پلی وینیل کلراید (PVC) چیست؟

پلی وینیل کلراید (PVC) یک پلیمر مصنوعی است که از خانواده وینیل‌ها مشتق شده و به عنوان سومین پلاستیک پرمصرف جهان شناخته می‌شود. این ماده با فرمول شیمیایی n(C2H3Cl)، به واسطه مجموعه‌ای از ویژگی‌های ممتاز از جمله قیمت اقتصادی، دوام بالا و تطبیق‌پذیری فوق‌العاده، در طیف وسیعی از صنایع کاربردهای گسترده‌ای یافته است. در این مقاله، قصد داریم با ارائه اطلاعاتی دقیق و جامع، شما را با ابعاد گوناگون این پلیمر آشنا نماییم؛ پس با ما همراه باشید.

PVC، از طریق فرآیند پیچیده پلیمریزاسیون تولید می‌شود. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد، از جمله پلیمریزاسیون تعلیقی، امولسیونی و توده‌ای که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را ارائه می‌دهند. در این فرآیند، افزودنی‌های گوناگونی نیز به پی وی سی خالص اضافه می‌شوند تا خواص آن را بهبود بخشند. نرم‌کننده‌ها، انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهند، در حالی که تثبیت‌کننده‌ها پایداری حرارتی آن را بهبود می‌بخشند؛ چرا که دمای ذوب پلی وینیل کلراید نسبتا پایین است. در بخش زیر، ساختار شیمیایی پلی وینیل کلراید را مشاهده می‌نمایید.

همانطور که گفتیم نام دیگر پلی وینیل کلراید، PVC بوده که تنها به یک شکل و یک کاربرد خاص محدود نمی‌شود. تنوع شگفت‌انگیز پی وی سی، آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای طیف وسیعی از کسب و کارها تبدیل کرده است. چگالی پلی وینیل کلراید در بازه 1.3 تا 1.45 گرم بر سانتی‌متر مکعب تعریف شده و بر اساس نوع مشتقات حاصله از آن، متفاوت خواهد بود. در ادامه، انواع اصلی این پلیمر محبوب را بررسی می‌نماییم.

PVC سخت، که با نام UPVC  یا PVC-U  نیز شناخته می‌شود، ماده‌ای است که فاقد نرم‌کننده (Plasticizers)‌ بوده و به همین دلیل، از سختی و استحکام بالایی برخوردار می‌باشد. لوله‌های آب و فاضلاب، پروفیل‌های درب و پنجره و روکش‌های دیوار، تنها بخشی از کاربردهای گسترده این پلیمر سخت به شمار می‌روند. به لطف طول عمر بالا و قابلیت بازیافت، استفاده از آن بسیار اقتصادی مقرون به صرفه بوده و با ملاحظات زیست‌محیطی نیز همخوانی دارد.

این نوع PVC با بهره‌مندی از برخی نرم‌کننده‌ها مانند فتالات‌ها (Phthalates) در فرآیند تولید خود، خاصیت کشسانی و انعطاف‌پذیری قابل توجهی پیدا می‌کند؛ به همین دلیل این موارد برای کاربردهایی همچون روکش کابل‌ها، شیلنگ‌ها، پارچه‌های مصنوعی و اسباب‌بازی‌ها بسیار مناسب می‌باشند. پی وی سی نرم، به دلیل دارا بودن قابلیت تطبیق با اشکال مختلف و ایجاد  سطوح نرم و راحت، در بسیاری از صنایع شناخته‌ شده، کاربرد دارد.

پی وی سی کلردار یا CPVC، نوع ویژه‌ای از پلی وینیل کلراید بوده که از طریق فرآیند کلرزنی رزین PVC به دست می‌آید. این فرآیند، مقاومت CPVC در برابر حرارت و مواد شیمیایی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. به همین جهت، این نوع پلیمر، به انتخابی مطمئن برای لوله‌کشی آب گرم، سیستم‌های اطفاء حریق  و کاربردهای  صنعتی تبدیل شده است که در معرض عوامل مخرب زیادی قرار دارند. ویژگی‌های منحصر به فرد متعدد، طول عمر و کارایی این ماده پلاستیکی را در موقعیت‌های سخت متضمن می‌شوند.

PVC، نه فقط به سبب قیمت مناسب، بلکه به خاطر مجموعه‌ای بی‌نظیر از خواص و ویژگی‌ها، به یکی از پرکاربردترین پلاستیک‌های جهان تبدیل شده است. همین مشخصات استثنایی هستند که تعیین‌کننده قیمت پلی وینیل کلراید در گریدهای مختلف و برای کاربردهای متنوع می‌باشند. در بخش زیر، به کاوش بیشتر در میان خواص این ماده فوق‌العاده خواهیم پرداخت.

