PVC

PVC

1. IMPORTANCIA

   • E UM DOS TERMOPLASTICOS MAIS IMPORTANTES
   • A RESINA E PURA DURA E RIGIDA

2. RESISTENCIA

   • A AGUA
   • A COMBUSTAO
   • praticamente imune às soluções aquosas
   • às soluções corrosivas para decapagem.
   • é suscetível ao ataque de solventes orgânicos de natureza similar, como os hidrocarbonetos clorados

3. TESCNICAS DE POLIMERIZACAO

   • SUSPENSAO
     • Aproximadamente 80% do PVC consumido no mundo é produzido por meio da polimerização do monômero cloreto de vinila em suspensão.
     • • No processo de polimerização em suspensão, o monômero é disperso na forma de gotas de diâmetro entre 30 e 150μm, em meio a uma fase aquosa contínua, por agitação vigorosa e na presença de um colóide de protetor, também chamado dispersante ou agente de suspensão.
     • Um iniciador solúvel no monômero é utilizado, de modo que a reação de polimerização ocorra dentro das gotas em suspensão, por um mecanismo de reações em cadeia via radicais livres. ,
     • Plantas comerciais de polimerização em suspensão utilizam reatores de batelada cujo tamanho aumentou significativamente ao longo dos anos. – As plantas originais da década de 1940 possuíam reatores de aproximadamente 5 m3 , os quais evoluíram para reatores acima de 50 m3 , ou cerca de 25T de resina seca por batelada, alcançando reatores de até 200m3 atualmente.
     • A reação de polimerização do PVC é extremamente exotérmica, e a capacidade de remoção de calor do meio reacional é geralmente o fator limitante para redução dos tempos de reação por batelada; • Esta falta de troca de calor é um agravante para o aumento do volume dos reatores;
     • COMO FUNCIONA NO REATOR ?
   • EMULSAO
     • Pelos processos de polimerização em emulsão e microsuspensão (10 a 15%) obtêm-se resinas que são empregadas basicamente em compostos líquidos.
     • O monômero liquefeito é disperso na forma de gotas extremamente pequenas, com diâmetro normalmente entre 0,1 e 1 μm, em meio a uma fase aquosa contínua, por meio de agitação vigorosa e da presença de um agente emulsificante.
     • Um iniciador solúvel em água é utilizado ,de modo que a reação de polimerização ocorra preferencialmente no monômero emulsificado, por um mecanismo de reações em cadeia via radicais livres, como no processo de polimerização em suspensão.
     • A reação de polimerização em emulsão ocorre em um reator capaz de suportar a pressão de vapor do monômero na temperatura de polimerização.
     • Essa temperatura é usualmente na faixa entre 40 e 60ºC, o que corresponde a pressões entre 0,4 e 10 atm.
     • A temperatura de polimerização é escolhida em função do peso molecular desejado para o polímero. – O controle da temperatura de polimerização tem forte efeito sobre o peso molecular.
     • Os reatores possuem sistema de agitação interna e o calor é fornecido ou removido por meio de encamisamento, via mistura de água e vapor.
     • A reação de polimerização é fortemente exotérmica,e normalmente requer resfriamento. O volume dos reatores normalmente é determinado pela capacidade de produção requerida: plantas modernas atualmente utilizam reatores entre 30 e 100 m3
     • Para a polimerização em emulsão, as condições de agitação e o sistema de resfriamento podem ser críticos. Um bom balanço tem de ser alcançado entre a agitação, o calor removido e a estabilidade mecânica do látex; caso contrário, ocorre coagulação excessiva das partículas da emulsão.
     • iniciadores utilizados na pol. em emulsão devem ser solúveis em água e são normalmente persulfatos de potássio ou de amônio. – A iniciação ocorre na fase aquosa por meio da formação de radicais livres sulfato. Sistemas de três componentes, envolvendo o uso de sais de metais, trazem benefícios: sistemas típicos de persulfato de amônio, bissulfato de sódio e sulfato de cobre ou, ainda, peróxido de hidrogênio, ácido ascórbico e sulfato ferroso podem ser usados. Utilizando esses tipos de sistema, a polimerização pode ser realizada a temperaturas mais baixas, com melhor controle sobre as velocidades de reação.
     • • Um dos componentes mais importantes da polimerização em emulsão é o agente emulsificante. – Emulsificantes típicos são os sais de sódio e amônio de álcoois sulfatados, sulfonatos de alquila, sulfosuccinatos e ácidos graxos. – O emulsificante tem forte influência no número de partículas iniciais e, portanto, na distribuição do tamanho das mesmas no látex final. O uso do látex (semente) na formulação de polimerização é uma técnica útil para controlar a distribuição do tamanho de partícula.
     • O controle do pH durante a polimerização é muito importante. Sistemas tampão convencionais podem ser utilizados – Segundo a literatura, o pH, durante a secagem, pode afetar as propriedades do produto final.
     • A quantidade de monômero convertido em PVC por batelada na polimerização em emulsão encontra-se normalmente entre 85 e 95%. – Geralmente não é econômica uma maior taxa de conversão, devido à redução na velocidade de reação. Até aproximadamente 70%de conversão a pressão no reator é constante, e começa a diminuir quando todo o monômero líquido é utilizado. O monômero gasoso é usualmente recuperado quando a pressão se reduz para a faixa entre 3 e 4 atm.
   • SOLUCAO
     • possui pouca representatividade no consumo total dessa resina.
     • O processo de polimerização em solução é empregado de maneira bastante limitada para o PVC, destinados principalmente a tinta e vernizes;
     • O solvente normalmente empregado é o n-butano, em sistemas dotados de reatores individuais ou múltiplos.
     • O uso de outro solvente, particularmente cetonas alifáticas e alicíclicas, bem como solventes halogenados, possibilita a redução da pressão de operação do sistema.
     • A resina é seca por meio da evaporação do solvente em um atomizador, sendo que as condições de sua operação determinam o formato das partículas.
   • MASSA
     • pouca representatividade no consumo total dessa resina.
     • Este processo existe a muito tempo porem esta em desuso
     • Resinas obtidas pelo processo de polimerização em massa são caracterizadas pelo alto grau de pureza e pelas boas propriedades de transparência e estabilidade térmica.
   • esferas de aco facilitam a remocao

