگان آمريكايي مي‌باشد. رزين پي‌وي‌سي از پليمريزاسيون مونومر وينيل‌كلرايد يا VCM (CH2=CHCl) با استفاده از راديكال آزاد و به شكل "سر به دم" به دست مي‌آيد. زنجيره ايده‌آل پي‌وي‌سي مانند پلي‌اتيلن يك زنجيره هيدروكربني است كه روي اتم‌هاي كربن به صورت يك در ميان اتم كلر نشسته است. (~CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2~) متاسفانه در حين پليمريزاسيون، زنجيرها شاخه شاخه مي‌شوند كه باعث ايجاد نقاط ضعيف و افزايش احتمال تخريب مي‌شود.

  • پي‌وي‌سي چگونه ساخته مي‌شود؟

روش‌هاي اصلي پليمريزاسيون VCM عبارتست از: سوسپانسيوني، امولسيوني و جرمي. پليمريزاسيون محلولي پي‌وي‌سي نيز در گذشته انجام مي‌شد اما ديگر مورد استفاده ندارد.

در پليمريزاسيون سوسپانسيوني، قطرات VCM كه حاوي كاتاليست راديكال‌هاي آزاد هستند، همراه با مواد معلق كننده براي مدت زماني خاص در آب مخلوط مي‌شوند تا پليمر به وزن مولكولي خاصي (كه با پارامتر K مي‌شناسيم) برسد. اين روش متداول‌ترين روش توليد پي‌وي‌سي به شمار مي‌رود و شكل ظاهري محصول نهايي شبيه به "پاپ كورن" است كه شكل نامنظمي دارد و همين عدم نظم شرايط بهتري براي جذب نرم‌كننده‌ها و افزودني‌ها و هم‌چنين تشكيل آميزه پودري بهتر را فراهم مي‌كند. در اكثر محصولات نرم و سخت پي‌وي‌سي كه با فرايندهاي غلطك راني (calendering)، تزريق (molding) و اكستروژن انجام مي‌شوند از پي‌وي‌سي سوسپانسيوني (S-PVC) استفاده مي‌شود. 

پليمريزاسيون امولسيوني يعني معلق سازي قطرات بسيار ريز مونومر وينيل كلرايد در آب با يك كاتاليست راديكال آزاد كه در آب محلول است. بسته به نوع صابون يا امولسيفاير مورد استفاده، شدت همزدن و دما، وزن مولكولي پليمر پي‌وي‌سي متفاوت خواهد بود. اندازه رزين‌ها در اين روش بسيار ريزتر از پي‌وي‌سي سوسپانسيوني است و سطحي صاف‌تر دارند كه باعث مي‌شود نرم كننده‌ها در دماي محيط جذب آن نشوند.

رزين‌هاي پي‌وي‌سي امولسيوني (E-PVC) گاهي "dispersion resin" يا "paste resin" رزين چسبي نيز خوانده مي‌شوند و براي ساخت پلاستي‌سول‌ها و اورگانوسول‌ها استفاده مي‌شوند.

پليمريزاسيون جرمي يا حجمي كه در يك راكتور دو مرحله‌اي انجام مي‌شود، تنها شامل مونومر وينيل‌كلرايد و كاتاليست است. راكتور مرحله اول كه داراي كندانسور برگشتي است، مونومر وينيل‌كلرايد را به هم مي‌زند تا به درصد تبديل 10 درصد برسد. سپس اين دوغاب كه شامل پليمر و مونومر است به يك راكتور افقي كه مجهز به مخلوط كن ريبوني با دور پايين است منتقل مي‌گردد. در اين مرحله پليمريزاسيون به اتمام رسيده و پودر خشك توليد مي‌شود. پي‌وي‌سي جرمي (M-PVC) از نظر اندازه ذرات، شكل و كاربرد (البته بيشتر پي‌وي‌سي سخت) مشابه با S-PVC است. تفاوت اصلي اين دو روش توليد در اختلاف دانسيته است كه در وزن مولكولي يا پارامتر K برابر، دانسيته توده‌اي پي‌وي‌سي جرمي بالاتر از پي‌وي‌سي سوسپانسيوني است.

پس از اتمام واكنش‌هاي فوق، مواد فرار از رزين پي‌وي‌سي خارج شده و به منظور خروج كامل مونومر وينيل‌كلرايد باقي مانده (مقدار مونومر باقي مانده بايد در حد PPM باشد.) خشك مي‌شود.

گرید های مختلف پی وی سی با یک حرف و شماره مشخص از یکدیگر جدا می شود حرف انگلیسی نشان دهنده فرآیندی است که پی وی سی توسط آن تولید شده است و عدد بعد از حرف نشان دهنده شاخاص K یا k-value  می باشد. به طور مثال S  نشان دهنده روش سوسپانسیون و E  نشان دهنده روش امولوسیون است . شاخص k از تقسیم جرم مولکولی بر یک عدد ثابت حاصل شده است و در واقع هر چه این عدد بالاتر باشد نشان دهنده بالا بودن جرم مولکولی می باشد. محدوده تغییرات وزن مولکولی از 39000 با گرانروی 51/0 و پارامتر K برابر 49 برای تولید قطعات تزریقی با ضخامت بسیار کم آغاز شده و تا وزن مولکولی 168000 و گرانروی 60/1 و پارامتر K برابر 91 می‌باشد.

برای آنکه مشخص شود چه نوع پی وی سی برای چه کاربرد و محصولی مناسب است باید به شخص K توجه کرد در واقع شاخص K نشان می دهد که چه گریدی برای چه فرآیند تولیدی و چه محصولی مناسب می باشد. در جدول شماره 1 گرید های مناسب برای محصولات متداول پی وی سی پیشنهاد شده است. قابل ذکر است ک این جدول یک راهنمای کلی می باشد و با توجه به نوع تولید و فرآیند و فرمولاسیون می توان از گرید های متفاوت یا ترکیب چند گرید استفاده کرد برای راهنمایی بیشتر می توانید با ثبت درخواست مشاوره از خدمات مشاوره سایت پلینو بهره مند شوید.

ثبت نظر


( نظر خود را درباره این مقاله ثبت نمایید )

طراحی سایت طراحی سایت