پلی وینیل کلراید (PVC)

یک قرن بی توجهی به یک کشف اتفاقی

پلی وینیل کلراید که با نام های پی وی سی (PVC)، وینیل، کلرواتین همو پلیمر، کلرواتیلن همو پلیمر نیز شناخته می¬شود، اولین بار درسال 1835 توسط فیزیکدان و شیمیدان فرانسوی هنری ویکتور ریگنالت (1810-1878) به طور اتفاقی کشف شد.
این ماده برای بیش از یک قرن اهمیت چندانی نداشت، تا در سال های (1931- 1926)، والدو سیمون (1898-1999) شیمیدان شرکت بی اف گودریچ با کشف خواص این ماده، راه های جدیدی برای استفاده از این ترکیب یافت. با کشف سیمون این شرکت موفق به تولید انواع مختلفی از محصولات پلی وینیل کلراید در اکثر فرم های موجود شد.  این ماده با فرمولاسیون های متنوع به رنگ ها و اشکال مختلف مانند ورق، فیلم، الیاف و فوم به راحتی ساخته می شود.


روش تولید
پلی وینیل کلراید از شکسته شدن باند دوگانه ی منومر وینیل کلراید (CH2=CHCl) طی پلیمریزاسیون سوسپانسیونی (تعلیقی) یا امولسیونی و در حضور یک آغازگر تولید می گردد. در آزمایش های اولیه توسط ریگنالت از نور خورشید به عنوان آغازگر استفاده شده بود. دانشمندان شیمی بعدهای انواع مختلفی از مواد شیمیایی به عنوان آغازگر پرکسید (ترکیباتی با پیوندهای اکسیژن-اکسیژن (-O-O-)) با قابلیت شکستن باندهای دوگانه کشف کردند. بنزیل پراکسید (C6H5CO-O-O-C6H5CO) یکی از پرکاربردترین نوع از این آغازگرها محسوب می شود.

 

انواع پلی وینیل کلراید:
•    سخت 
•    انعطاف پذیر


خواص پلی وینیل کلراید
این ترکیب در برابر رطوبت، هوا، بیشتر اسیدها، چربی ها و روغن ها، بسیاری از حلال های آلی، و حمله ی قارچی مقاوم است.

خواص    پلی وینیل کلراید سخت    پلی وینیل کلراید انعطاف پذیر
دانسیته (gr/cm3)    1.3–1.45    1.1–1.35
هدایت حرارتی [W/(m·K)]
0.14–0.28    0.14–0.17
استحکام تسلیم    4,500–8,700 psi (31–60 MPa)    1,450–3,600 psi (10.0–24.8 MPa)
مدول یانگ    490,000 psi (3.4 GPa)    -
مدول الاستیک (Mpa)    1500- 3000    1.5-15
استحکام خمشی    10,500 psi (72 MPa)    
استحکام فشاری [psi]    9,500 psi (66 MPa)    
ضریب انبساط حرارتی ( خطی) [mm/(mm °C)]    5×10−5    
مقاومت الکتریکی [Ωm]    1016    1012–1015
مقاومت سطحی[Ω]     1013–1014    1011–1012

 

