پی وی سی چیست و چگونه تولید می شود؟

پی وی سی چیست و چگونه تولید می شود؟

فرآیندها

پلی وینیل کلراید (پی. وی. سی) به شکل تجارتی به وسیله مکانیسم رادیکال آزاد و به روش های چهارگانه: محلول”، توده”، امولسیون” و تعلیقی” تولید می شود .
نوع تجاری پی. وی. سی، پودری سپید رنگ بی شکل (آمورف)، و حاوی نزدیک به ۵ درصد بلور است. “Tg-دمای گذار شیشه ای” در این پلیمر، بین ۶۸ – ۱۰۵ درجه سانتی گراد و در بیشتر انواع تجاری، بین ۸۰ – ۸۵ درجه سانتی گراد است.
وزن مولکولی در بیشتر گونه های تجاری این پلیمر، بین ۵۰ – 120 هزار متغیر است. با افزایش وزن مولکولی و همزمان با افزایش “K-VALUE- عدد کا”، ویژگی های مکانیکی مانند استحکام کششی و پایداری در برابر پارگی نیز، افزوده می شود. به طور کلی، هرچه وزن مولکولی پلیمر بیشتر باشد؛ خواص فیزیکی آن دلخواه تر، گرانروی آن در حالت مذاب بیشتر، نقطه نرمی آن بالاتر، و حلالیت آن در حلال های آلی، کمتر است. به عبارت دیگر، رزین با وزن مولکولی اندک، دارای گرانروی مذاب کمتری است و این ویژگی، فرایند پذیری آن را بهبود می بخشد. بنابراین، وزن مولکولی در پی. وی. سی، تناسبی از ویژگی‌های مورد نظر و آسانی فرآیند پذیری به دست خواهد داد.
این پلیمر، در برابر اسید های ضعیف، قلیاهای ضعیف و قوی، الکل ها، هیدروکربن های آلیفاتیک و روغن ها مقاوم است و در ستن ها، استرها، بنزن و بنزین، متورم و یا حل می شود. در تماس با هیدروکربن های اروماتیک نیز، متورم می گردد.
پی. وی. سی نرم شده (با نرم کننده)، دارای مقاومت شیمیایی کمتر، نسبت به پی. وی. سی نرم نشده است. آزمایش و محاسبه نشان داده است، پارامتر حلالیت در این پلیمر، بین 7/9- 48/9 می باشد. مناسب ترین حلال های پی. وی. سی، سیکلوهگزانون و”T.H.F- تترا هیدرو فوران” است. ستن ها، هیدروکربن های هالوژنه و ترکیبات اروماتیک مانند نیتروبنزن و اتیلن دی کلراید نیز می توانند تا حدودی پی. وی. سی را در خود حل کنند.

فرآیند تعلیقی

در این روش، منومر به راکتور حاوی آب افزوده می شود و پس از همزدن، به قطره های ریز تبدیل می گردد. قطره ها به کمک “SUSPENDING AGENT- عامل تعلیق” که معمولاً یک ماده کلوئیدی محافظ مانند پلی وینیل الکل، ژلاتین، یا متیل سلولز است، پایدار می شوند. این ماده، پیش از منومر، به آب افزوده می شود. ماده ای که در منومر محلول باشد نیز، به عنوان آغازگر واکنش پلیمریزاسیون، مورد استفاده قرار می گیرد.
جرم مولکولی و همچنین توزیع اندازه ذرات در پلیمر به دست آمده، به وسیله نوع و مقدار عامل تعلیق و میزان همزدن، قابل کنترل است. اندازه ذرات، معمولاً بین 30-250 میکرون است و شکل ذرات، به نوع عامل تعلیق بستگی دارد. اگر عامل تعلیق از خانواده ژلاتین باشد، زنان با سطوح صاف به دست می آید. در این حالت، نسبت سطح به حجم، اندک، و جذب نرم کننده در دمای اتاق، ناچیز است؛ اما در صورتی که از کوپلیمر وینیل استات یا اسید مالئیک استفاده شود، پلیمر، ذرات متخلخل با شکل های نامنظم، نسبت سطح به حجم بسیار، و جذب زیاد نرم کننده در دمای اتاق خواهد بود.
ریزش آزاد رزین، به اندازه ذرات آن بستگی دارد. رزین های پودری با ذرات متوسط و درشت ،به آسانی ریزش می کنند.
رزین های تعلیقی در حرارت و فشار با نرم کننده و سایر مواد افزودنی مخلوط می شوند و به شکل های گوناگون، فرایند می پذیرند:
به شکل فیلم کلندری، در تولید پرده آویز گرمابه، رومیزی و سفره به کار می روند، یا به روش اکستروژن، در ساخت انواع پروفیل و یا عایق برای سیم و کابل مورد استفاده قرار می گیرند.
دستگاه هایی که در فرایند این نوع رزین کاربرد دارند (مخلوط کن با سرعت زیاد، بنبوری، کلندر، غلتک استوانه ای و اکسترودر)، از سویی توانایی کافی برای رساندن دمای آمیزه به دمای مورد نیاز فرآیند را دارند، و از سوی دیگر، نیروی لازم برای شکل‌دهی به آمیزه گرمانرم را تامین می کنند.
این نوع پی. وی. سی، با نشانه “S” شناخته می شود و کاربرد آن در صنایع کابل، کفش، شیلنگ و ورق های پی. وی. سی، بیش از دیگر صنایع است.

