UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚCENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIACURSO DE BACHARELADO EM QUÍMICACONTROLE QUÍMICO DE QUALIDADEPROF. MURILO SÉRGIO DA SILVA JULIÃO

POLICLORETO DE VINILA (PVC)

SOBRAL-CE2015

ACADÊMICOS:ANTONIO CANUTO NETO DE AZEVEDOGEOVANNE LEMOS DE ASSIS

Histórico; Conceitos básicos; Obtenção das matérias-primas; Síntese do PVC; Características das resinas de PVC; Moldagem por Extrusão; Moldagem por Injeção; Moldagem por Sopro; Aditivos; PVC e sua utilização; Reciclagem;

Referências Bibliográficas.

Nos anos 20, ocorreu nos Estados Unidos a primeira produção

comercial do PVC. Nos anos 30, os alemãs conseguiram produzi-los, enquanto a

produção britânica teve início nos anos 40. Em 1954, teve início a produção comercial no Brasil.

Sumário

Histórico Em 1835, Justus von Liebig descobriu o

monômero cloreto de vinila. Em 1839, Victor Regnault publicou um

artigo que relatava a observação da

ocorrência de um pó branco após a

exposição de ampolas seladas preenchidas

com o MVC à luz solar. Em 1860, A. W. Hoffman fez o primeiro

relato da polimerização autêntica de um

haleto de vinila.

Justus von Liebig Victor Regnault

A. W. Hoffman

Em 1872, ocorreu o primeiro registro da

polimerização do MVC e obtenção do PVC. E. Baumann detalhou a mudança do MVC

induzida pela luz para um produto sólido

branco, que imaginou ser um isômero do

monômero. Em 1912, Fritz Klatte descobriu a base do

procedimento para a produção comercial

do PVC.

E. Baumann

Fritz Klatte

Histórico

Em 1915, Fritz Klatte descobriu ainda a

polimerização do MVC via radicais livres,

por meio de iniciadores tipo peróxidos

orgânicos. De 1912 a 1926 a indústria alemã

Chemische Fabrik Griesheim-Elektron não

obteve sucesso na tentativa de construir

equipamentos capazes de processar o PVC.

Fritz Klatte

Histórico

Em 1926, finalmente, W. Semon descobriu

que misturando-se o PVC com tricresil

fosfato ou dibutil ftalato (plastificantes), era

possível processá-lo e torná-lo altamente

flexível, com aspecto borrachoso. Desse

modo, Semon inventou o primeiro elastômero

termoplástico.

W. Semon

Histórico

Em 1936, T. L. Gresham descobriu as propriedades plastificantes do

di-2-etil-hexil-ftalato ou dioctil ftalato (DOP). Nos anos 20, ocorreu nos Estados Unidos a primeira produção

comercial do PVC. Nos anos 30, os alemãs conseguiram produzi-los, enquanto a

produção britânica teve início nos anos 40. Em 1954, teve início a produção comercial no Brasil.

Histórico

Polímeros; Monômeros; Polimerização; Homopolímeros; Copolímeros; Peso molecular e demais

parâmetros relacionados.

Conceitos básicos

Obtenção das matérias-primasCloro

Eletrólise do Cloreto de sódio

Processos comerciais:

Amálgama de Mercúrio;

Diafragma de Amianto;

Processo de membrana.

Obtenção das matérias-primasEteno

O Eteno ou etileno é obtido por meio de processos convencionais

da indústria petroquímica a partir de petróleo, gás natural ou etanol.

Frações dessas matérias-primas são ricas em hidrocarbonetos

leves, particularmente etano, propano e butano, os quais são

convertidos em eteno e propeno por processos de craqueamento,

nos quais ocorrem desidrogenação e quebra das moléculas dos

hidrocarbonetos saturados.

Obtenção das matérias-primasMonômero cloreto de vinila (MVC)

A produção do monômero cloreto de vinila (MVC) é realizada por meio de

duas rotas principais.

A rota do eteno/cloro ou processo balanceado é a mais amplamente

utilizada em escala mundial.

Apesar de a rota do acetileno apresentar a vantagem de menor custo de

instalação da planta de produção, o custo do acetileno derivado do petróleo

é maior que o do eteno, o que a torna economicamente pouco viável.

