في الكيمياء إن البولي فينيل كلوريد ويعرف بـ (متعدد فينيل كلوريد) أو (كلوريد البوليفينيل) عبارة عن مادة بيضاء هشة، يشار إليه عادة باسم (PVC)، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (C2H3Cl)، وهو غير قابل للذوبان في الكحول، يمتلك نقطة الانصهار تترواح بين 170-195 درجة مئوية، ونقطة الغليان 0.100 درجة مئوية، الكثافة 1.4 جم لكل مل عند 25 درجة مئوية، حيث تتميز هذه المادة بصلابة عالية وخصائص ميكانيكية، يتم استخدام ما يقرب من نصف راتنجات البولي فينيل كلوريد في العالم التي يتم تصنيعها سنويًا من أجل إنتاج الأنابيب للتطبيقات البلدية والصناعية.
البولي فينيل كلوريد
- يعتبر البولي فينيل كلوريد، الذي يشار إليه عادة باسم (PVC)، هو ثالث أكثر أنواع البلاستيك إنتاجًا على نطاق واسع، بعد البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، وهو يستخدم في البناء؛ وذلك لأنه أكثر فاعلية من المواد التقليدية مثل النحاس أو الحديد أو الخشب في الأنابيب وتطبيقات التشكيل الجانبي،كما يمكن جعله أكثر ليونة ومرونة عن طريق إضافة الملدنات، والأكثر استخدامًا هو الفثالات، في هذا الشكل يتم استخدامه أيضًا في الملابس والمفروشات وعزل الكابلات الكهربائية والمنتجات القابلة للنفخ والعديد من التطبيقات التي تحل محل المطاط.
- البولي فينيل كلوريد النقي مادة صلبة بيضاء هشة، وهو غير قابل للذوبان في الكحول، ولكنه قابل للذوبان بشكل طفيف في رباعي هيدرو الفوران، تتميز مادة البولي فينيل كلوريد بصلابة عالية وخصائص ميكانيكية، حيث تتعزز الخواص الميكانيكية مع زيادة الوزن الجزيئي، ولكنها تنخفض مع زيادة درجة الحرارة، والخصائص الميكانيكية للبولي فينيل كلوريد الصلب (uPVC) جيدة جدًا، ويمكن أن يصل معامل المرونة إلى 1500-3000 ميجا باسكال، إن استقرار حرارة البولي فينيل كلوريد ضعيف للغاية، عندما تصل درجة الحرارة إلى 140 درجة مئوية، يبدأ في التحلل.
- درجة حرارة انصهار البولي فينيل كلوريد 160 درجة مئوية، ومعامل التمدد الخطي له صغير، يصل مؤشر الأكسدة إلى 45 أو أكثر، لذلك، فإن إضافة مثبت الحرارة أثناء العملية أمر ضروري لضمان خصائصه، والبولي فينيل كلوريد عبارة عن بوليمر يتمتع بخصائص عزل جيدة ولكن نظرًا لطبيعته القطبية العالية، تكون خاصية العزل الكهربائي أدنى من البوليمرات غير القطبية مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، وتم اكتشاف تاريخ البولي فينيل كلوريد بالصدفة مرتين على الأقل في القرن التاسع عشر.
- أولاً في عام 1835 ميلادي بواسطة الكيميائي الفرنسي هنري فيكتور ريجنولت، ثم في عام 1872 ميلادي بواسطة الكيميائي الألماني يوجين باومان، في كلتا المناسبتين ظهر البوليمر على شكل قوارير صلبة بيضاء من كلوريد الفينيل والتي تُركت معرضة لأشعة الشمس، في أوائل القرن العشرين، هذا وقد حاول كل من الكيميائي الروسي إيفان أوستروميسلينسكي وفريتز كلات من شركة الكيماويات الألمانية جريشيم-إلكترون استخدام البولي فينيل كلوريد في المنتجات التجارية، لكن الصعوبات في معالجة البوليمر الصلب والهش في بعض الأحيان أعاقت جهودهما.
- البوليمرات خطية وقوية، يتم ترتيب المونومرات بشكل أساسي من الرأس إلى الذيل، مما يعني وجود كلوريدات في مراكز الكربون المتناوبة، يحتوي البولي فينيل كلوريد بشكل أساسي على كيمياء مجسمة لاتاكتيكية، مما يعني أن الكيمياء الفراغية النسبية لمراكز الكلوريد عشوائية،حيث تعطي درجة معينة من النشاط المتلازمي للسلسلة نسبة قليلة من التبلور المؤثر على خصائص المادة، وما يقارب نسبة 57٪ من كتلة البولي فينيل كلوريد هي من الكلور، ووجود الكلوريد في البوليمر يعطي خصائص مختلفة جدًا عن مادة البولي إيثيلين ذات الصلة بنيوياً.
