پلیوینیل کلراید (Polyvinyl Chloride – PVC) یکی از مهمترین پلیمرهای ترموپلاستیک در صنعت پلاستیک است PVC خالص یک ماده سفید، سخت و شکننده محسوب میشود. این پلیمر پس از پلیاتیلن (PE) و پلیپروپیلن (PP)، سومین پلیمر پرمصرف جهان است و سالانه حدود ۴۰ میلیون تن تولید PVC در صنایع مختلف انجام میشود. ساختار شیمیایی PVC به صورت (C₂H₃Cl)ₙ بوده و از طریق پلیمریزاسیون منومر وینیل کلراید (VCM) تولید میشود. درجه پلیمریزاسیون PVC معمولاً بین ۳۰۰ تا ۱۵۰۰ متغیر است. وجود حدود ۵۷ درصد وزنی کلر در ساختار پلیوینیل کلراید باعث کاهش وابستگی آن به منابع هیدروکربنی میشود.
مقدمه
PVC به دو نوع اصلی PVC سخت (Rigid PVC یا uPVC) و PVC نرم (Flexible PVC) تقسیم میشود. PVC سخت فاقد نرمکننده است و بهطور گسترده در صنایع ساختمانی، تولید لولههای PVC، پروفیلها و ورقهای ساختمانی استفاده میشود. در مقابل، PVC نرم با افزودن نرمکنندههای PVC به دست میآید و به دلیل انعطافپذیری بالا میتواند جایگزین مناسبی برای لاستیک باشد. از کاربردهای PVC نرم میتوان به لولهکشی، عایق کابل برق، چرم مصنوعی PVC، کفپوش PVC و شلنگهای صنعتی اشاره کرد.
پلیوینیل کلراید یک پلیمر ترموپلاست با پایداری حرارتی پایین است؛ بنابراین استفاده از افزودنیهای PVC برای بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی آن ضروری است. PVC خام در دماهای بالا دچار تخریب حرارتی شده و گاز HCl آزاد میکند. به همین دلیل، اصلاح PVC با افزودنیهایی مانند پایدارکننده حرارتی PVC، روانکنندهها، پرکنندهها، اصلاحکننده ضربه PVC، رنگدانهها و نرمکنندهها انجام میشود. این افزودنیها در فرآیند کامپاند PVC نقش کلیدی دارند.
رزین PVC بر اساس مقدار K (K-Value) طبقهبندی میشود که نشاندهنده وزن مولکولی و درجه پلیمریزاسیون است. PVC با K=57 دارای وزن مولکولی پایین بوده و در فیلمهای بستهبندی، ورقهای دمشی و قطعات تزریقی کاربرد دارد. PVC با K بین 70 تا 75 دارای استحکام مکانیکی بالاتر بوده. و در تولید لوله PVC، پروفیلهای ساختمانی، کابلهای برق و کفپوشهای صنعتی استفاده میشود. PVC امولسیونی نیز به صورت پلاستیسول PVC یا لاتکس PVC در پوششها، فیلمهای چندلایه و صنایع باتری به کار میرود.
مواد و روشها
2.1. مخلوطسازی خشک PVC
در روش Dry Blend یا مخلوطسازی خشک PVC، از میکسرهای دور بالا برای اختلاط یکنواخت رزین PVC و افزودنیهای پلیمری استفاده میشود. این روش در تولید کامپاند PVC بسیار رایج است.
2.2. مخلوطسازی با اکسترودر
در فرآیند اکستروژن PVC، مواد اولیه وارد اکسترودر شده، ذوب میشوند و پس از خنککاری به صورت گرانول PVC آماده فرآیندهای بعدی مانند تزریق پلاستیک یا قالبگیری دمشی میشوند.
افزودنیهای PVC
3.1. نرمکنندههای PVC
نرمکنندهها مهمترین افزودنی PVC نرم هستند. افزودن نرمکننده باعث افزایش انعطافپذیری، کاهش سختی و بهبود فرآیندپذیری PVC میشود.
3.1.1. نرمکنندههای اولیه
نرمکنندههای اولیه PVC مانند DOP پراکندگی بسیار خوبی در رزین PVC دارند و در تولید محصولات بسیار نرم مانند شلنگ، کابل برق و محصولات پزشکی استفاده میشوند.
3.1.2. نرمکنندههای ثانویه
نرمکنندههای ثانویه مانند واکس کلرینه پارافین (CPW) بیشتر برای کاهش قیمت کامپاند PVC به کار میروند و نقش اقتصادی مهمی در فرمولاسیون PVC دارند.
3.1.3. نرمکنندهها در کاربردهای پزشکی
در صنایع پزشکی، نرمکنندههای PVC پزشکی مانند DOP، TOTM، BTHC و DnDP برای تولید کیسه خون، ست سرم و لولههای پزشکی PVC استفاده میشوند.
3.2. پایدارکنندههای PVC
پایدارکنندههای حرارتی PVC و پایدارکنندههای نوری PVC برای جلوگیری از تخریب حرارتی و نوری پلیوینیل کلراید ضروری هستند.
3.3. پرکنندههای PVC
پرکنندههایی مانند کربنات کلسیم، TiO2، تالک و نانوپرکنندهها باعث کاهش قیمت و بهبود خواص مکانیکی PVC میشوند.
3.4. اصلاحکنندههای ضربه PVC
اصلاحکننده ضربه PVC مانند ABS و CPE باعث افزایش مقاومت ضربهای محصولات PVC سخت میشوند.
3.5. رنگدانههای PVC
رنگدانههای آلی و غیرآلی PVC باید دارای پایداری حرارتی، پخشپذیری مناسب و مقاومت نوری بالا باشند.
کاربردهای PVC
4.1. کاربرد PVC در لولهکشی
لولههای PVC به دلیل مقاومت شیمیایی، وزن کم و طول عمر بالا در سیستمهای لولهکشی صنعتی و ساختمانی کاربرد گسترده دارند.
4.2. کاربرد PVC در ساختمان
محصولات ساختمانی PVC شامل پروفیل درب و پنجره، کفپوش، سقف کاذب، عایق برق و پوششهای تزئینی است.
4.3. کاربرد PVC در پزشکی
PVC پزشکی به دلیل زیستسازگاری، دوام و قیمت مناسب در تجهیزات پزشکی مصرفی نقش کلیدی دارد.
نتیجهگیری
PVC به عنوان یکی از پرکاربردترین پلیمرهای صنعتی، با استفاده از افزودنیهای مناسب به مادهای مهندسیشده با کاربردهای گسترده در صنعت ساختمان، پزشکی، بستهبندی و برق تبدیل میشود. توسعه فرمولاسیونهای نوین PVC و افزودنیهای پیشرفته، آینده این صنعت را تضمین میکند.
بیشتر بخوانید: