Policloreto de vinila
composto químico Da Wikipédia, a enciclopédia livre
O policloreto de vinila (também conhecido como cloreto de vinila, policloreto de vinil ou cloreto de polivinila; nome IUPAC policloroeteno), mais conhecido pelo acrônimo PVC (do inglês Polyvinyl chloride), é um dos polímeros sintéticos termoplásticos mais produzidos e utilizados globalmente, com uma gama excepcionalmente ampla de aplicações que abrange desde a construção civil até a medicina, moda, eletrônica, artesanato e tecnologias emergentes como impressão 3D e baterias de íon-lítio.[2][3] Disponível em formas rígida (sem plastificantes) e flexível (com plastificantes), o PVC é valorizado por sua durabilidade, resistência química, baixo custo e capacidade de adaptação por meio de aditivos, sendo essencial em praticamente todos os setores industriais e domésticos.[2][3] Até 2025, sua produção global é projetada para atingir cerca de 60 milhões de toneladas, refletindo sua relevância econômica e desafios ambientais.[4]
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Nota: "PVC" redireciona para este artigo. Para o comentarista de esportes, veja Paulo Vinícius Coelho.| Policloreto de vinila Alerta sobre risco à saúde[1] | |
|---|---|
| Nome IUPAC | Policloroeteno |
| Outros nomes | PVC, Cloreto de polivinila, Policloreto de vinil |
| Identificadores | |
| Número CAS | |
| PubChem | |
| Propriedades | |
| Fórmula molecular | (C2H3Cl)x |
| Massa molar | Variável (depende do grau de polimerização, geralmente 62,5 g/mol por unidade repetitiva) |
| Aparência | Sólido branco (rígido) ou flexível (plastificado) |
| Densidade | 1,38–1,40 g/cm3 [carece de fontes] |
| Ponto de fusão |
Decompõe-se > 180 °C[1] |
| Ponto de ebulição |
Não aplicável (decompõe-se antes de ferver) |
| Solubilidade em água | Praticamente insolúvel em água[1], solúvel em cetonas, solventes clorados (ex.: diclorometano), DMF, THF e DMAc |
| Condutividade térmica | 0,14–0,28 W/(m·K) (rígido), 0,14–0,17 W/(m·K) (flexível) |
| Riscos associados | |
| Principais riscos associados |
Liberação de HCl em decomposição térmica, monômero (cloreto de vinila) carcinogênico |
| NFPA 704 |
 2
1
0
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| Compostos relacionados | |
| Compostos relacionados | Cloreto de vinila (monômero), Policloreto de vinilideno, Polietileno, Polipropileno |
| Página de dados suplementares | |
| Estrutura e propriedades | n, εr, etc. |
| Dados termodinâmicos | Phase behaviour Solid, liquid, gas |
| Dados espectrais | UV, IV, RMN, EM |
| Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde. | |
O policloreto de vinila foi descoberto acidentalmente em 1835 por Henri Victor Regnault, que observou a formação de um sólido branco ao expor o cloreto de vinila à luz solar, embora sem explorar suas propriedades. Em 1872, Eugen Baumann confirmou a síntese do PVC, marcando o início de sua história científica.[3][5] Seu desenvolvimento comercial ganhou força no século XX com Fritz Klatte e Waldo Semon, que o tornaram versátil e amplamente utilizado.[6][7] Avanços recentes, como o PVC-O (PVC Orientado) e aplicações em tecnologias modernas, consolidam sua evolução.[8]
Histórico
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Perspectiva
Descoberta
O monômero cloreto de vinila (MVC) foi identificado em 1835 por Justus von Liebig, reagindo dicloreto de etileno com hidróxido de potássio em solução alcoólica, obtendo o gás precursor do PVC. Seu aluno, Henri Victor Regnault, observou a formação de um sólido branco sob luz solar, inicialmente confundido com PVC, mas identificado como policloreto de vinilideno.[3] Em 1872, Eugen Baumann confirmou a polimerização espontânea do MVC em policloroeteno, expondo-o à luz por semanas, resultando em um pó branco insolúvel e estável.[3][5] O material permaneceu uma curiosidade científica até o século XX devido à ausência de técnicas de processamento.
