📌 مقدمهای بر PVC
پلیوینیل کلراید (PVC) سومین پلیمر پرمصرف دنیا پس از پلیاتیلن و پلیپروپیلن است که سالانه بیش از ۴۰ میلیون تن از آن در جهان تولید میشود؛ این ماده که به صورت عامیانه «وینیل» نیز خوانده میشود، به دلیل ترکیب منحصر به فرد، قیمت مناسب، دوام بالا و کاربردپذیری آسان، به یکی از ارزشمندترین محصولات صنعت پتروشیمی تبدیل شده و به ویژه در صنعت ساختمانسازی جایگزین مواد سنتی مانند چوب، سیمان و سفال شده است؛ حدود ۵۰ درصد از PVC تولیدی در سطح جهان در این بخش به کار میرود .
🔬 تاریخچه کشف و توسعه
PVC برای اولین بار در سال ۱۸۷۲ به طور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی به نام اوژن بومان کشف شد؛ او مشاهده کرد که وینیل کلراید مونومر در اثر ماندن در قفسه و دور از نور خورشید به یک جامد سفیدرنگ تبدیل میشود؛ با این وجود، به دلیل سختی و شکنندگی این پلیمر، تلاشهای اولیه برای تجاریسازی آن در اوایل قرن بیستم با شکست مواجه شد؛ نقطه عطف توسعه PVC در سال ۱۹۲۶ رخ داد، زمانی که والدو سیمون و شرکت B.F. Goodrich روشی برای نرم کردن آن با مخلوط کردن PVC با افزودنیهای مختلف ابداع کردند که راه را برای استفاده گسترده از آن هموار کرد .
⚗️ روشهای تولید PVC
روند کلی تولید PVC از دو ماده اولیه اصلی آغاز میشود: نمک (منبع کلر) و نفت یا گاز طبیعی (منبع اتیلن) . این فرآیند چند مرحله دارد:
- تولید مونومر وینیل کلراید (VCM): ابتدا اتیلن و کلر در واکنش با یکدیگر، اتیلن دی کلراید (EDC) تولید میکنند؛ سپس EDC در یک فرآیند حرارتی بدون اکسیژن (پیرولیز) تجزیه شده و به مونومر وینیل کلراید (VCM) تبدیل میشود .
- پلیمریزاسیون: در این مرحله، مولکولهای VCM در یک راکتور و در حضور کاتالیزور به هم پیوند خورده و زنجیرههای پلیمری PVC را تشکیل میدهند؛ این فرآیند به سه روش اصلی انجام میشود :
* پلیمریزاسیون سوسپانسیونی (۸۰% تولید): متداولترین روش که ذرات ریز PVC با اندازه ۱۸۰–۱۰۰ میکرومتر تولید میکند.
* پلیمریزاسیون امولسیونی (۱۲% تولید): این روش، ذرات بسیار ریزتری در حد ۰.۲ میکرومتر تولید میکند که برای کاربردهای خاصی مناسب است.
* پلیمریزاسیون تودهای (۸% تولید).
محصول نهایی این مرحله، یک پودر سفیدرنگ به نام رزین PVC است که برای تبدیل به محصول نهایی، نیاز به افزودن مواد مختلف دارد .
📂 انواع PVC و افزودنیهای ضروری
رزین خالص PVC سخت و شکننده است؛ با افزودن موادی به نام نرمکننده (پلاستیسایزر)، میتوان آن را به طیف وسیعی از محصولات نرم و انعطافپذیر تبدیل کرد. به طور کلی، PVC به دو شکل اصلی وجود دارد:
PVC سخت (UPVC): این نوع تقریباً فاقد نرمکننده است و برای تولید لولهها، پروفیل در و پنجره و کارتهای اعتباری به کار میرود.
PVC انعطافپذیر: با افزودن نرمکننده (گاهی تا ۸۵% وزن) تولید میشود و در روکش کابلهای برق، کفپوش، لباسهای ضد آب و لولههای انعطافپذیر استفاده میشود .
خواص و مزایای کلیدی
دلایل محبوبیت و کاربرد گسترده PVC را میتوان در خواص زیر خلاصه کرد:
دوام و استحکام بالا: PVC در برابر خوردگی، ضربه، سایش و شرایط جوی نامساعد مقاومت بالایی دارد و طول عمری بیش از ۴۰ سال برای آن پیشبینی میشود .
مقاومت شیمیایی عالی: در برابر اسیدها، بازها، روغنها و بسیاری از مواد شیمیایی دیگر واکنش نشان نمیدهد .