4. MASSA MOLAR E VALOR DE K

   • A massa molar de resinas de PVC é normalmente caracterizado por parâmetros de medida relacionados à viscosidade do polímero em solução diluída, utilizando-se viscosímetros do tipo Ostwald.
   • São comuns as especificações de resinas de PVC por meio de sua viscosidade inerente e valor K
   • A viscosidade inerente é a especificação mais comumente utilizada nos Estados Unidos.
   • Sua determinação é feita pela determinação dos tempos de eluição da ciclohexanona pura e de uma solução de 0,2 g de resina em 100 mL nesse solvente, segundo a ASTM D-1243.
   • Por meio dos valores de tempo de eluição são calculadas as viscosidades relativas e inerentes por meio das equações abaixo.

5. ADITIVOS

   • • A versatilidade do PVC deve-se basicamente à necessidade e à capacidade de incorporação de aditivos antes de sua transformação em produtos finais;
   • Mediante a escolha de uma gama de substâncias químicas, permite ao formulador a obtenção de compostos de PVC com as características necessárias a cada aplicação.
   • Mediante a escolha de uma gama de substâncias químicas, permite ao formulador a obtenção de compostos de PVC com as características necessárias a cada aplicação.
   • O desempenho do produto final também é fortemente dependente da escolha da resina de PVC.
   • TABELA
     • Aditivo Efeito na formulação
     • Agentes de expansão Formação de estruturas celular, com conseqüência redução de densidade
     • Antibloqueios Redução da aderência entre camadas de filmes de PVC
     • Antifogging (tensoativos) Redução da tendência de emaçamento em filmes de PVC decorrentes da condensação de umidade ou vapor
     • Antiestático Redução na tendência de formação de cargas estáticas superficiais
     • Biocidas Redução da tendência de formação de colônias de fungos e bactérias em aplicações flexíveis
     • Cargas Redução de custos e alteração de propriedades mecânicas, térmicas e dielétricas
     • Deslizantes (slip) Redução do coeficiente de atrito entre camadas de filmes de PVC
     • Desmoldantes Redução da tendência de adesão às paredes dos moldes
     • Espessantes Aumento da viscosidade do plastisol
     • Estabilizantes Inibição das reações de degradação pelo calor, luz e agentes oxidantes
     • Lubrificantes Lubrificação interna e/ou externa, com conseqüente redução da fricção durante o processamento
     • Modificadores de fluxo Alteração do comportamento de fluxo durante o processamento
     • Modificadores de impacto Aumento da resistência ao impacto
     • Pigmentos Modificação de aparência
     • Plastificantes Modificação da dureza e da flexibilidade
     • Redutor de viscosidade Redução de viscosidade de pastas
     • Retardantes de chama Modificação das características de inflamabilidade
     • Solventes Formação de soluções com o PVC

6. APLICACOES

   • O PVC é atóxico, leve, sólido, resistente, impermeável, estável e não propaga chamas.
   • Tem qualidades que o tornam adaptável a múltiplos usos, da garrafa ao painel do carro, sendo o único plástico utilizado para a fabricação de bolsas de sangue.
   • O PVC pode ser rígido ou flexível, opaco ou transparente, brilhante ou fosco, colorido ou não. Estas características são obtidas com a utilização de plastificantes, estabilizantes térmicos, pigmentos, entre outros aditivos, usados na formulação do PVC.

