طريقة صناعة الصابون السائل باحترافية وجودة عالية

بولي فينيل كلوريد  PVC | الخصائص - الأصطناع - الأستخدامات

1. أنواع بولي فينيل كلوريد

2. اصطناع بولي الفينيل كلوريد PVC

3. استخدامات PVC وخواصه 

يُعد Polyvinyl Chlorid من أهم البوليمرات الفينيلية التي تنتج من المشتقات البترولية، ويأتي انتاجه في المرتبة الثانية بعد البولي ايثلين.

أنواع بولي الفينيل كلوريد

يُنتج نوعان من PVC :

• بولي كلور الفينيل القاسي Regid PVC : والذي يستخدم في صناعة الأنابيب والصفائح البلاستيكية.
• بولي كلور الفينيل اللين أو المرن Flexible Souple : وهو البوليمر مضافاً إليه بعض المواد الملينة أو الملدنة Plasticzers والذي يستخدم في صناعة الرقائق أو مايسمى بالأفلام Films وللأغراض الطلاء Coating وفي إنتاج الجلود الصناعية.

اصطناع بولي الفينيل كلوريد PVC

يتم اصطناع PVC عبر ثلاث مراحل وهي :

1. تحضير مونومير كلور الفينيل 
2. بلمرة كلور الفينيل 
3. وحدة الإضافة والتجهيز للبولي كلور الفينيل. 

سنتحدث عن هذه المراحل الثلاث بالتفصيل.

أولاً : تحضير مونومير بولي كلور الفينيل 

يُعد كلور الفينيل المونومير الأساسي لبولي كلور الفينيل PVC. 

إن كلور الفينيل غاز أثقل من الهواء بمقدار 2.15 مرة و درجة غليانه -14 درجة مئوية و درجة تجمده -160‪ درجة مئوية 

يُنتج مونومير كلور الفينيل بعدة طرق :

1- من الأستيلين :

CaC2 + H2O ⟶ C2H2 + Ca(OH)2

C2H2 + HCl ⟶ CH2=CHCl

2- من الأيثيلين :

يتفاعل الكلور و الأيثيلين في المرحلة الأولى ويعطي ثنائي كلور الأيثان

CH2=CH2 + Cl2 ⟶ CH2Cl-CH2Cl

وبدرجة عالية من الحرارة يتم نزع حمض كلور الهيدروجين وينتج كلور الفينيل 

CH2Cl-CH2Cl ⟶ CH2=CHCl + HCl

ثانياً : بلمرة كلور الفينيل 

يُنتج بولي كلور الفينيل بثلاث طرق مختلفة لكل منها صفاتها المميزة والملائمة لإنتاج نوع معين من بولي كلور الفينيل المناسب لاستخدامات معينة .

1. البلمرة في المحلول المعلق 
2. البلمرة في الكتلة 
3. البلمرة الأستحلابية

ويُنتج معظم بولي كلور الفينيل في العالم بتقانة المحلول المعلق.

بلمرة كلور الفينيل بتقانة المحلول المعلق :