Desenvolvimento inicial
Em 1912, Fritz Klatte, da Griesheim-Elektron, patenteou a produção de PVC a partir de acetileno e cloreto de hidrogênio, usando cloreto de mercúrio como catalisador. Apesar de vislumbrar aplicações em plásticos e fibras, o PVC era quebradiço e sensível ao calor, degradando-se a 180 °C com liberação de HCl.[9][10] Após a Primeira Guerra Mundial, o interesse diminuiu, e o projeto foi arquivado pela IG Farben em 1925. Em 1928, a IG Farben produziu fibras de PVC pós-cloradas, mas estas não competiram com o nylon da DuPont.[9] Em 1937, a copolimerização com acetato de vinila marcou o início da produção em larga escala na Europa.[9]
Avanços comerciais
Nos EUA, Waldo Semon, da B.F. Goodrich, transformou o PVC em 1926 ao adicionar plastificantes como ftalatos, tornando-o flexível e resistente. Sua patente de 1933 consolidou o PVC como substituto da borracha natural.[11][12] Durante a Segunda Guerra Mundial, o PVC substituiu metais e borracha em tubos e cabos elétricos.[13] Em 1957, sistemas de abastecimento de água com tubos de PVC foram instalados nos EUA.[14] No Brasil, a produção começou em 1954 com a parceria entre B.F. Goodrich e Indústrias Químicas Matarazzo, modernizada pela Braskem.[3]
Evolução moderna
Até 2025, avanços incluem o PVC-O, desenvolvido nos anos 1970 pela Petzetakis, com processos modernos como o de Molecor (2006) e Rollepaal (RBlue, 2012), melhorando resistência e eficiência.[8] Plastificantes não ftalatos (citratos, adipatos) e polimerização radical controlada (RAFT) aprimoram propriedades.[15] Aplicações em impressão 3D, membranas e baterias de íon-lítio destacam sua versatilidade.[16][17]
Síntese
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Perspectiva
Monômero Cloreto de Vinila (MVC)
O MVC é produzido por três rotas principais:
Processo balanceado (Rota do eteno)
Adotado por sua eficiência, ocorre em três etapas:[18] Cloração direta: Eteno (C₂H₄) + Cl₂ → 1,2-dicloroetano (DCE), 50-70 °C, rendimento ~95%.[18] Oxiclorização: 2C₂H₄ + 4HCl + O₂ → 2C₂H₄Cl₂ + 2H₂O, 200-300 °C, catalisador de cloreto de cobre.[18] Craqueamento térmico: C₂H₄Cl₂ → C₂H₃Cl + HCl, 450-550 °C, rendimento 90-95%.[18] O HCl é reciclado, minimizando resíduos.[19]
Rota do acetileno
Dominante até os anos 1960, usa acetileno (C₂H₂) de carbureto de cálcio (CaC₂):[18] Substituída pela rota do eteno devido a custos e impacto ambiental do mercúrio.[18]
Rota do etano
Converte etano (C₂H₆) diretamente em MVC a 400-500 °C:[18] Ideal em regiões ricas em gás natural.[18]
Purificação do MVC
Destilação remove impurezas, garantindo pureza >99,9%, essencial por sua inflamabilidade e carcinogenicidade.[20]
Policloreto de Vinila (PVC)
A polimerização do MVC é representada por:[21]
Métodos industriais
| Método | Participação na Produção | Descrição | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Polimerização em suspensão | 80% | MVC disperso em água (30-150 µm), peróxidos (ex.: peróxido de benzoíla), 50-70 °C, 7-10 bar.[3][22] | Extrusão, moldagem |