7. ADICOES

8. EXEMPLO DE APLICACAO

   • O PVC na construção civil e arquitetura: – Os segmentos da construção civil e arquitetura são responsáveis pelo consumo de mais de 60% do mercado brasileiro do PVC.
     • Calhas; • eletrodutos; • Esquadrias, portas e janelas; • Recobrimentos de fios, cabos elétricos; • Forros e divisórias; • Galpões infláveis e estruturados; • Mantas de impermeabilização; • Persianas e venezianas; • Pisos; • Revestimento de piscinas; • Redes de distribuição de água potável domiciliar e pública; • Redes de saneamento básico domiciliar e público; • Revestimento de paredes (siding e papel de parede).

9. COMPOSTO DE PVC

   • A utilização prática de resinas de PVC para a manufatura de produtos, demanda sua mistura com aditivos.
   • A misturada resina de PVC com os aditivos é normalmente realizada em misturadores intensivos do tipo batedeira, também denominada turbomisturadores ou misturadores de alta velocidade.
   • Esses misturadores consistem basicamente em uma câmara cilíndrica em cujo fundo são instaladas pás de mistura, para as quais cada fabricante define uma geometria particular.
   • As pás de mistura são movimentadas por motores elétricos potentes,capazes de fazê-las girar em altas velocidades, necessárias para efetiva agitação do sistema e mistura dos componentes.
   • A câmara cilíndrica tem em seu topo uma tampa dotada de aberturas pelas quais os aditivos podem ser inseridos conforme a seqüência de mistura desejada.
   • As paredes da câmara do misturador, bem como as pás de mistura e demais componentes metálicos que entram em contato com a resina devem ser cromados, para reduzir ao mínimo a tendência de adesão de ingredientes da formulação durante o processo de mistura.

10. CICLO DE MISTURA

    • Rígido – mistura em alta velocidade, até que a temperatura da massa atinja entre 120 e130ºC, condição para componentes lubrificantes da formulação (estabilizantes térmicos e lubrificantes sólidos)sofram fusão, revestindo por completo as partículas de resina.
    • Flexível - Adição da resina, lubrificantes sólidos e estabilizantes térmicos no início e mistura em alta velocidade, até que a temperatura entre 80 e 90ºC. Nesta temperatura aumenta a porosidade, sendo receptiva à incorporação dos aditivos líquidos e plastificantes, que devem ser lentamente adicionados à mistura em velocidade reduzida. Adicionam então, as cargas minerais,e a mistura é descarregada quando a temperatura da massa atinge entre 110 e 120ºC.

11. CLASSIFICACOES DAS DISPERCOES DAS RESINAS DE PVC

    • Plastissóis
      • Denominação dada às dispersões de resinas de PVC,obtidas pelos processos de polimerização em emulsão ou micro-suspensão, em líquidos orgânicos, em seu maioria plastificantes ;
      • Podem ser formulados para se obter características como atoxicidade, resistência à água, óleos,fungos, dentre outras
      • Plastissóis podem exibir um amplo comportamento reológico, dependendo das características da resina de PVC utilizada em sua formulação.
      • • Características como tamanho médio, distribuição de tamanho e formato das partículas determinam qual o tipo de comportamento reológico apresentado pelo plastissol.
      • No caso específico dos sistemas polímero/plastificante, a compatibilidade é definida como a habilidade que estes componentes apresentam em se misturar, resultando numa composição homogênea e com propriedades úteis.
      • Em termos gerais, a compatibilidade desse tipo de sistema pode ser descrita como um fenômeno de solubilidade soluto (polímero) / solvente (plastificante).
      • Quando se adiciona um plastificante líquido a um polímero, uma dispersão coloidal ou molecular pode ocorrer. Se existe afinidade entre ambos, ocorre dispersão molecular, isto é, o polímero incha no plastificante e, em seguida, como qualquer processo de solubilização de polímeros, forma-se a solução verdadeira.
    • Organosol
      • – Denominação dada à dispersão de resinas de PVC em meio líquido orgânico, consistindo em uma mistura de plastificantes e solventes.
      • – Os solventes geralmente são utilizados na forma de misturas de solventes fracos e fortes, sendo denominados,respectivamente, diluentes e dispersantes.
      • – Dispersantes são compostos polares que possuem forte atração pelas partículas de resina, ajudando em sua dispersão. Cetonas e ésteres deglicóis são dispersantes comumente utilizados em organossóis.
      • Diluentes são geralmente hidrocarbonetos aromáticos ou alifáticos,de natureza apolar, utilizados no balanço e modificação das características de molhamento e dissolução dos dispersantes, podendo também reduzir o custo e a viscosidade do meio líquido do organosol.
    • Rigissóis
      • Rigisol é a denominação dada a plastissóis de alto teor de resina e, conseqüentemente, alta dureza final, formulados especialmente para se conseguir baixa viscosidade no processamento.
    • Plastigéis
      • Definidos como compostos vinílicos de altíssima pseudoplasticidade, ou seja, plastissóis aos quais são adicionados agentes espessantes;
      • Esses agentes formam uma estrutura que é facilmente quebrada por cisalhamento, sendo o material facilmente moldado na forma desejada;
      • São empregados principalmente na indústria automobilística em revestimentos protetores contra ruído e choques, e ainda como elemento de vedação.