عایق الکتریکی بسیار خوب: به دلیل عدم هدایت جریان برق، گزینهای ایدهآل برای روکش سیم و کابل است .
مقاوم در برابر آتش: به دلیل دارا بودن اتم کلر در ساختارش، به سختی مشتعل میشود و پس از دور شدن از مبدأ آتش، به آرامی خاموش میشود .
مقرون به صرفه: هزینه تولید و خرید PVC نسبت به بسیاری از مواد مشابه مانند چوب و فلز پایینتر است .
وزن سبک: این ویژگی، حمل و نقل و نصب محصولات PVC را آسان و اقتصادی میکند .
🔬 اطلاعات پایه و کاربردها (VCM)
مونومر وینیل کلراید (VCM) یک گاز بیرنگ، بسیار سمی، اشتعالپذیر و سرطان زا است که کاربرد اصلی آن به عنوان ماده اولیه برای تولید پلیوینیل کلراید (PVC) می باشد. این ماده، بلوک سازنده اصلی PVC است و بازار آن به شدت تحت تاثیر بازار PVC قرار دارد.
روشهای تولید:
دو روش اصلی برای تولید VCM وجود دارد. روش متداول جهانی، استفاده از اتیلن به عنوان خوراک است، در حالی که در چین به دلیل در دسترس بودن زغال سنگ، از استیلن نیز استفاده میشود. فرآیند تولید معمولاً از طریق میان یاب اتیلن دی کلراید (EDC) صورت میگیرد که در یک راکتور در دمای بالا تحت “شکست حرارتی” قرار میگیرد تا به VCM تبدیل شود.
⚠️ ملاحظات ایمنی و سلامت
با توجه به ماهیت VCM، مباحث ایمنی و سلامت از بخشهای بسیار مهم مقاله شما خواهد بود.
خطرات شناخته شده:
مطالعات علمی نشان داده اند که قرارگیری در معرض دوزهای بالا (بیش از ۴۰۰ mg/kg) از VCM برای موشهای باردار، باعث افزایش قابل توجه بروز نقایص لوله عصبی (NTDs) در جنین ها میشود؛ مکانیسم این آسیب، مهار تکثیر سلولهای عصبی و القای آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلولی) از طریق فعالسازی مسیر کاسپاز-۳ است؛ همچنین مطالعات روی کارگران کارخانه های پلیمریزاسیون PVC در دهه ۱۹۷۰ نشان داد که قرارگیری طولانی مدت با VCM میتواند باعث بروز یک نوع سرطان نادر کبد به نام آنگیوسارکوم شود.
کنترل خطرات در صنعت:
امروزه با آگاهی از این خطرات، تمام فرآیندهای تولید و حمل ونقل VCM در اروپا در سیستمهای کاملاً بسته و تحت مقررات سختگیرانه انجام میشود. میزان قرارگیری کارگران در معرض این ماده به طور مستمر پایش شده و هیچ موردی از آنگیوسارکوم مرتبط با مواجهه شغلی از زمانی که فرآیندها اصلاح شدند، گزارش نشده است.
آنچه پتروشیمی کوروش را متمایز میکند…
پتروشیمی کوروش پنجمین واحد تولید VCM/PVC با ظرفیت سالانه ۲۰۰۰۰۰ تن است که پس از واحد پتروشیمی اروند، دومین واحد از نظر ظرفیت تولید محسوب میشود. فناوری آن تحت لیسانس شرکت DOW CHEMICAL است و بالاترین کیفیت VCM تولیدی را داراست.
واحد PVC این مجتمع پتروشیمی شامل تولید سالانه ۱۰۰ هزار تن PVC، ۶۰ هزار تن E-PVC و ۴۰ هزار تن C-PVC است و تنها شرکت پتروشیمی تولیدکننده C-PVC محسوب میشود.
C-PVC (پلی وینیل کلراید کلردار) با افزودن کلر بیشتر به زنجیره مولکولی PVC ساخته میشود که خواص حرارتی، مکانیکی و شیمیایی آن را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد. تفاوت بین C-PVC و SPVC در میزان کلر موجود در مولکولهای PVC است. در SPVC، میزان کلر تقریباً 56٪ است، در حالی که در زنجیره مولکولی C-PVC، میزان کلر بین 63٪ تا 69٪ متغیر است.
مقایسه خواص فیزیکی و شیمیایی C-PVC و PVC به شرح زیر است:
| ویژگی | CPVC | PVC |
| درصد کلر | 63 – 69% | 56% |
| دمای نرم شدن | 110 – 125 C | 75-80 C |
| مقاومت شیمیایی | بسیار بالا | متوسط |
| مقاومت در برابر شعله | عالی | خوب |