فرایند امولسیونی

در روش امولسیونی، آب،عامل امولسیون کننده محلول در آب، کاتالیزور و منومر، ضمن مخلوط شدن با یکدیگر، وارد واکنش می شوند و پلیمری که به دست می آید، دارای اندازه ذرات بین 2/0-2 میکرون است (در برخی موارد، اندازه ذرات بین 1/0-1 میکرون گزارش شده است). به دلیل ریز بودن ذرات، شماری از آنها به هم متصل می شوند و ذراتی جدید با اندازه های بین 100-30 میکرون پدید می آورند. این ذرات، به آسانی شکسته می شوند.
از آنجا که رزین های دیسپرسیون در محیط لاتکس را به روش امولسیون پلیمریزه می‌شوند، برای قابل استفاده کردن ذرات پلیمر، بایستی رزین را از فاز آبی جدا ساخت. به این منظور، لاتکس را با فشار نسبتاً زیاد در خشک کن پاششی، به قطره های ریز تبدیل می کنند؛ سپس به وسیله جریان هوای گرم، آب را خارج می سازند و رزین خشک که در کف خشک کن انباشته شده، به همراه جریان هوا به آسیاب رانده می شود. در آسیاب، توده رزین تشکیل شده در لاتکس یا خشک کن، خرد و کوچک می گردد.
چنانچه این رزین در محیطی با هوای خشک نگهداری شود، رطوبت پودر به کمتر از 1/0 درصد خواهد رسید. اندازه ذرات در رزین های وینیل نوع دیسپرسیون- در مقایسه با نوع تعلیقی- ریز تر است.
یادآوری می شود، همگن ساختن توزیع قطره‌های منومر در آب پیش از آغاز واکنش، و نیز محافظت از قطرها در حین پلیمریزاسیون، به وسیله ماده امولسیون کننده انجام می گیرد. به این منظور، از مواد قطبی یا یونی، به عنوان امولسیون کننده استفاده می شود (در این مورد، به طور معمول ترکیبات صابون دار به کار می روند). پس از تکمیل پلیمریزاسیون درصد ماده امولسیون کننده در پلیمر باقی می ماند، که قطبی بودن ذرات بر جای مانده، استفاده از این پلیمر در مصارف الکتریکی از جمله روکش کابل را ناممکن می سازد.به همین دلیل، برای مصارف اخیر، نوع تعلیقی مورد استفاده قرار می گیرد.
پس از رسیدن درجه پلیمریزاسیون به میزان مورد نظر، منومرهایی که در واکنش شرکت نداشته اند، از محیط خارج می گردند.
نشانه این نوع پی. وی. سی، حرف “E” است و برای تولید رزین های دیسپرسیون یارزین‌های تهیه پلاستی زول به کار می رود. برخی فراورده هایی که با استفاده از این نوع پی. وی. سی تولید می شوند، عبارتند از: پارچه های پوشش شده با فوم پی. وی. سی، دستکش، چرم مصنوعی، کاغذ دیواری و

کفپوش

رزین های دیسپرسیون، ریزش آزاد ندارند زیرا از دانه های بسیار ریز تشکیل شده اند. این رزین ها به نام های رزین “STIR-IN”، رزین “پلاستی زول” و رزین “ارگانوزول” شناخته می شوند.
در این بخش، به دو روش “توده ای” و “محلول” نیز اشاره می شود.
فرایند توده ای
پلیمراز سیون توده ای، بدون استفاده از آب، و در مجاورت کاتالیزورهایی مانند پراکسید های آلی و مواد شتاب دهنده و تنظیم کننده واکنش انجام می گیرد. پلیمری که به این روش تهیه می شود، مواد اضافی (عامل تعلیق، مواد امولسیون کننده) ندارد و خالص است. ذرات متخلخل در آن، از نظر اندازه، همانند ذرات فرایند تعلیق می باشند. این پلیمر، شفاف است و برای تولید انواع فرآورده های تزریقی، بادی و استروژن (مانند بطری و فیلم شفاف) به کار می رود.

فرایند محلول

مکانیسم پلیمریزاسیون محلول، همانند فرایند توده ایست؛ با این تفاوت که در این روش، از حلال هایی چون: بنزن، سیکلوهگزانون و بوتان نرمال استفاده می شود. پس از پایان واکنش، پلیمر را به وسیله فیلتر از حلال جدا می کنند و حلال را مورد بازیابی قرار می دهند. پلیمر تهیه شده به این روش، جرم مولکولی کمی دارد و برای تولید چسب، لاک و الیاف پی. وی. سی مورد استفاده قرار می گیرد.
با استفاده از روش هایی که به آنها اشاره شد، می توان کوپلیمر پی. وی. سی و یکی از منومرهای: وینیل استات، وینیلدین کلراید ،پروپیلین،استراسیدمالئیک و تولید نمود.