Reações de obtenção do MVC

Síntese do PVC A tecnologia de obtenção de polímeros é definida por três rotas

principais de polimerização: Etapas, abertura de anel e por cadeia.

Dentro da rota de polimerização em cadeia, são três os mecanismos

possíveis de ser utilizados: Via radicais livres, aniônica e catiônica.

As reações de polimerização baseadas em mecanismos via radicais

livres envolvem três estágios: Iniciação, propagação e terminação.

Processo de polimerização em suspensão.

Síntese do PVC

Síntese do PVC Processos de polimerização em emulsão e micro-suspensão.

Síntese do PVC Processos de polimerização em solução.

Síntese do PVC

Características das resinas de PVCPeso Molecular

Viscosidade inerente (ASTM D-1243)

Valor de k (ISO 174, DIN 53726 e NBR 13610)

Características das resinas de PVC

O método mais simples de determinação da distribuição

de tamanho de partícula é por meio do peneiramento da

resina em malhas previamente selecionadas (ASTM D-

1921).

Outro método bastaste usado é a determinação de

tamanho de partículas por via úmida (ASTM D-1705).

A faixa de tamanho de partículas típico de resinas de PVC

obtidas pelo processo de polimerização em suspensão

situa-se entre 50 e 250 µm, com diâmetro médio na faixa

de 100 a 150 µm.

Distribuição de tamanho de partícula

Características das resinas de PVCDensidade aparente

A densidade aparente é, portanto, importante na

especificação da quantidade de resina que pode ser

acomodada em determinado volume, e ainda possui relação

diretamente proporcional com a produtividade nos

equipamentos de processamento; Esse parâmetro é determinado pela norma ASTM D-1895;

Avalia a facilidade com a qual a resina ou o composto em pó

escoam; Esse parâmetro é também avaliado pela norma ASTM D-1895.

Fluxo Seco

Características das resinas de PVCPorosidade e absorção de plastificantes

A avaliação da porosidade de resinas de PVC é

normalmente avaliada por meio da técnica de intrusão de

mercúrio (ASTM D-2873); Dois testes de absorção de plastificantes são importantes

como ferramentas de controle de qualidade de resinas de

PVC: O teste de absorção de plastificante a frio com

centrifugação (ASTM D-3367) e o teste de absorção de

plastificantes a quente em um reômetro de torque dotado

de um misturador específico (ASTM D-2396).

Características das resinas de PVCEstabilidade Térmica

A avaliação da estabilidade térmica pode ser feita por meio de duas análises:

avaliação da estabilidade térmica da resina pura ou na forma de composto. A avaliação da estabilidade térmica da resina pura pode ser feita por meio do

procedimento descrito na norma ASTM D-4202 ou por análise

termogravimétrica ou termogravimetria (TG). A norma ASTM D-2115 descreve a avaliação da estabilidade térmica de

composições de PVC na forma de lâminas normalmente calandradas que são

expostas à temperatura em estufa. Outra alternativa para avaliação da estabilidade térmica de composições de

PVC é o ensaio conhecido como teste dinâmico (ASTM D-2538).

Características das resinas de PVCVoláteis

A norma ASTM D-3030 especifica a avaliação do teor de voláteis em

resinas de PVC por meio da exposição de uma amostra à temperatura

de 110 °C em uma estufa de ar circulante, observando a perda de

massa até obter-se massa constante.

O teor de MVC residual na resina de PVC é determinado por meio de

técnicas de cromatografia gasosa, tal como descrito na norma ASTM

D-3749.

MVC Residual

Propriedades dielétricas A norma ASTM D-1755 permite a distinção entre resinas

destinadas a aplicações dielétricas e resinas de uso geral.

A norma ASTM D-257 descreve o procedimento de

avaliação da resistividade volumétrica de composições.

Viscosidade a baixas taxas de cisalhamento O método de ensaio que define as condições básicas de

teste é o ASTM D-1824. O instrumento utilizado para a

medição é o viscosímetro Brookfield.

Características das resinas de PVC

Viscosidade a altas taxas de cisalhamento O método de ensaio que define as condições básicas de teste é o

ASTM D-1823. O instrumento utilizado para sua medição é o

viscosímetro Severs.