• يكون كلور الفينيل في البلمرة المعلقة على هيئة قطيرات droplets عالقة في الوسط المائي Aqueous Phase. 
• تحوي هذه القطيرات على مواد مبادرة، وتضاف إلى الطبقة المائية مادة معلقة قد تكون مادة صابونية أو من المواد المنشطة للسطوح، ويكمن دور هذه المواد في المحافظة على استقرار قطيرات المونومير ومنع التصاقها مع بعضها. 
• تجري عملية البلمرة في مجموعة من المفاعلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. 
• تزود المفاعلات بالمواد المختلفة الأساسية للبلمرة، منها الماء الخالي من الأيونات التي تضاف إليه المادة العالقة والتي قد تكون صلبة. 
• كذلك تزود المفاعلات بمعدات تحريك بغية المحافظة على استقرار المحلول المعلق. 
• يسخن المفاعل في البداية عند درجة الحرارة العادية التي يبدأ عندها المبادر بالتفكك مكوناً جذور حرة قادرة على بدأ تفاعلات البلمرة. 
• يضاف في المفاعل بعض المواد الكيميائية القادرة على إزالة الايونات الموجبة وبخاصة ايونات الفلزات الثقيلة التي قد تتفاعل مع الجذور الحرة ومثال ذلك مشتقات ثنائي أمين رباعي حمض الخل. 
• كما يضاف إلى مزيج التفاعل بعض المواد الموقية لتنظيم قيم ال PH وإزالة ايونات الهيدروجين مثل بيكربونات الصوديوم. 
• كما يضاف للمزيج مركبات معيقة لتشكل الرغوة. 
• بعد إضافة جميع المكونات السابقة تجري البلمرة عند درجة الحرارة المرغوب بها والتي تُختار تبعاً لنوعية البوليمر المراد إنتاجه، لأن درجة حرارة البلمرة هي التي تحدد الوزن الجزيئي للبوليمر. 
• بعد تحول 70%  من المونومير يرسل المزيج إلى وحدة فصل المونومير غير المتفاعل، ومن ثم ينقل المزيج إلى خزانات خاصة يبقى فيها فترة معينة من الزمن ، خلال هذه الفترة يمرر مزيج من الهواء الساخن وبخار الماء في محتويات الخزان بغرض إزالة ما تبقى من كلور الفينيل السام. 
• ينقل المزيج إلى وحدات الطرد المركزي لفصل المواد الصلبة من السائلة. 
• تجفف المواد الصلبة عند درجة حرارة 70 مئوية، طبعاً لابد من السيطرة على ثبات درجة الحرارة لأن تجاوزها يؤدي إلى التصاق البوليمر بجدران المجفف وتؤثر في خواص البوليمر وخاصةً لونه وثباته الحراري 
• وعندما تكون درجة الحرارة أقل فإن التجفيف يكون غير كامل.

ثالثاً : وحدة الإضافة والتجهيز 

لاستخدام بولي كلور الفينيل وتشكيله لابد أن يخضع لبعض المعالجات الأساسية المتمثلة بإضافة مواد ثانوية للمساعدة في تحسين خواصه الكيميائية و الفيزيائية و الميكانيكية.

وهذه المواد الثانوية هي :

1- المواد الملدنة Plasticisers

إن من أهم خواص هذه المركبات انها تتمتع بدرجات غليان عالية نسبياً، تُضاف إلى البوليمر لتكسبه خواص الليونة وذلك لأنها تقوم بتقليل قوى التجاذب بين السلاسل البوليمرية وتخفض درجة انتقاله الزجاجي Tg ودرجة انصهاره  Tm وتؤدي الملدنات بشكل عام إلى زيادة المرونة والاستطالة Elongatio وتقليل درجة حرارة تصنيع البوليمر وتقليل لزوجة المنصهر. 

ومن أنواع الملدنات المستخدمة نذكر:

• استرات عضوية مثل الفتالات والأديبات
• استرات الحموض اللاعضوية مثل ثلاثي ورباعي اكسيلين الفوسفات
• البرافينات المكلورة والفحوم الهيدروكربونية العطرية. 

كيف تتم آلية التلدين للpvc؟ 

• تجري عملية التلدين بدخول جزيئات المادة الملدنة واستقرارها بين سلاسل البوليمر. 
• عندما يكون البوليمر في الحالة الباردة فإن سلاسل جزيئاته تكون مشدودة مع بعضها البعض نتيجة القوى الموجودة بين الجزيئات ويكون البوليمر في هذه الحالة صلباً غير مرن. 
• وعندما يسخن البوليمر فإن سلاسل جزيئاته يصبح لديها الطاقة الكافية لكي تتحرر وتتحلل من قيودها. 
• تحت هذه الشروط تأخذ المواد الملدنة بالدخول ضمن الفراغ الموجود بين سلاسل البوليمر مانعةً إياها من العودة إلى الحالة التي كانت عليها قبل التسخين وبالتالي يكتسب البوليمر مرونة وليونة. 

