POLICLORETO DE VINILA (PVC)

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1 POLICLORETO DE VINILA (PVC)
UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE BACHARELADO EM QUÍMICA CONTROLE QUÍMICO DE QUALIDADE PROF. MURILO SÉRGIO DA SILVA JULIÃO POLICLORETO DE VINILA (PVC) ACADÊMICOS: ANTONIO CANUTO NETO DE AZEVEDO GEOVANNE LEMOS DE ASSIS SOBRAL-CE 2015

2 Sumário Referências Bibliográficas.
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.

3 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

4 Histórico 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

5 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

6 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

7 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.

8 Conceitos básicos Polímeros; Monômeros; Polimerização; Homopolímeros;
Copolímeros; Peso molecular e demais parâmetros relacionados.

9 Obtenção das matérias-primas
Cloro Eletrólise do Cloreto de sódio Processos comerciais: Amálgama de Mercúrio; Diafragma de Amianto; Processo de membrana.

10 Obtenção das matérias-primas
Eteno 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.

11 Obtenção das matérias-primas Monômero 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.

12 Reações de obtenção do MVC

13 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.

14 Síntese do PVC Processo de polimerização em suspensão.

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

16 Síntese do PVC Processos de polimerização em solução.

17 Síntese do PVC

18 Características das resinas de PVC
Peso Molecular Viscosidade inerente (ASTM D-1243) Valor de k (ISO 174, DIN e NBR 13610)

19 Características das resinas de PVC
Distribuição de tamanho de partícula 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.

20 Características das resinas de PVC
Densidade 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

21 Características das resinas de PVC
Porosidade 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).

22 Características das resinas de PVC
Estabilidade 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).

23 Características das resinas de PVC
Voláteis 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

24 Características das resinas de PVC
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 O instrumento utilizado para a medição é o viscosímetro Brookfield.

25 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 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.

26 Características das resinas de PVC
Extraíveis 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.

27 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.

28 Moldagem por Extrusão

29 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.

30 Moldagem por Sopro 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.

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

32 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;

33 PVC e sua utiização 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.

34 Principais aplicações do PVC

35 Reciclagem O processo de reciclagem de produtos de PVC pode ocorrer em três formas distintas: Reciclagem mecânica; Reciclagem química; Reciclagem energética. Os produtos de PVC são identificados por meio de uma codificação utilizada mundialmente, sendo esta, no Brasil, especificada pela norma ABNT NBR O símbolo utilizado para designar produtos de PVC é:

36 Referências Bibliográficas
INSTITUDO DO PVC. Produção do PVC. Disponível em:<< al_id=40>>. Acesso em 07 ago 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.

37 Obrigado!