Teor de Comonômero Esse ensaio mostra, por exemplo, o percentual médio de

comonômero acetato de vinila no copolímero cloreto de

vinila/acetato de vinila. O método de ensaio que define as

condições básicas de teste é o ISO 1159.

Características das resinas de PVC

Características das resinas de PVCExtraíveis em metanol

Trata-se do percentual de material extraível da resina de PVC polimerizada

por emulsão ou micro-suspensão, por meio de extração em metanol. A

determinação é feita de acordo com o método ASTM D-2222, utilizando um

extrator tipo Soxhlet e um sistema de condensação do metano;pH do látex

O pH do látex é determinado por meio de pHmetria, ou seja, medida do

valor do pH por instrumentos analíticos ou mesmo papéis sensíveis à

faixa de pH alcalino;Concentração de sólidos

A concentração de sólidos no látex é determinada por evaporação da água

contida no mesmo.

Moldagem por Extrusão O processo de moldagem por extrusão é uma das técnicas de

processamento mais úteis e das mais utilizadas para converter

compostos de PVC em produtos comerciais. Considera-se que

entre 45 e 50% de todos os produtos de PVC são obtidos por meio

do processo de moldagem por extrusão.

A capacidade do PVC de aceitar várias modificações por meio da

incorporação de aditivos permite seu uso numa ampla

diversidade de produtos, dentre os quais filmes para embalagens,

fios e cabos elétricos, chapas, perfis diversos e tubos.

Moldagem por Extrusão

Moldagem por Injeção Produtos típicos de PVC obtidos por meio de moldagem por injeção

são conexões, alguns acabamentos de perfis, solados de calçados e

peças técnicas diversas.

O princípio geral de moldagem por extrusão-sopro

consiste em extrudar verticalmente o composto de

PVC fundido na forma de um tubo ou mangueira,

expandindo-o no interior de um molde oco

bipartido por meio da injeção de ar comprimido e

forçando-o a assumir o formato interior do molde.

Uma vez resfriado o produto é extraído do molde e

tem início um novo ciclo de moldagem.

Moldagem por Sopro

Plastificantes; Estabilizantes; Lubrificantes; Cargas e reforços; Auxiliares de processamento; Modificadores de impacto; pigmento; Agentes de expansão. Controladores de viscosidade;

Aditivos

Solventes; Agentes promotores de adesão; Biocidas; Antiestáticos; Antibloqueios e deslizantes (slip); Retardantes de chama e supressores de fumaça; Fosqueantes; Agentes para aumento da temperatura de distorção ao calor (HDT) Desmoldantes;

Aditivos

O PVC é o segundo termoplástico mais consumido em todo o

mundo, com uma demanda mundial de resina superior a 27 milhões

de toneladas no ano de 2001, sendo a capacidade mundial de

produção de resinas de PVC estimada em cerca de 31 milhões de

toneladas ao ano;

Dessa demanda total, 22% foram consumidos nos Estados Unidos,

22% nos países da Europa Ocidental e 7% no Japão. O Brasil foi

responsável pelo consumo de cerca de 2,5% da demanda mundial de

resinas de PVC.

PVC e sua utiização

Principais aplicações do PVC

O processo de reciclagem de produtos de PVC pode ocorrer em

três formas distintas: Reciclagem mecânica; Reciclagem química; Reciclagem energética.

Reciclagem

Os produtos de PVC são identificados por meio de uma codificação

utilizada mundialmente, sendo esta, no Brasil, especificada pela

norma ABNT NBR 13230. O símbolo utilizado para designar produtos de

PVC é:

Referências Bibliográficas INSTITUDO DO PVC. Produção do PVC. Disponível em:<<

http://www.institutodopvc.org/publico/?a=conteudo&canal_id=39&subcanal_id=40>>. Acesso em 07 ago. 2015.

NUNES, L. R.; RODOLFO, A. Jr.; ORMANJI, W. Tecnologia do PVC. São Paulo: ProEditores / Braskem, 2006.

ZAIONCZ, S. Estudo do efeito de plastificaçăo interna do PVC quimicamente modificado. Dissertaçăo (mestrado) - Universidade Federal do Paraná. Curitiba-PR, 2004.

Obrigado!