PVC چیست ؟

PVC یا پی وی سی یکی از اعضای خانواده پلیمرها و کوپلیمرها است که تمام آنها دارای گروه مشترک وینیل (-CH2-CH) هستند. این پلیمر ترموپلاستیک در دو نوع سخت و انعطاف­ پذیر ساخته می شود. امروزه یکی از ارزشمند ترین و پرکاربرد ترین محصولات صنعت پتروشیمی محسوب می‌ شود و موارد مصرف آن نامحدود است.

PVC به دلیل قیمت مناسب و کاربری آسان، در صنعت ساختمان‌ سازی کاربرد فراوانی دارد. امروزه پی‌ وی‌ سی در ساختمان‌ سازی، جایگزین مناسبی برای مواد سنتی از جمله چوب، سیمان و سفال شده است.

تاریخچه PVC

پلی وینیل کلراید به‌طور اتفاقی در دو موقعیت کوچک در قرن ۱۹ کشف شد. نخستین بار در سال ۱۸۳۵ به‌وسیله هنری ویکتور رگنالت و در ۱۸۷۲ به‌وسیله اوگن بومان. در هر دو موقعیت پلیمر زمانی آشکار شد که جامد سفید رنگ داخل فلاسک وینیل کلراید در معرض نور آفتاب قرار گرفت.

بیش از قرن بیستم، دو شیمیدان از شرکت گریشم الکترون آلمان تلاش کردند تا از پی‌ وی‌ سی در محصولات تجاری استفاده کنند، اما به دلیل بروز مشکلاتی در فرآیند تولید، سختی و شکنندگی پلیمر، تلاش‌ های آنان موفقیت‌ آمیز نبود. در سال 1926، والدو سیمون از طریق مخلوط کردن پی‌ وی‌ سی با افزودنی‌ های گوناگون توانست روشی برای نرم کردن این پلیمر پیدا کند و در نهایت به ماده انعطاف‌ پذیری رسید که مورد استفاده تجاری قرار گرفت.

پی وی سی چیست ؟

پی وی سی پلیمری متشکل از ۴۳ درصد هیدرو کربن و ۵۷ درصد کلر است و از پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید حاصل می شود، این مونومر از کلر دار شدن مستقیم اتیلن، با استفاده از کاتالیزور و سپس پیرولیز اتیلن دی کلرید حاصل در واحد شکست گرمایی خوراک بر پایه نفت یا هیدروکربن های گاز طبیعی نظیر اتان، پروپان یا بوتان بدست می آید.

لوله های U-PVC (یو پی وی سی) از طریق فرآیند فشاری و دمایی پودر خام PVC تولید می گردد. دو فرآیند اصلی که در تولید لوله پی وی سی استفاده می‌شود، عبارتند از اکستروژن برای تولید محصولات پیوسته نظیر لوله PVC، و قالب‌گیری برای محصولات مجزا نظیر اتصالات.

اکسترودر به عنوان قلب فرآیند تولید لوله PVC دارای یک سیلندر با المنت های حرارتی قابل کنترل است که در آن مارپیچ های دقیقی می چرخند.

تولید PVC

فرایند شیمیایی که برای ساخت PVC انجام می شود، شامل فرایند پلیمریزاسیون مونومرهای PVC است؛ در فرآیند پلیمریزاسیون، مولکول های مونومر به هم متصل شده و زنجیره های بلند پلیمری (ماکرومولکول) تشکیل می شوند. پلیمر PVC، از مونومر وینیل کلرید (Vinyl Chloride Monomer) ساخته شده است.

بعضی از مونومرها به صورت مواد شیمیایی در حالت گازی وجود دارند و ممکن است در تماس مستقیم با انسان، خطری جدی برای سلامتی محسوب شوند. بنابراین در هنگام استفاده از آنها، فرآیند، با رعایت کامل موارد ایمنی سلامت و حفاظت از محیط زیست انجام می گیرد.

از طرف دیگر، پلیمرهایی مانند PVC، که از پلیمریزه شدن واحدهای مونومر تولید می شوند، مواد شیمیایی جامد و پایداری هستند، بنابراین برای سلامت انسان خطری ندارد. واحدهای مونومر وینیل کلراید (VCM)، به صورت گازی شکل است اما معمولا تحت فشار به صورت مایع ذخیره می شود. مواد اولیه برای تولید PVC، اتیلن و کلر هستند.

