انواع پی وی سی (PVC)

    پلیمرها در بسیاری از صنایع هم‌چون صنایع هوایی، نظامی، بسته‌بندی و… به‌دلیل مزایای قابل توجه مانند مقاومت و استحکام بیش‌تر، سبک بودن و قابلیت شکل‌دهی جایگزین فلزات شده‌اند. از جمله این پلیمرها می‌توان به پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌یورتان، پلی‌آمیدها، پلی‌اتر اتر کتون و پلی‌وینیل کلراید اشاره نمود.

    پلی‌وینیل کلراید با نام اختصاری PVC نوعی پلیمر ترمو پلاستیک است که به‌طور گسترده در جهان شناخته شده است. این پلیمر سالیانه در حدود 45 میلیون تن در جهان تولید می‌شود و پس از PE و PP، سومین پلیمر پرمصرف در جهان است. پی وی سی قدمت طولانی‌تری نسبت به اکثر پلاستیک‌ها دارد. در سال 1872 برای اولین بار سنتز شد و در سال 1920 توسط شرکت B.F. Goodrich ایالات متحده آمریکا ساخته و در دهه‌های 1940 و 1950 تجاری شد.

    در شکل زیر میزان کاربرد پلی‌وینیل کلراید در صنایع مختلف نشان داده شده است.

شکل 1. میزان کاربرد پلی‌وینیل کلراید در صنایع مختلف

    دمای نرم‌شدگی پلی‌وینیل کلراید ترموپلاستیک تقریباً 80 درجه سانتی‌گراد است. این ماده، سبک، مقاوم در برابر شعله، قوی و بادوام، دارای نفوذپذیری پایین به گاز و هوادهی خوب است و ویژگی‌های فیزیکی، آن را برای بسیاری از کاربردهای مختلف ایده‌آل می‌کند. هم‌چنین به‌دلیل مقاومت خوبی که در برابر جذب رطوبت دارد، در لوله‌های آب‌رسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پلیمر پرمصرف در دسته پلیمرهای ترموپلاستیک یا گرمانرم طبقه‌بندی می شود. پلیمرهای گرمانرم موادی هستند که می‌توانند تا نقطه ذوب خود گرم، خنک و شکل‌دهی شوند و قابلیت ذوب مجدد و شکل‌دهی دوباره را دارند.

    پلی‌وینیل کلراید در سه فرم سخت (UPVC) و پلاستیک انعطاف‌پذیر نرم (PVC) و پلی‌وینل کلراید آرایش‌یافته (OPVC) تولید می‌شود. PVC نرم یا قابل انعطاف، به‌علت اضافه کردن پلاستی‌سایزرهایی مانند فتالات‌ها (DOP)، نرم‌تر و قابل انعطاف‍‌تر از  UPVC است. پی وی سی انعطاف‌پذیر معمولاً در ساخت و ساز به‌عنوان عایق در سیم‌های برق و یا در کف خانه‌ها، بیمارستان‌ها، مدارس و مناطق دیگر که در آن محیط استریل یک اولویت است و در بعضی موارد به‌عنوان جایگزینی برای رابرها استفاده می‌شود. پی وی سی سخت برخلاف پی وی سی نرم، به‌دلیل عدم استفاده از انواع پلاستی‌سایزرها، بسیار سخت و غیرقابل انعطاف است. بنابراین در مقایسه با پلاستیک‌های دیگر، جایگزین مناسبی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند لوله، اتصالات و پروفیل‌های درب و پنجره جهت ساخت و ساز است.