• مشخصات فیزیکی

PVC به دلیل خواص فیزیکی برجسته‌اش که باعث استفاده گسترده از آن شده است، شناخته شده است. این ماده دارای استحکام و سختی فوق‌العاده‌ای است، از جمله مقاومت در برابر سایش و ضربه. علاوه بر این، ضریب اصطکاک پایینی دارد. PVC همچنین سبک است، اما ماده‌ای سخت است که برای اهداف ساخت‌وساز و حمل‌ونقل استفاده می‌شود.

• خواص شیمیایی

یکی از ویژگی‌های برجسته PVC مقاومت شیمیایی عالی آن است. این ماده در برابر طیف گسترده‌ای از مواد شیمیایی بدون تجربه تخریب بیش از حد مقاوم است، که آن را به بهترین ماده برای استفاده در کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی تبدیل می‌کند.

• خواص حرارتی

PVC دارای خواص حرارتی خوبی است، با دمای نرم‌شدگی عالی و رسانایی حرارتی پایین. این ویژگی‌ها به محصولات فرموله‌شده با PVC شکل ساختاری می‌دهند، بنابراین در هر دمایی استحکام و یکپارچگی خود را حفظ می‌کنند و آن‌ها را برای استفاده‌ه در محیط های داخلی و خارجی مناسب می کند.

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های پلی وینیل کلراید، مقاومت چشمگیر آن در برابر  طیف وسیعی از مواد شیمیایی است. پی وی سی به سختی تحت تاثیر اسیدها، بازها، روغن‌ها و حلال‌های مختلف قرار گرفته و در مقابل خوردگی و زنگ‌زدگی بسیار مقاوم می‌باشد. علاوه بر مقاومت شیمیایی، این ماده از مقاومت فیزیکی مناسبی نیز برخوردار است و می‌تواند در برابر ضربه و فشار تا حد زیادی از خود پایداری نشان دهد.

پلی وینیل کلراید، جدای از مقاومت فیزیکی و شیمیایی بی‌نظیر، خواص عایق الکتریکی و حرارتی قابل توجهی  نیز دارد. انواع این پلیمرها، جریان الکتریسیته را از خود عبور نداده و به عنوان یک عایق قابل اطمینان در سیم‌ها و کابل‌های برق به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. پی وی سی همچنین به عنوان یک بازدارنده حرارتی قدرتمند، در ساختمان‌ها به منظور جلوگیری از اتلاف انرژی به کار می‌رود.

یکی دیگر از خاصیت‌های کلیدی این پلیمر، دوام و طول عمر بالای آن محسوب می‌شود. PVC در برابر شرایط جوی مختلف از جمله نور خورشید، باران، برف و تغییرات دمایی، پایداری خوبی را ارائه داده و به راحتی دچار پوسیدگی، ترک‌خوردگی یا تغییر شکل نمی‌شود. این ثبات و مداومت، از پی وی سی، یک انتخاب همه چیزتمام در زمینه کاربردهای بلندمدت ساخته است.

پلی وینیل کلراید، به دلیل دارا بودن ویژگی‌های خاص، به عنوان ماده‌ای ضروری در بسیاری از حوزه‌های کاری و مصرفی کاربرد دارد. تطبیق‌پذیری بالای این پلاستیک باعث شده تا در هر زمینه‌ای، از ساختمان‌سازی و پزشکی گرفته تا الکترونیک و … ردپایی از خود به جا بگذارد. در این قسمت، کاربردهای شگفت‌انگیز این محصول در صنایع مختلف را مورد ارزیابی قرار داده و خواهیم دید که چگونه این ماده چند وجهی، نقش‌های متنوعی را ایفا می‌کند.

فعالان صنعت ساختمان‌سازی، بخشی از بزرگترین مصرف‌کنندگان پلی وینیل کلراید در جهان محسوب می‌شوند. لوله پلی وینیل کلراید به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، دوام بالا و نصب آسان، به  طور گسترده در سیستم‌های لوله‌کشی آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر لوله‌ها، امروزه پروفیل‌های در و پنجره UPVC نیز به خاطر عایق نمودن حرارت و صدا، نگهداری آسان و قیمت مناسب، جایگزین مصالح سنتی شده‌اند. کفپوش‌های پی وی سی نیز با تنوع طرح و رنگ، نظافت آسان و مقاومت در برابر رطوبت، به منظور استفاده در فضاهای مسکونی و تجاری طراحی شده‌اند. به این ترتیب، این ماده پلاستیکی، به عنصر جدایی‌ناپذیر ساختمان‌های مدرن تبدیل شده است.

