كلوريد البوليفينيل: التاريخ والبنية والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2026

و كلوريد البولي فينيل هو بوليمر التي بدأت في تطوير في استخدام الصناعي في بداية القرن العشرين، بسبب من بين أمور أخرى إلى كلفته المنخفضة والمتانة والمقاومة والعزل الحراري لها والكهربائية، من بين أسباب أخرى. وقد سمح لها ذلك بإزاحة المعادن في العديد من التطبيقات والاستخدامات.

كما يشير اسمها ، فهي تتكون من تكرار العديد من مونومرات كلوريد الفينيل ، مكونة سلسلة بوليمر. تتكرر ذرات الكلور والفينيل عدة مرات في البوليمر ، ولهذا السبب يمكن أيضًا تسميتها بولي فينيل كلوريد (PVC).

بالإضافة إلى ذلك ، فهو مركب قابل للتشكيل ، لذلك يمكن استخدامه لبناء العديد من القطع ذات الأشكال والأحجام المختلفة. PVC مقاوم للتآكل بشكل رئيسي بسبب الأكسدة. لذلك لا يوجد خطر في تعرضه للبيئة.

كنقطة سلبية ، يمكن أن تكون متانة PVC هي سبب المشكلة ، لأن تراكم نفاياتها يمكن أن يكون مساهمًا في التلوث البيئي الذي أثر على كوكب الأرض كثيرًا لعدة سنوات.

تاريخ البولي فينيل كلوريد (PVC)

في عام 1838 ، اكتشف الفيزيائي والكيميائي الفرنسي هنري في. ريجنولت البولي فينيل كلوريد. في وقت لاحق ، قام العالم الألماني يوجين باومان (1872) بتعريض زجاجة من كلوريد الفينيل لأشعة الشمس ولاحظ ظهور مادة صلبة بيضاء: كانت عبارة عن بولي فينيل كلوريد.

في بداية القرن العشرين ، حاول العالم الروسي إيفان أوستروميسلانسكي والعالم الألماني فرانك كلات من الشركة الكيميائية الألمانية Griesheim-Elektron إيجاد تطبيقات تجارية لكلوريد البوليفينيل. انتهى بهم الأمر بالإحباط ، لأنه في بعض الأحيان كان البوليمر صلبًا وفي أحيان أخرى كان هشًا.

في عام 1926 ، نجح والدو سيمون ، وهو عالم يعمل في شركة BF Goodrich Company في أكرون بولاية أوهايو ، في إنشاء بلاستيك مرن ومقاوم للماء ومقاوم للحريق قادر على الالتصاق بالمعدن. كان هذا هو الهدف الذي سعت إليه الشركة وكان أول استخدام صناعي لكلوريد البوليفينيل.

تكثف تصنيع البوليمر خلال الحرب العالمية الثانية ، حيث تم استخدامه في طلاء أسلاك السفن الحربية.

التركيب الكيميائي

توضح الصورة العلوية سلسلة البوليمر لكلوريد البوليفينيل. تتوافق الكرات السوداء مع ذرات الكربون ، والأخرى البيضاء مع ذرات الهيدروجين والأخرى الخضراء مع ذرات الكلور.

من هذا المنظور ، للسلسلة سطحان: أحدهما من الكلور والآخر من الهيدروجين. يمكن تصور ترتيبها ثلاثي الأبعاد بسهولة أكبر من مونومر كلوريد الفينيل ، والطريقة التي تشكل بها روابط مع المونومرات الأخرى لإنشاء السلسلة:

هنا ، تتكون السلسلة من وحدات n ، وهي محاطة بأقواس. تشير ذرة Cl إلى خارج المستوى (الإسفين الأسود) ، على الرغم من أنها يمكن أن تشير أيضًا خلفها ، كما يظهر في الكرات الخضراء. تتجه ذرات H إلى الأسفل ويمكن رؤيتها بنفس الطريقة مع بنية البوليمر.

على الرغم من أن السلسلة تحتوي على روابط مفردة فقط ، إلا أنها لا تستطيع الدوران بحرية بسبب العائق الفراغي (المكاني) لذرات Cl.

لماذا ا؟ لأنها ضخمة جدًا ولا تحتوي على مساحة كافية لتدويرها في اتجاهات أخرى. إذا فعلوا ذلك ، فإنهم "يضربون" بذرات H المجاورة.

الخصائص

القدرة على إعاقة الحريق

هذه الخاصية ترجع إلى وجود الكلور. درجة حرارة الاشتعال لـ PVC هي 455 درجة مئوية ، لذا فإن خطر الاحتراق وبدء الحريق منخفض.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحرارة المنبعثة من PVC عند الاحتراق تكون أقل حيث يتم إنتاجها بواسطة البوليسترين والبولي إيثيلين ، وهما من أكثر المواد البلاستيكية استخدامًا.

متانة

في ظل الظروف العادية ، فإن العامل الأكثر تأثيرًا على متانة المنتج هو مقاومته للأكسدة.

