Storia, struttura, proprietà e usi del cloruro di polivinile

4159
Robert Johnston
Storia, struttura, proprietà e usi del cloruro di polivinile

Il cloruro di polivinile Si tratta di un polimero il cui uso industriale ha iniziato a svilupparsi all'inizio del XX secolo, tra l'altro per via del suo basso costo, della sua durata, della sua resistenza e della sua capacità di isolamento termico ed elettrico, tra le altre ragioni. Ciò gli ha permesso di spostare i metalli in numerose applicazioni e utilizzi..

Come indica il nome, consiste nella ripetizione di molti monomeri di cloruro di vinile, che formano una catena polimerica. Sia gli atomi di cloro che quelli di vinile si ripetono n volte nel polimero, quindi può anche essere chiamato cloruro di polivinile (cloruro di polivinile, PVC, in inglese).

Inoltre, è un composto modellabile, quindi può essere utilizzato per costruire numerosi pezzi di diverse forme e dimensioni. Il PVC è resistente alla corrosione, principalmente a causa dell'ossidazione. Pertanto, non vi è alcun rischio nella sua esposizione all'ambiente..

Come punto negativo, la durabilità del PVC può essere la causa di un problema, perché l'accumulo dei suoi rifiuti può contribuire all'inquinamento ambientale che ha colpito così tanto il pianeta per diversi anni..

Indice articolo

  • 1 Storia del cloruro di polivinile (PVC)
  • 2 Struttura chimica
  • 3 Proprietà
    • 3.1 Capacità di ritardare il fuoco
    • 3.2 Durabilità
    • 3.3 Stabilità meccanica
    • 3.4 Lavorazione e stampabilità
    • 3.5 Resistenza chimica e agli oli
  • 4 Proprietà
    • 4.1 Densità
    • 4.2 Punto di fusione
    • 4.3 Percentuale di assorbimento d'acqua
  • 5 Usi
  • 6 Riferimenti

Storia del cloruro di polivinile (PVC)

Nel 1838, il fisico e chimico francese Henry V. Regnault scoprì il cloruro di polivinile. Successivamente, lo scienziato tedesco Eugen Baumann (1872) ha esposto una bottiglia con cloruro di vinile alla luce solare e ha osservato l'aspetto di un materiale bianco solido: era cloruro di polivinile.

All'inizio del XX secolo, lo scienziato russo Ivan Ostromislansky e lo scienziato tedesco Frank Klatte della compagnia chimica tedesca Griesheim-Elektron cercarono di trovare applicazioni commerciali per il cloruro di polivinile. Sono finiti frustrati, perché a volte il polimero era rigido e altre volte era fragile..

Nel 1926 Waldo Semon, uno scienziato che lavorava per la B. F. Goodrich Company ad Akron, Ohio, riuscì a creare una plastica flessibile, impermeabile e resistente al fuoco in grado di legarsi al metallo. Questo era l'obiettivo perseguito dall'azienda ed è stato il primo utilizzo industriale del cloruro di polivinile..

La produzione del polimero si è intensificata durante la seconda guerra mondiale, poiché è stata utilizzata nel rivestimento del cablaggio delle navi da guerra.

Struttura chimica

L'immagine in alto illustra la catena polimerica del cloruro di polivinile. Le sfere nere corrispondono agli atomi di carbonio, quelle bianche agli atomi di idrogeno e quelle verdi agli atomi di cloro.

Da questo punto di vista, la catena ha due superfici: una di cloro e una di idrogeno. La sua disposizione tridimensionale è più facilmente visualizzabile dal monomero di cloruro di vinile e il modo in cui forma legami con altri monomeri per creare la catena:

Qui, una stringa è composta da n unità, che sono racchiuse tra parentesi. L'atomo di Cl punta fuori dal piano (cuneo nero), sebbene possa anche puntare dietro di esso, come si vede con le sfere verdi. Gli atomi di H sono orientati verso il basso e possono essere visti allo stesso modo con la struttura polimerica.

Sebbene la catena abbia solo legami singoli, questi non possono ruotare liberamente a causa dell'ostacolo sterico (spaziale) degli atomi di Cl.. 

Perché? Perché sono molto voluminosi e non hanno abbastanza spazio per ruotare in altre direzioni. Se lo facessero, "colpirebbero" gli atomi di H vicini.

Proprietà

Capacità di ritardare il fuoco

Questa proprietà è dovuta alla presenza di cloro. La temperatura di accensione del PVC è di 455 ºC, quindi il rischio di ustioni e incendi è basso.