در صنعت حساس پزشکی، بهداشت و ایمنی اهمیت فوق‌العاده‌ای دارند و پلی وینیل کلراید در این زمینه نقش مهمی را ایفا می‌کند. لوله‌های انتقال خون و مایعات IV، با توجه به انعطاف‌پذیری، سازگاری بیولوژیکی و قابلیت استریل شدن، انتخابی ایمن برای انتقال داروها و مایعات حیاتی به بدن بیماران به شمار می‌روند. دستکش‌های پزشکی PVC نیز به عنوان یک سد محافظتی موثر در برابر عوامل بیماری‌زا و آلودگی‌ها، در بازار موجود می‌باشند. به  طور  کلی،  این پلیمر با خواص بهداشتی و ایمنی خود، به ارتقای کیفیت خدمات درمانی   حفاظت از جان بیماران کمک شایانی می‌نماید.

در دنیای پیچیده الکترونیک، حفاظت از مدارها و جریان‌های الکتریکی در مقابل عوامل مخرب، اهمیت حیاتی دارد. پلی وینیل کلراید به عنوان عایق کابل‌ها و روکش سیم‌ها در این زمینه کارایی دارد. خاصیت نارسانایی پی وی سی از انتقال جریان به خارج از سیم‌ها جلوگیری به عمل آورده و از بروز اتصال  و خطرات ناشی از آن ممانعت  می‌کند. همچنین، روکش‌های ساخته شده از این مواد، از سیم‌ها در مواجهه با رطوبت، سایش و آسیب‌های  مکانیکی محافظت نموده و طول عمر آن‌ها را افزایش می‌دهد. بر این اساس، پی وی سی به عنوان پایه‌ اصلی انتقال ایمن و بدون مشکل جریان در تجهیزات الکترونیکی و شبکه‌های برق، عمل می‌کند.

کاربردهای PVC تنها به صنایع فوق‌الذکر محدود نشده و در حوزه بسته‌بندی و خودروسازی نیز  مزایای فراوانی را عرضه می‌دارد. در صنعت بسته‌بندی، فیلم‌های پی وی سی به دلیل شفافیت، منعطف بودن و قابلیت  چاپ‌پذیری،  برای بسته‌بندی مواد غذایی، دارویی و محصولات صنعتی به طور گسترده به کار می‌روند. در خودروسازی نیز، مشتقات و محصولات ساخته شده از این مواد در ساخت قطعات داخلی خودرو مانند روکش صندلی‌ها، پنل‌های درب و داشبورد استفاده می‌شوند. همچنین، لوله‌های پی وی سی در بعضی از سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک خودروها نیز کاربرد دارند.

PVC، با وجود تمام بحث‌ها و انتقادها، همچنان به عنوان یکی از محبوب‌ترین پلاستیک‌های جهان شناخته شده و دلیل اصلی این محبوبیت، مزایای بی‌شمار آن است. قیمت پایین پی وی سی در مقایسه با بسیاری از مواد جایگزین، به عنوان یک مزیت اقتصادی و مقرون به صرفه برای تولیدکنندگان به حساب می‌آید. مقاومت کم‌نظیر در برابر تهدیدات محیطی، به محصولات PVC عمر مفیدی طولانی بخشیده و عملکرد بی‌ نقص آنها را در گذر زمان، متضمن خواهد شد. علاوه بر این، قابلیت بازیافت‌پذیری این ماده، گامی مهم در جهت کاهش اثرات زیست‌محیطی این پلاستیک به شمار رفته و پتانسیل این پلیمر را برای چرخه عمر پایدارتر نشان می‌دهد.

در کنار مزایای قابل توجه، پلی وینیل کلراید معایبی نیز دارد که نمی‌توان از آن‌ها چشم‌پوشی کرد. سمی بودن بالقوه این ماده، به موجب استفاده از مواد شیمیایی خطرناک و انتشار گازهای سمی در هنگام سوختن، نگرانی‌هایی را برای سلامتی انسان و محیط زیست ایجاد کرده است. پایداری حرارتی پایین پی وی سی نیز یکی دیگر از محدودیت‌های آن می‌باشد، به طوری که در دماهای بالا به راحتی تجزیه شده و نوعی مواد مضر آزاد می‌نماید. این معایب، لزوم احتیاط در استفاده از مشتقات این ماده، توسعه روش‌های بازیافت موثرتر و جستجوی جایگزین‌های ایمن‌تر را بیش از پیش مطرح می‌سازد.