2- المثبتات

تضاف إلى PVC أنواع مختلفة من المثبتات منها المثبتات الضوئية التي تزيد من ثبات البوليمر عند تعرضه لأشعة الضوء كما تساعد على ثبات لون البوليمر . 

هناك مثبتات حرارية تساعد على ثبات البوليمر عند تعرضه للحرارة وتمنع تحلله

لأن PVC شديد التأثر بالحرارة ويتفكك محرراً غاز كلور الهيدروجين عند تعرضه لدرجات حرارة أعلى من 150‪ مئوية ونتيجة لهذا التفكك يتغير لون البوليمر من الاصفر إلى البرتقالي ثم البني ثم الاسود. 

وحدوث هذا التحلل يؤدي إلى فقد البوليمر لخواصه الميكانيكية ويصبح هشاً. 

ومن أنواع المثبتات المستخدمة نذكر :

• المواد المثبتة لحمض كلور الماء ( أملاح الرصاص وصوابينها) 
• مواد ضد التأكسد ( الفوسفات العضوية) 
• مواد ماصة للأشعة فوق البنفسجية ( هيدروكسي بنزوفينون).

3- المواد المالئة

تضاف أنواع مختلفة من المواد المالئة من اجل إضافة الخواص الميكانيكية للمنتج من جهة ولخفض التكاليف الاقتصادية من جهة أخرى.

من المواد المالئة المستخدمة نذكر :

• الصوف الزجاجي 
• كربونات الكالسيوم 
• نشارة الخشب 

وتعتمد كمية المادة المالئة المضافة على نوع المُنتج، فعندما لا تكون مواصفات الليونة والمرونة مطلوبة في المنتج كما هو الحال في الأغطية الأرضية فإنه بالإمكان زيادة كمية المواد المالئة حتى 30%من البوليمر. 

وفي مركبات الأسلاك العازلة يمكن إضافة فقط من 5الى10 أجزاء من المادة المالئة إلى 100‪جزء من البوليمر. 

4- المواد الملونة والإضافات الأخرى 

• يمكن إنتاج سلع من PVC ومركباته بسلسلة واسعة من الألوان المتميزة بثباتها تحت تأثير الحرارة والضوء كما يمكن الجمع بين المواد الملونة والمثبتة مثل الكاديوم ومركبات الرصاص. 
• كما تضاف بعض أنواع المذيبات ومواد التشحيم بغية تسهيل عملية تصنيع البوليمر وانسياب منصهره ويستخدم لهذا الغرض بعض أنواع المواد الشمعية. 
• ويضاف إلى البوليمر أيضاً بعض المواد المضادة للفطريات التي تمنع تأثير البكتريا والفطريات الأخرى. 
• كما يضاف إلى البوليمر بعض المواد المانعة للهب وهذه المواد تمنع احتراق البوليمر بلهب أي أن البوليمر ينطفئ إذا أزيل مصدد اللهب عنه.

استخدامات PVC وخواصه 

• يختلف بولي كلور الفينيل عن بولي البروبيلين والبولي إيثلين بأن بنيته عديمة الشكل Amorphe ولا تتبلور بسهولة . 
• وتعود قوة الالتصاق الجيدة عند بولي كلور الفينيل إلى توضع ذرات الكلور على جانبي السلسلة وإلى وجود ثنائي العزل المطبق على هذه الذرات، غير أن قطبيته تعيقه في جعله متجانساً مع فحوم هيدروجينية أخرى غير قطبية، ولكن بالمقابل تجعله مقاوماً تجاه المواد البترولية والزيوت المعدنية ومنحلاً في المحلات القطبية القوية .
• كما وجد أن الكلور في البوليمر يكسبه مقاومة جيدة للالتهاب . 
• نظراً لمقاومة البوليمر للمواد الكيميائية يستخدم في صناعة الأنابيب والصفائح والأغطية الأرضية وتغليف الكابلات ، ولإرتفاع خاصة العزل يستخدم ال PVC في الصناعات الكهربائية. 
• كما يستعمل في المنازل كا الأغطية الأرضية الواقية للسجاد وأغطية لموائد الطعام، كما يستخدم كمادة ورقية لطلاء الجدران.