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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Polímeros; Monômeros; Polimerização; Homopolímeros; Copolímeros; Peso molecular e demais
parâmetros relacionados.
Conceitos básicos
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Obtenção das matérias-primasCloro
Eletrólise do Cloreto de sódio
Processos comerciais:
Amálgama de Mercúrio;
Diafragma de Amianto;
Processo de membrana.
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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.
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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.
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Reações de obtenção do MVC
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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.
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Processo de polimerização em suspensão.
Síntese do PVC
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Síntese do PVC Processos de polimerização em emulsão e micro-suspensão.
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Síntese do PVC Processos de polimerização em solução.
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Síntese do PVC
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Características das resinas de PVCPeso Molecular
Viscosidade inerente (ASTM D-1243)
Valor de k (ISO 174, DIN 53726 e NBR 13610)
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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
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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
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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).
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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).
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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
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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
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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
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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.
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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.
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Moldagem por Extrusão
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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.
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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
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Plastificantes; Estabilizantes; Lubrificantes; Cargas e reforços; Auxiliares de processamento; Modificadores de impacto; pigmento; Agentes de expansão. Controladores de viscosidade;
Aditivos
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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
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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
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Principais aplicações do PVC
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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:
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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.
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Obrigado!