| Polimerização em emulsão | 10-15% | MVC em água com emulsificantes (0,1-1 µm), persulfato de potássio, 40-60 °C.[3][22] | Plastissóis, adesivos |
| Polimerização em microsuspensão | ~5% | Similar à emulsão, partículas de 0,5-2 µm.[3][22] | Pastas viscosas |
| Polimerização em massa | 5% | Sem solventes, 58 °C, 17 h, alta pureza.[3][22] | Resinas especiais |
| Polimerização radical controlada | Emergente | RAFT ajusta peso molecular.[15] | Aplicações avançadas |
Propriedades
Estrutura molecular
PVC é atático, com baixa cristalinidade (5-10%), cadeias lineares head-to-tail, grau de polimerização 500-1500 (30.000-100.000 g/mol).[2][23] Tg varia de 60-80 °C.[2]
Propriedades físicas
Sólido branco rígido ou flexível, densidade 1,38–1,40 g/cm³, decompõe-se acima de 180 °C.[1][24]
Propriedades mecânicas
| Tipo | Módulo de Elasticidade (GPa) | Resistência à Tração (MPa) | Alongamento na Ruptura (%) |
|---|---|---|---|
| PVC Rígido | 2,4-4,1 | 48-55 | 10-100 |
| PVC Flexível | - | 20-40 | 200-400 |
Superior ao polietileno (0,2-0,7 GPa) e polipropileno (1,5-2 GPa).[25][26]
Propriedades térmicas
57% cloro, retardante de chamas (índice de oxigênio ~45%), condutividade térmica 0,14–0,28 W/(m·K) (rígido), 0,14–0,17 W/(m·K) (flexível).[25][27]
Propriedades químicas
Resistente a ácidos, bases, sais, solúvel em cetonas, DMF, THF.[25][28]
Propriedades elétricas
Resistividade 10¹⁶ Ω·cm, constante dielétrica 3,0-3,4.[29]
Aditivos
PVC é versátil devido a aditivos:[2][3]
Plastificantes
Ftalatos (DEHP, DINP, 90% do mercado), alternativas como adipatos, citratos (20-50% em peso).[2][30]
Estabilizantes
Sais de cálcio-zinco, organotinas previnem degradação.[3][31]
Lubrificantes
Ácidos graxos (internos), parafinas (externos) facilitam processamento.[32]
Preenchimentos
CaCO₃, talco, sílica (até 40%) aumentam rigidez.[2]
Pigmentos e cargas
TiO₂ (brancura), óxidos de ferro (cores), trióxido de antimônio (retardante).[33]
Aplicações
PVC é moldado por injeção, extrusão, calandragem, rotomoldagem.
Construção civil
Tubos e conexões: Desde 1934, diâmetros 20 mm-1 m.[34][35] Cabos elétricos: Resistividade 10¹⁶ Ω·cm.[35][36]
Janelas e portas:
U-value ~1,3 W/m²·K, 30-50 anos.[37]
Medicina
35% dos plásticos médicos (bolsas de sangue, sondas).[35][38]
Moda
Roupas de PVC (0,1-0,5 mm) desde os anos 1960.[39]
Tecnologias emergentes
Impressão 3D: Filamentos (1,75-3 mm).[40] Tubos inteligentes: Sensores IoT.[41] Baterias de íon-lítio: Aglutinante em eletrodos.[17]
Impacto ambiental
Ciclo de vida: manufatura (1,5-2 MWh/t), uso (até 100 anos), descarte. Preocupações incluem dioxinas e microplásticos.[42][43]
Reciclagem
100% reciclável: Mecânica: 737.645 t (Europa, 2023), meta de 1 milhão até 2030.[44] Química: Pirólise, hidrólise.[45]
Segurança e saúde
MVC é carcinogênico; ftalatos disruptivos endócrinos.[46][47]
Produção global
44,3 milhões de t (2018), ~60 milhões até 2025, CAGR 6,2% até 2028.[4][48]
Ver também
Referências
Ligações externas
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