- يتم إجراء عملية معالجة للبولي إيثيلين باستخدام الكلور، فيها تحل ذرات الكلور (Cl) محل ذرات الهيدروجين (H) في سلسلة البولي إيثيلين في كل من المناطق البلورية وغير المتبلورة، وإن أكثر طرق الكلورة شيوعًا هي من خلال عملية معالجة مسحوق البولي إيثيلين في معلق مائي يحتوي على حمض الهيدروكلوريك وبادئ الجذور الحرة بغاز الكلور، بعد الحصول على المستوى المطلوب من الكلورة فإنه تتم عملية الغسل والتجفيف بالماء، ثم بعد ذلك يضاف عامل مانع للتكتل.
استخدامات البولي فينيل كلوريد
- أدت التكلفة المنخفضة نوعا ما للبولي فينيل كلوريد وخصائصها المختلفة إلى أن يتم استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات، ومنها أنه يتم استخدامه لأنابيب الصرف الصحي وتطبيقات الأنابيب الأخرى، ومع إضافة معدّلات الصدمات والمثبتات، فقد أصبحت البولي فينيل كلوريد مادة شائعة لإطارات النوافذ والأبواب، من خلال إضافة الملدنات فإنه يمكن أن تصبح مادة البولي فينيل كلوريد مرنة بدرجة كافية لاستخدامها في تطبيقات الكابلات كعازل للأسلاك.
- يتم استخدام ما يقرب من نصف راتنجات البولي فينيل كلوريد في العالم التي يتم تصنيعها سنويًا من أجل إنتاج الأنابيب للتطبيقات البلدية والصناعية، كما يمكن دمج أنابيب البولي فينيل كلوريد معًا باستخدام أنواع مختلفة من الأسمنت المذيبات، أو الانصهار الحراري، مما يؤدي إلى إنشاء وصلات دائمة تكون غير منفذة للتسرب تقريبًا، ويستخدم البولي فينيل كلوريد بشكل كبير كعزل للكابلات الكهربائية، ويحتاج البولي فينيل كلوريد المستخدم لهذا الغرض إلى أن يكون بلاستيكيًا.
- يستخدم (uPVC)، المعروف باسم البولي فينيل كلوريد الصلب، على نطاق كبير في صناعة البناء على شكل مادة منخفضة الصيانة، تأتي المواد في مجموعة من الألوان والتشطيبات، بما في ذلك تشطيب الخشب ذو تأثير الصورة، وتستخدم كبديل للخشب المطلي، ومعظمها لإطارات النوافذ والعتبات عند تركيب الزجاج المزدوج في المباني الجديدة، أو من أجل استبدال الزجاج المفرد الأقدم شبابيك، وقد حلت هذه المادة بالكامل تقريبًا محل استخدام الحديد الزهر في السباكة والصرف.
- حيث يتم استخدام البولي فينيل كلوريد لأنابيب الصرف، والمزاريب، لا يحتوي البولي فينيل كلوريد الصلب على الفثالات، حيث يتم إضافتها فقط إلى مادة البولي فينيل كلوريد المرنة، ويُعرف البولي فينيل كلوريد بمقاومته القوية ضد المواد الكيميائية وأشعة الشمس والأكسدة من الماء، كما أصبح البولي فينيل كلوريد مستخدمًا على نطاق واسع في الملابس، الملابس البلاستيكية شائعة في الأزياء البديلة، ويعتبر البولي فينيل كلوريد أرخص من المطاط والجلد واللاتكس، لذلك يتم استخدامه لمحاكاته.
- يستخدم البولي فينيل كلوريد كبدائل المطاط والأسلاك الكهربائية وأغطية الكابلات والألواح الرقيقة المرنة وتشطيبات الفيلم للمنسوجات والمفروشات غير القابلة للاشتعال ومعاطف المطر والأنابيب والأحزمة والجوانات ونعال الأحذية، كما أنه من الممكن أن يكون البولي فينيل كلوريد مفيدًا في إزالة محفز الإيبوكسدة من الزيوت غير المشبعة التي تحتوي على مادة الإيبوكسيد.
- ويستخدم البولي فينيل كلوريد، الملين بمواد ملدنة مثل الإسترات، في صناعة جلد الفينيل (يستخدم لحقائب اليد، والأحذية الرخيصة)، ومعاطف المطر البلاستيكية، وستائر الدش، وأغطية الأرضيات، وتنجيد السيارات، وغيرها.