کاربردهای پلی وینیل کلراید:
این ماده سومین محصول پلاستیکی رایج در آمریکا بعد از پلی اتیلن و پلی پروپیلن محسوب می شود. حدود 7بیلیون کیلوگرم (15.7 بیلیون پوند) پلی وینیل کلراید در آمریکا در سال 2006 تولید شد که از این مقدار حدود سه چهارم به صورت سخت و غیر قابل انعطاف و یک چهارم بقیه با افزودن مواد نرم کننده مانند انواع فتالات ها به صورت انعطاف پذیر ساخته شد. با جایگزینی این ماده با مواد قدیمی مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی مانند خاک رس، سیمان، و چوب به علت ارزان بودن، سبکی و مقاوم در برابر نور خورشید، حدود 75 درصد از پلی وینیل کلراید سخت تولیدی (نیمی از آن در آمریکا تولید می شود) جهت مصارف ساختمان سازی مانند ساخت نمای ساختمان ، پنجره ها، لوله های فاضلاب، کابل های برق، سقف و عایق کابل ها و سیم ها استفاده می شود.
پلی وینیل کلراید انعطاف پذیر جهت تولید الیاف و فیلم برای کاربردهایی مانند لباس، اثاثه و لوازم داخلی، بطری های پلاستیکی، تجهیزات پزشکی، اسباب بازی های سبک و فیلم های بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرد. بعضی از تجهیزات پزشکی شامل کیسه های نگهداری خون و دیگر مایعات، دریچه های قلب مصنوعی و لوله های مورد استفاده در دیالیز کلیه از پلی وینیل کلراید تولید می شوند. تولیدکنندگان خودرو از این ترکیب برای لوازم داخلی اتومبیل، سیم کشی موتور، کفپوش اتومبیل، چسب و داشبورد استفاده می کنند.


خطرات پلی وینیل کلراید
محصولات تجاری و خانگی حاوی پلی وینیل کلراید به عنوان تهدیدی برای انسان محسوب نمی شوند. با این حال سوالات در مورد خطرات محیطی احتمالی حاصل از فرآیندهای تولیدی محصولات حاوی پلی وینیل کلراید و در نهایت دفع آنها رو به افزایش است. برای مثال پلی وینیل کلراید از وینیل کلراید که ماده ای سمی و سرطان زا است ساخته می شود. افرادی که با وینیل کلراید در کارخانجات تولیدی کار می کنند در معرض خطر ابتلا به سرطان کبد هستند. همچنین وینیل کلراید از گاز کلراید که گازی سمی است تشکیل می شود و سلامتی افرادی که با این ماده کار می¬کنند را به خطر می اندازد.
برخی ازکارشناسان بهداشت محیطی معتقدند که پس از مدت کوتاهی استفاده از محصولات ساخته شده از پلی وینیل کلراید مانند تجهیزات داخلی اتومبیل، احتمال آزاد شدن گاز های سمی و سرطان زا در هوا وجود دارد. 
در نهایت دفع و تخریب ترکیبات حاوی پلی وینیل کلراید به علت آزاد شدن گاز هیدروژن کلراید در جو که یک گاز سمی و خفه کننده است مشکلات محیط زیستی ایجاد می¬کند. با افزایش نگرانی ها در مورد خطرات بهداشتی و محیط زیستی این ماده، برخی از سازمان های دولتی در اروپا محدودیت هایی را در مورد استفاده از محصولات PVC به وجود آورده اند.
گروه زیست محیطی صلح سبز (گرین پیس) خواستار ممنوعیت جهانی تولید پلی وینیل کلرید به علت آزاد شدن ماده سمی دیوکسین (البته در مقادیر بسیار کم) به عنوان یک فرآورده جانبی تولید این ماده شده است.

منابع:
•    "Polyvinyl Chloride." Chemical Compounds. . Encyclopedia.com. 15 Jan. 2019 <https://www.encyclopedia.com>.
•    "PVC plastics: properties, processing, and applications" WV Titow - 2012 - books.google.com

اطلاعات بیشتر 

•    "Healthy Building Network." http://www.healthybuilding.net/ (accessed on October 29, 2005).
•    Meikle, Jeffrey L. American Plastic: A Cultural History. Piscataway, N.J.: Rutgers University Press, 1997.
•    Thornton, Joe. "Environmental Impacts of Polyvinyl Chloride (PVC) Building Materials." A briefing paper for the U.S. Green Building Council, n.d. Available online
•    at http://www.usgbc.org/Docs/LEED_tsac/PVC/CMPBS%20Original%20Submittal.pdf (accessed on October 29, 2005).
•    "Vinyl—The Material." The Vinyl Institute. http://www.vinylinfo.org/materialvinyl/history.html (accessed on October 29, 2005).