پلی وینیل کلراید با نام اختصاری PVC نوعی پلیمر ترمو پلاستیک است که بطور گسترده در جهان شناخته شده است. این پلیمر سالیانه در حدود ۴۵ میلیون تن در جهان تولید می شود و پس از PE و PP سومین پلیمر پر مصرف در جهان است.

پی وی سی قدمت طولانی تری نسبت به اکثر پلاستیک ها دارد که در سال ۱۸۷۲ برای اولین بار سنتز شد و در سال ۱۹۲۰ توسط شرکت B.F. Goodrich ایلات متحده آمریکا ساخته شد و در دهه های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰، تجاری شد.

در شکل زیر میزان کاربرد پلی وینیل کلریاد در صنایع مختلف نشان داده شده است.

دمای نرم شدگی پلی وینیل کلراید ترموپلاستیک تقریبا ۸۰ درجه سانتیگراد است. این ماده سبک، مقاوم در برابر شعله، قوی و بادوام، دارای نفوذپذیری پایین به گاز و هوادهی خوب است و ویژگی های فیزیکی آن را برای بسیاری از کاربردهای مختلف ایده آل می کند.

همچنین بدلیل مقاومت خوبی که در برابر جذب رطوبت دارد در لوله های آبرسانی مورد استفاده قرار می گیرد.

این پلیمر پر مصرف در دسته پلیمرهای ترموپلاستیک یا گرمانرم طبقه بندی می شود، پلیمرهای گرمانرم موادی هستند که می توانند تا نقطه ذوب خود گرم می شوند، خنک و شکل دهی شوند، و قابلیت ذوب مجدد و شکل دهی دوباره را دارا هستند.

پلی وینیل کلراید در سه فرم سخت (UPVC) و پلاستیک انعطاف پذیر نرم (PVC)، و پلی وینل کلراید آرایش یافته (OPVC) تولید می شود.

PVC نرم یا قابل انعطاف به علت اضافه کردن پلاستیسایزرهایی مانند فتالات ها ( DOP)، نرمتر و قابل انعطاف تر از UPVC است.

 پی وی سی انعطاف پذیر معمولا در ساخت و ساز به عنوان عایق در سیم های برق و یا در کف خانه ها، بیمارستان ها، مدارس، و مناطق دیگر که در آن محیط استریل یک اولویت است، و در بعضی موارد به عنوان جایگزینی برای رابرها استفاده می شود.

پی وی سی سخت، بر خلاف پی وی سی نرم بدلیل عدم استفاده از انواع پلاستیسایزرها بسیار سخت و غیرقبل انعطاف می باشد.

بنابراین در مقایسه با پلاستیک های دیگر جایگزین مناسبی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند لوله، اتصالات و پروفیل های درب و پنجره جهت ساخت و ساز است.

فرم دیگر پلی وینیل کلراید، OPVC یا پی وی سی آرایش یافته است که بدلیل آرایش یافتگی زنجیره های پلیمر در جهت مناسب، خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار بالاتری در مقایسه با UPVC و PVC از خود نشان می دهد. بنابراین با این ساختار، امکان تولید محصولات سبک تر با کیفیت بالاتر وجود دارد.

نکته حایز اهمیت در مورد OPVC ها مکانیزم افزایش خواص می باشد. پی وی سی اساسا پلیمری آمورف است که در آن زنجیره های پلیمر به صورت تصادفی قرار می گیرند. این زنجیرها، تحت شرایط خاصی از فشار، دما و نیروهای برشی وجود دارد.

این آرایش یافتگی هم در جهت محور و هم در جهت حلقه، باعث بالا رفتن خواص مکانیکی همچون استحکام ضربه ای می شود. به گونه ای که در مکانیزم شکنندگی لوله های OPVC حالت پوسته پوسته شدن موجود در لوله های UPVC برطرف می شود.

در جدول زیر مقایسه ای از خواص پی وی سی در دو فرم سخت و آرایش یافته آمده است. همانگونه که مشاهده می شود، با آرایش یافتگی PVC، خواص این پلیمر از نظر مقاومت در برابر کشش و خستگی، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه افزایش می یابد.

لازم بذکر است تست خزش برای پلی وینیل کلراید آرایش یافته، نسبت به UPVC و HDPE افزایش یافته که طول عمر محصول را افزایش می دهد.

همچنین رفتار پی وی سی آرایش یافته همانگونه که در نمودار تنش-کرنش مشاهده می شود، ، بسیار شبیه به رفتار فلز است.

از دیگر راه حل های موجود به منظور بهبود خواص ضربه پذیری این دسته از پلیمرها، استفاده از افزودنی های مختلف یا آلیاژ سازی آن با سایر پلیمرها جهت بهبود ضربه پذیری پی وی سی سخت می باشد.

بطور مثال سازگاری خوب پی وی سی با آکریلو نیتریل بوتادین باعث بالا رفتن خواص ضربهPVC پس از آلیاژسازی می شود.

شکل زیر نمودارهای مربوط به تغییرات در خواص ضربه پذیری محصولات ذکر شده با استفاده از فناوری نانو را نشان می دهد.

از دیگر روش های بهبود خواص ضربه پذیری محصولات UPVC می توان به استفاده از پلاستی سایزرها اشاره نمود. تحقیقات نشان داده که افزودن پلاستی سایزر به پی وی سی، ضمن بهبود فرایند پذیری محصولات، نرم تر شدن و افزایش انعطاف پذیری این ماده را منجر می شود.

ولی متاسفانه از محدودیت های پلاستی سایزر در پی وی سی، می توان به مهاجرت پلاستی سایزر به سطح محصول اشاره کرد.

این ویژگی پلاستی سایزر می تواند باعث از بین رفتن خواص ضربه پذیری 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 شده است.

منبع: آریا پلیمر