Inoltre, il calore rilasciato dal PVC durante la combustione è inferiore in quanto prodotto dal polistirolo e dal polietilene, due delle materie plastiche più utilizzate..

Durevolezza

In condizioni normali, il fattore che più influenza la durabilità di un prodotto è la sua resistenza all'ossidazione..

Il PVC ha atomi di cloro attaccati agli atomi di carbonio nelle sue catene, il che lo rende più resistente all'ossidazione rispetto alle plastiche che hanno solo atomi di carbonio e idrogeno nella loro struttura..

L'esame dei tubi in PVC interrati per 35 anni, effettuato dalla Japan PVC Pipe & Fitting Association, non ha evidenziato alcun deterioramento di questi. Anche la sua forza è paragonabile ai nuovi tubi in PVC.

Stabilità meccanica

Il PVC è un materiale chimicamente stabile che mostra pochi cambiamenti nella sua struttura molecolare e resistenza meccanica..

È un materiale viscoelastico a catena lunga, suscettibile di deformazione per l'applicazione continua di una forza esterna. Tuttavia, la sua deformazione è bassa, poiché presenta una limitazione nella sua mobilità molecolare..

Lavorazione e stampabilità

La lavorazione di un materiale termoplastico dipende dalla sua viscosità quando è fuso o fuso. In questa condizione, la viscosità del PVC è elevata, il suo comportamento è poco dipendente dalla temperatura ed è stabile. Per questo motivo il PVC può realizzare prodotti di grandi dimensioni e forme variabili..

Resistenza chimica e agli oli

Il PVC è resistente ad acidi, alcali e quasi tutti i composti inorganici. Il PVC si deforma o si dissolve in idrocarburi aromatici, chetoni ed eteri ciclici, ma è resistente ad altri solventi organici come gli idrocarburi alifatici e gli idrocarburi alogenati. Inoltre, la sua resistenza agli oli e ai grassi è buona.

Proprietà

Densità

1,38 g / cm3

Punto di fusione

Tra 100 ºC e 260 ºC.

Percentuale di assorbimento d'acqua

0% in 24 ore

A causa della sua composizione chimica, il PVC è in grado di mescolarsi con numeri compositi durante la sua fabbricazione..

Quindi, variando i plastificanti e gli additivi utilizzati in questa fase, è possibile ottenere diversi tipi di PVC con una gamma di proprietà, come flessibilità, elasticità, resistenza agli urti e prevenzione della crescita batterica, tra le altre..

Applicazioni

Il PVC è un materiale economico e versatile utilizzato in edilizia, sanità, elettronica, automobili, tubi, rivestimenti, sacche di sangue, sonde di plastica, isolamento di cavi, ecc..

È utilizzato in molti aspetti della costruzione grazie alla sua forza, resistenza all'ossidazione, all'umidità e all'abrasione. Il PVC è ideale per rivestimenti, infissi, tetti e recinzioni.

È stato particolarmente utile nella costruzione di tubi, poiché questo materiale non è soggetto a corrosione e la sua velocità di rottura è solo l'1% di quella dei sistemi a metallo fuso.

Resiste agli sbalzi di temperatura e umidità, potendo essere utilizzato nel cablaggio che ne costituisce il rivestimento.

Il PVC viene utilizzato nell'imballaggio di diversi prodotti, come confetti, capsule e altri articoli per uso medico. Allo stesso modo, le sacche per la banca del sangue sono realizzate in PVC trasparente.

Poiché il PVC è economico, resistente e impermeabile, è ideale per impermeabili, stivali e tende da doccia..

Riferimenti

  1. Wikipedia. (2018). Cloruro di polivinile. Estratto il 1 maggio 2018 da: en.wikipedia.org
  2. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (2018). Cloruro di polivinile. Estratto il 1 maggio 2018 da: britannica.com
  3. Arjen Sevenster. La storia del PVC. Estratto il 1 maggio 2018 da: pvc.org
  4. Arjen Sevenster. Proprietà fisiche del PVC. Estratto il 1 maggio 2018 da: pvc.org
  5. British Plastics Federation. (2018). PVC cloruro di polivinile. Estratto il 1 maggio 2018 da: bpf.co.uk
  6. International Polymer Solutions Inc. Proprietà del cloruro di polivinile (PVC). [PDF]. Estratto il 1 maggio 2018 da: ipolymer.com
  7. Fatti di sicurezza chimica. (2018). Cloruro di polivinile. Estratto il 1 maggio 2018 da: chemicalsafetyfacts.org
  8. Paul Goyette. (2018). Tubi in plastica. [Figura]. Estratto il 1 maggio 2018 da: commons.wikimedia.org

Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.