يحتوي PVC على ذرات كلور مرتبطة بالكربون في سلاسله ، مما يجعله أكثر مقاومة للأكسدة من البلاستيك الذي يحتوي فقط على ذرات الكربون والهيدروجين في بنيته.

أظهر فحص الأنابيب البلاستيكية المدفونة لمدة 35 عامًا ، والتي أجرتها الجمعية اليابانية لتركيب الأنابيب البلاستيكية ، عدم وجود أي تدهور في هذه الأنابيب. حتى قوتها يمكن مقارنتها بأنابيب PVC الجديدة.

الاستقرار الميكانيكي

PVC مادة مستقرة كيميائيًا تظهر تغيرًا طفيفًا في هيكلها الجزيئي وقوتها الميكانيكية.

إنها مادة مرنة لزجة طويلة السلسلة ، وهي عرضة للتشوه من خلال التطبيق المستمر لقوة خارجية. ومع ذلك ، فإن تشوهه منخفض ، لأنه يمثل قيودًا على حركته الجزيئية.

المعالجة والقابلية للتشكيل

تعتمد معالجة مادة اللدائن الحرارية على لزوجتها عندما تذوب أو تذوب. في ظل هذه الحالة ، تكون لزوجة PVC عالية ، ولا يعتمد سلوكها كثيرًا على درجة الحرارة وهي مستقرة. لهذا السبب ، يمكن استخدام PVC لتصنيع منتجات كبيرة وأشكال مختلفة.

المقاومة الكيميائية والنفطية

مادة PVC مقاومة للأحماض والقلويات وتقريباً جميع المركبات غير العضوية. يتشوه PVC أو يذوب في الهيدروكربونات العطرية والكيتونات والإيثرات الحلقية ، ولكنه يقاوم المذيبات العضوية الأخرى مثل الهيدروكربونات الأليفاتية والهيدروكربونات المهلجنة. كما أن مقاومته للزيوت والدهون جيدة.

الخصائص

كثافة

1.38 جم / سم ³

نقطة الانصهار

بين 100 درجة مئوية و 260 درجة مئوية.

نسبة امتصاص الماء

0٪ في 24 ساعة

نظرًا لتركيبه الكيميائي ، فإن PVC قادرة على الاختلاط مع الأرقام المركبة أثناء تصنيعها.

بعد ذلك ، من خلال تغيير الملدنات والمواد المضافة المستخدمة في هذه المرحلة ، يمكن الحصول على أنواع مختلفة من PVC مع مجموعة من الخصائص ، مثل المرونة والمرونة ومقاومة التأثيرات ومنع نمو البكتيريا ، من بين أمور أخرى.

التطبيقات

مادة PVC هي مادة غير مكلفة ومتعددة الاستخدامات تستخدم في البناء ، والرعاية الصحية ، والإلكترونيات ، والسيارات ، والأنابيب ، والطلاء ، وأكياس الدم ، والمجسات البلاستيكية ، وعزل الكابلات ، إلخ.

يتم استخدامه في العديد من جوانب البناء بسبب قوته ومقاومته للأكسدة والرطوبة والتآكل. يعتبر PVC مثاليًا للكسوة وإطارات النوافذ والأسقف والأسوار.

لقد كان مفيدًا بشكل خاص في بناء الأنابيب ، نظرًا لأن هذه المادة لا تتعرض للتآكل ومعدل تمزقها لا يتجاوز 1٪ من أنظمة المعادن المنصهرة.

يقاوم التغيرات في درجات الحرارة والرطوبة ، ويمكن استخدامه في الأسلاك التي تشكل غلافه.

يستخدم PVC في تغليف المنتجات المختلفة ، مثل الكبسولات والكبسولات والمواد الأخرى للاستخدام الطبي. كما أن أكياس بنك الدم مصنوعة من مادة PVC الشفافة.

نظرًا لأن مادة PVC ميسورة التكلفة ومتينة ومقاومة للماء ، فهي مثالية لمعاطف المطر والأحذية وستائر الدوش.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2018). البولي فينيل كلورايد. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 من: en.wikipedia.org
2. محررو Encyclopaedia Britannica. (2018). البولي فينيل كلورايد. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 ، من: britannica.com
3. آرين سيفنستر. تاريخ PVC. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 من: pvc.org
4. آرين سيفنستر. الخصائص الفيزيائية لـ PVC. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 من: pvc.org
5. الاتحاد البريطاني للبلاستيك. (2018). بولي فينيل كلوريد PVC. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 من: bpf.co.uk
6. شركة International Polymer Solutions Inc. خصائص كلوريد البوليفينيل (PVC).. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 من: ipolymer.com
7. حقائق السلامة الكيميائية. (2018). البولي فينيل كلورايد. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 ، من: chemicalafetyfacts.org
8. بول جوييت. (2018). أنابيب بلاستيكية.. تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 من: commons.wikimedia.org