فرآیند تولید پی‌وی‌سی

فرآیند تولید پلیمر پی وی سی در صنعت پتروشیمی انجام می شود. در پالایشگاه، پس از برش حرارتی نفتا یا گاز طبیعی، مواد اولیه مانند اتیلن و پروپیلن تولید می شود. نفتا یک هیدروکربن است که عمدتاً از پالایش نفت خام تأمین می شود.

کلرید اولیه برای تولید پی وی سی، از طریق الکترولیز نمک، به روش صنعتی تولید می شود؛ در این فرآیند، گاز کلر و هیدروژن تولید خواهد شد. در مرحله اول تولید PVC، اتیلن و کلر برای تولید یک ترکیب حد واسط ​​به نام اتیلن دی کلرید ترکیب می شوند؛ پس از آن به وینیل کلرید، که ماده اصلی ساخت PVC است، تبدیل می شود.

واکنش پلیمریزاسیون، مولکول های مونومر وینیل کلرید را به منظور ایجاد زنجیرهای PVC، به یکدیگر پیوند می دهد. PVC تولید شده در این روش به صورت پودر سفید رنگ است. این پودر سفید رنگ در صنعت تولید محصولات پی وی سی به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرد؛ این ماده با مواد شیمیایی دیگری (مطابق با فرمولاسیون مخصوص) ترکیب می شود.

مراحل فرآیند پلیمریزاسیون PVC

۱-مونومرهای وینیل کلراید همراه با آب و مواد افزودنی به داخل رآکتور وارد می شود. در راکتور، با انجام واکنش های شیمیایی، مولکول های اولیه مونومر به واحدهای پلیمری تبدیل می شوند. این مرحله به عنوان S-PVC معروف است.

۲- آغازگر واکنش یا کاتالیزور محلول در VCM به رآکتور وارد می شود. این مرحله تحت فشار و در دمای ۴۰-۶۰ درجه سانتیگراد انجام می شود و در این مرحله قطرات VCM به PVC تبدیل می شوند. مولکول های پلیمری PVC حاصل از این روش، در آب غوطه ور شده و به صورت ذرات مایع با قطر ۵۰ تا ۲۰۰ میکرومتر دیده می شود.

۳- در مرحله نهایی فرایند S-PVC، دوغاب (شامل مولکلوهای مونومر وینیل کلرایدی است که در واکنش پلیمریزاسیون شرکت نکرده اند) از راکتور پلیمریزاسیون تخلیه می شود و وارد چرخه واکنش می گردد. آب اضافی از طریق سانتریفیوژ حذف می شود و محصول تولید شده نهایی، یک جامد خشک است. در نهایت، PVC به شکل یک پودر سفید یا رزین تولید می شود که ماده ای غیر سمی، بی بو و بی اثر است. مهم تر از همه، VCM واکنش داده نشده به عنوان مواد خام قابل بازیافت است.

افزودنی های پی وی سی

• روان کننده ها
• نرم کننده (پلاستی سایزر)
• پایدار کننده حرارتی
• ایمپکت مدیفایر ( اصلاح کننده ضربه ای )
• کمک فرآیند پی وی سی 
• رنگدانه 
• روغن دی او پی و اپوکسی
• پارافین واکس
• اسید استئاریک
• تیتان
• پیگمنت
• استئارات کلسیم

تکنیک های شکل دادن پی‌وی‌سی

مخلوط کن‌های پودری: مخلوط کردن مواد مختلف توسط این مخلوط‌کننده‌ها انجام می‌گیرد. البته باید توجه کرد که در مخلوط کردن پایدارکننده‌ها، روان‌کننده‌ها، پیگمنت‌ها و… که باید مقدار آن‌ها نسبتاً کم باشد امکان ایجاد اشکالات عملی وجود دارد.

دستگاه‌های ژلیفیکاسیون: معمولاً از نوع ماشینهای تهیه ورقه می‌باشند.

دستگاه‌های فرم دادن: شامل یک یا چند پیچ مته‌ای گردان است.

کلندرها: جهت تهیه ورقه‌های طویل از کائوچو و ترموپلاستیک‌ها رزین نرم شده را بین دو یا چند سیلندر عبور می‌دهند.

شکل‌دادن در فشار کم: قالب‌گیری به‌وسیله فشار و انژکسیون بسیار سریع و برای تهیه اشیا قالب‌گیری شده با ابعاد کم و متوسط به کار می‌رود.

قالب‌گیری به روش تزریقی، اکستروژن و شکل ‌دادن حرارتی نیز از روش ‌های دیگر هستند.