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Home Chimica

Polivinilcloruro

di Chimicamo
1 Novembre 2022
in Chimica, Chimica Organica
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Polivinilcloruro- chimicamo

Polivinilcloruro- chimicamo

Il polivinilcloruro noto come PVC è un polimero termoplastico tra i più versatili che trova largo uso nel settore delle costruzioni ad esempio in tubi, grondaie e pavimenti di vinile, nell’industria automobilistica, per i giocattoli, per gli imballaggi e nel campo medico: è infatti usato, tra l’altro, nei sistemi di drenaggio, nelle sacche di fluido, contenitori.

Sommario nascondi
1 Proprietà
2 Sintesi del vinilcloruro
3 Polimerizzazione
4 Usi

Proprietà

Il PVC ha infatti eccellenti proprietà di isolamento elettrico e buona resistenza agli urti e alle sostanze chimiche. E’ intrinsecamente ignifugo, ma ad esso possono essere comunque aggiunti, in casi particolari, ritardanti di fiamma.

La versatilità del polivinilcloruro è dovuta al fatto che esso è compatibile con diversi tipi di additivi come i plastificanti che lo rendono flessibile; si distingue infatti il PVC-U ovvero quello non plastificato da quello plastificato che hanno caratteristiche e usi diversi.

Sintesi del vinilcloruro

Il monomero di partenza è il cloroetene più noto come vinilcloruro (VCM) o cloruro di vinile avente formula C2H3Cl, alchene con struttura:

vinilcloruro

L’etene o etilene viene ottenuto a livello industriale dal cracking termico del gas naturale, dell’etano e di altri idrocarburi ad alto peso molecolare e dal suo isolamento dai gasi ottenuti nei processi di cracking e reforming nell’ambito dell’industria petrolchimica.

Il cloroetene è ottenuto in più stadi: nel primo stadio si ottiene l’1,2-dicloroetano.

Quest’ultimo può essere sintetizzato in due modi.

1)      Per clorurazione dell’etene che avviene secondo la reazione:

CH2=CH2 + Cl2 → ClCH2CH2Cl

La reazione è esotermica ed ha una variazione di entalpia pari a ΔH = – 218 kJ/mol

2)      Per ossiclorurazione dell’etene in presenza di acido cloridrico e ossigeno secondo la reazione:

CH2=CH2 +2 HCl +1/2  O2 → ClCH2CH2Cl + H2O

La reazione è esotermica ed ha una variazione di entalpia pari a ΔH = – 238 kJ/mol

Il vinilcloruro è quindi ottenuto dal l’1,2-dicloroetano tramite cracking termico in cui alla temperatura di 500°C e alla pressione di 15-30 atm l’1,2-dicloroetano si decompone in cloruro di vinile e HCl secondo la reazione:

ClCH2CH2Cl → CH2=CHCl + HCl

La reazione è endotermica ed ha una variazione di entalpia pari a ΔH = + 71 kJ/mol

  Clorito

Polimerizzazione

La polimerizzazione del cloruro di vinile avviene secondo un meccanismo radicalico che prevede una fase iniziale detta di iniziazione in cui si forma un radicale a partire, ad esempio, da un perossido per riscaldamento o in presenza di luce secondo la reazione:

R-O-O-R → 2 RO∙

Il radicale formatosi nella fase preliminare detta di iniziazione reagisce con il cloruro di vinile per dare un carbonio radicalico:

Il carbonio radicalico formatosi reagisce con un’altra molecola di cloruro di vinile per dare un altro radicale con maggior peso molecolare. Tale processo detto di propagazione si ripete n volte per dare una lunga catena polimerica.

PVC

Quando un radicale collide con un altro radicale sia esso RO∙ che un carbonio radicalico ha luogo la terminazione e si è formato il PVC che può essere rappresentato come:

PVC

La reazione di polimerizzazione è esotermica pertanto, per disperdere il calore prodotto dalla reazione, questa è condotta in soluzione, in emulsione o in sospensione; in modo che il mezzo liquido,  evaporando, sottrae calore al sistema.

Al termine delle reazioni di polimerizzazione il polivinilcloruro si presenta come polvere o come granulato bianco che viene poi sottoposto alla tecnologia più opportuna sulla base delle caratteristiche e delle forme richieste.

Usi

Oltre a tutte le applicazioni in cui il polivinilcloruro è utilizzato non possono essere dimenticati i dischi in vinile che hanno accompagnato con le loro note i momenti migliori dei giovani degli anni ’60. Solo negli anni ’80 cedettero il passo alle musicassette  a loro volta soppiantate negli anni ’90 dai CD.

La produzione di PVC ebbe inizio, in Italia, a Porto Marghera, agli inizi degli anni ’50 ma se da un lato ha portato indubbi benefici all’economia della nazione, dall’altro ha provocato un notevole impatto ambientale e soprattutto ha cagionato la morte a molti degli operai che avevano contatto con il VCM.

La letteratura scientifica già nel 1974 evidenziò che il VCM era responsabile dell’angiosarcoma nel fegato e successivamente fu dimostrata la sua cancerogenicità in altri organi quale cervello e polmone.

Attualmente sono pertanto adottate misure di sicurezza atte a scongiurare qualunque pericolo per i lavoratori e per l’ambiente.

Tags: crackingeteneperossidipolimeri termoplasticipolimerizzazione radicalicaPVCreforming

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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