    فرم دیگر پلی‌وینیل کلراید، OPVC یا پی وی سی آرایش‌یافته است که به‌دلیل آرایش‌یافتگی زنجیره‌های پلیمر در جهت مناسب، خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار بالاتری در مقایسه با UPVC و PVC از خود نشان می‌دهد. بنابراین با این ساختار، امکان تولید محصولات سبک‌تر با کیفیت بالاتر وجود دارد. نکته حایز اهمیت در مورد OPVCها مکانیزم افزایش خواص است. پی وی سی اساساً پلیمری آمورف است که در آن زنجیره‌های پلیمر به‌صورت تصادفی قرار می‌گیرند. این زنجیرها تحت شرایط خاصی از فشار، دما و نیروهای برشی وجود دارد. این آرایش‌یافتگی هم در جهت محور و هم در جهت حلقه، باعث بالا رفتن خواص مکانیکی هم‌چون استحکام ضربه‌ای می‌شود؛ به‌گونه‌ای که در مکانیزم شکنندگی لوله‌های OPVC، حالت پوسته پوسته شدن موجود در لوله‌های UPVC برطرف می‌شود.

شکل 2. مقایسه آرایش‌یافتگی در OPVC و UPVC

    در جدول زیر، مقایسه‌ای از خواص پی وی سی در دو فرم سخت و آرایش‌یافته آمده است. همان‌گونه که مشاهده می‌شود، با آرایش‌یافتگی PVC، خواص این پلیمر از نظر مقاومت در برابر کشش و خستگی، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه افزایش می‌یابد.

جدول 1. جدول مقایسه OPVC و UPVC

    لازم به ذکر است، تست خزش برای پلی‌وینیل کلراید آرایش‌یافته، نسبت به UPVC و HDPE افزایش یافته که طول عمر محصول را افزایش می‌دهد. هم‌چنین رفتار پی وی سی آرایش‌یافته، همان‌گونه که در نمودار تنش-کرنش مشاهده می‌شود، بسیار شبیه به رفتار فلز است.

شکل3. مقایسه نمودار تنش-کرنش پلی‌وینیل کلراید و پلاستیک‌های دیگر 

    از دیگر راه حل‌های موجود، به‌منظور بهبود خواص ضربه‌پذیری این دسته از پلیمرها، استفاده از افزودنی‌های مختلف یا آلیاژسازی آن با سایر پلیمرها جهت بهبود ضربه‌پذیری پی وی سی سخت است. به‌طور مثال، سازگاری خوب پی وی سی با آکریلو نیتریل بوتادین باعث بالا رفتن خواص ضربه PVC پس از آلیاژسازی می‌شود.

شکل 4. کاربرد پلی‌وینیل کلراید در لوله‌های آب‌رسانی PVC Pipe

    هم‌چنین شرکت آریا پلیمر پیشگام، با دستیابی به دانش فنی تولید نانوکامپوزیت‌های پی وی سی، موفق به افزایش خواص ضربه‌پذیری محصولات UPVC در لوله، اتصالات و پروفیل درب و پنجره‌ها شده است که در حال حاضر، تجاری‌سازی شده است. شکل زیر نمودارهای مربوط به تغییرات در خواص ضربه‌پذیری محصولات ذکرشده با استفاده از فناوری نانو را نشان می‌دهد.

شکل 5. نمودارهای مربوط به خواص مکانیکی نانو و پلی‌وینیل کلراید

    از دیگر روش‌های بهبود خواص ضربه‌پذیری محصولات UPVC، می‌توان به استفاده از پلاستی‌سایزرها اشاره نمود. تحقیقات نشان داده که افزودن پلاستی‌سایزر به پی وی سی، ضمن بهبود فرآیندپذیری محصولات، نرم‌تر شدن و افزایش انعطاف‌پذیری این ماده را منجر می‌شود؛ ولی متاسفانه از محدودیت‌های پلاستی‌سایزر در پی وی سی، می‌توان به مهاجرت پلاستی‌سایزر به سطح محصول اشاره نمود. این ویژگی پلاستی‌سایزر می‌تواند باعث از بین رفتن خواص ضربه‌پذیری و سایر خواص ظاهری هم‌چون سطح محصول در اثر تماس با هوا و آلودگی شود. از این‌رو است که در تولید محصولات UPVC هم‌چون لوله، استفاده از این افزودنی ممنوع گردیده است.

مرجع:

www.sizabantupipingsystems.com