پی وی سی یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرهای مصنوعی بوده که از پلیمریزاسیون رادیکالی منومر وینیل کلراید بدست می آید. این پلیمر به صورت های مختلفی از قبیل سخت، منعطف، کوپلیمر و فومی وجود داشته و به دلیل خواص مطلوبی نظیر خواص فیزیکی و مکانیکی، مقاومت شیمیایی، قیمت ارزان، سبکی و تنوع در روش‌های شکل دهی، کاربردهای گسترده و از میزان مصرف بالایی برخوردار است.
به طوری که با توجه به شکل (۱) که میزان مصرف جهانی پلیمرهای رایج را در سال ۲۰۰۶ نشان میدهد، مشاهده می‌شود پی وی سی بعد از پلی اتیلن و پلی پروپیلن، رتبه ی سوم پلیمرهای پر مصرف را به خود اختصاص داده است.
شکل ۱: مقایسه مصرف پلیمرهای رایج در سال ۲۰۰۶
پی وی سی سخت جهت تولید چارچوب‌های درب و پنجره، کارت‌های اعتباری، لوله‌های آب رسانی، کف پوش‌ها و نظایر آن استفاده می شود، پی وی سی نرم برای تولید روکش سیم و کابل، روکش صندلی‌ها، کیف و کفش و کاربردهای مشابه به کار می‌رود. کوپلیمرهای پی وی سی دارای مصارف تجاری بوده و به طور مثال از کوپلیمریزاسیون وینیل کلراید با ۱۰ تا ۱۵ درصد وینیل استات، پلیمری با انعطاف پذیری و فرآیند پذیری بهتر و تبلور کمتر از پی وی سی بدست می‌آید. این کوپلیمرها بیشتر در صنایع پوشش دهی کاربرد دارند. ویژگی‌های دیگر قابل توجه پی وی سی عبارت است از خواص الکتریکی مناسب و مقاومت مطلوب در مقابل شعله‌وری. به همین دلیل پی وی سی علاوه بر مصارف ساختمانی در محصولات صنایع الکترونیکی، از قبیل قطعات وسایل الکتریکی و روکش سیم و کابل دارای مصرف قابل ملاحظه ای هستند. در شکل (۲) برخی از کاربردهای پی وی سی نشان داده شده است.
شکل ۲: برخی از کاربردهای پی وی سی
در میان انواع پلیمرها، پی وی سی کمترین وابستگی را به مشتقات هیدروکربنی داشته و بیش از ۵۷ درصد ترکیب آن را کلر تشکیل میدهد که این ماده به فراوانی از نمک حاصله از آب دریا استحصال می‌شود. اهمیت این موضوع زمانی روشن می‌شود که توجه به این نکته داشته باشیم که با افزایش بی‌سابقه قیمت نفت قیمت تمام‌شده سایر پلیمرها که عمدتاً منشاء نفت، گاز و یا استیلن حاصله از ذغال سنگ دارند افزایش بسیار زیادی یافته و پلیمرهایی که قبلاٌ قیمت آنها کمتر از پی وی سی بود امروزه به‌دلیل قیمت تمام‌شده بالاتر بخشی از بازار خود را به پی وی سی واگذار می‌نمایند.
خواص پی وی سی
علت اینکه لوله ها، قطعات ساختمانی و پروفیل ها از مهمترین محصولات پی وی سی هستند، خواص مکانیکی (از قبیل استحکام کششی و مدول کششی) مطلوب این پلیمر در مقایسه با سایر پلیمرهای پرمصرف می باشد. نمودارهای زیر نشان دهنده برخی از خواص مذکور است.
یکی از مهمترین خواص مکانیکی پلیمرها استحکام کششی است که در واقع ماکزیمم تنش در واحد سطح مقطع نمونه ی در حال کشش از دو انتها می باشد که سبب شکست نمونه می گردد. در شکل (۳) استحکام کششی پی وی سی در مقایسه با پلیمرهای دیگر نشان داده شده است.
کاربردهای پی وی سی
پی وی سی به علت خواص و ویژگی های مناسب نظیر وزن کم، سازگاری مطلوب با تعداد قابل توجهی از افزودنی ها و قیمت پایین، در کاربردهای بسیار متنوعی مورد استفاده قرار گرفته است. وجود اتم کلر در ساختار مولکولی پی وی سی سبب می شود این پلیمر هنگام تخریب HCl آزاد نماید و زنجیرهای پلیمری آن بصورت شبکه ای به یکدیگر متصل شوند. به همین دلیل تخریب پی وی سی برخلاف برخی از پلیمرها نظیر پلی پروپیلن، با کاهش شدید استحکام همراه نیست. از سوی دیگر وجود کلر در مولکول پی وی سی به حفاظت این پلیمر در مقابل عوامل محیطی نظیر مایعات هیدروکربنی کمک زیادی می کند.
پی وی سی مولکولی قطبی بوده و همین امر موجب سازگاری این پلیمر با مایعات قطبی زیادی می شود که این مایعات می توانند به عنوان نرم کننده ی پی وی سی عمل کنند. این پلیمر برای کاربردهای با استحکام بالا نیز مناسب است، زیرا نیروهای داخلی در مقابل چرخش مولکولی و حرکت اتم های کلر سبب سفت شدن پی وی سی می شود. در ضمن پی وی سی تورم حدیده کمی داشته و در نتیجه ماده مناسبی برای روش شکل دهی اکستروژن است.
پر مصرف ترین محصولات پی وی سی، لوله و قطعات ساختمانی هستند. همانطور که مشاهده می شود میزان مصرف لوله های پی وی سی بسیار زیاد است که این امر بدلیل تعادل خوب بین سفتی و چقرمگی این لوله ها بوده و در ضمن در مقابل کلر موجود در آب مقاومت خوبی دارند. پی وی سی مقاومت خوبی در مقابل شعله وری داشته و به همین علت در محصولات صنایع الکترونیکی، از قبیل قطعات وسایل الکتریکی و روکش سیم و کابل مورد استفاده قرار می گیرد.