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“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

CURSO

:

QUÍMICA

CATEDRÁTICA

:

BETTY FLORES

TEMA

:

PLICLORURO DE VINILO (PVC)

INTEGRANTES

:

- VICENTE VICENTE, Ehitel - GUTIÉRREZ AGUILAR, Jorge - AYALA ARANA, Carlos

CICLO

:

I

LIMA – PERÚ 2015

INTRODUCCIÓN El Trabajo Monográfico que a continuación se presenta tiene como título principal POLICLORURO DE VINILO (PVC), y tiene como objetivo dar a conocer los principales aspectos de este polímero que es muy importante para la industria en general.

El policloruro de vinilo (PVC) es el polímero que ocupa el tercer lugar en el mercado de producción de plásticos a escala mundial, debido al gran número de compuestos y derivados que se pueden obtener de él.

Estructuralmente el PVC es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. Es producido por medio de una polimerización por radicales libres del cloruro de vinilo (fórmula química CH 2 =CHCl).

La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos, además de ser termoplástica (bajo la acción del calor se reblandece y puede moldearse fácilmente, al enfriarse recupera la consistencia inicial y conserva la nueva forma), se pueden obtener productos rígidos y flexibles.

El desarrollo sostenible y ciclo de vida son los nuevos criterios que cada día más se tienen en cuenta en el diseño de los productos, con objeto de minimizar los consumos, optimizar el periodo de utilización y fomentar el reciclado y la reutilización. El PVC contribuye de manera notable al desarrollo sostenible de la sociedad moderna.

Las conducciones de Policloruro de vinilo, han tenido un importante desarrollo en los últimos años, siendo aceptadas en el mercado por su calidad, excelentes propiedades, evolución de tecnologías innovadoras para su fabricación y por su óptimo balance ecológico, con total respeto al medio ambiente.

POLICLORURO DE VINILO (PVC) 1.-

Composición Estructuralmente, el PVC es un polímero vinílico. Es similar al polietileno, con la diferencia de que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. La estructura del policloruro de vinilo corresponde a una disposición cabeza-cola. Existe evidencia de la ramificación del polímero y ésta depende de la temperatura de polimerización y del peso molecular. El PVC es un polímero amorfo de baja cohesión molecular. Debido al pequeño tamaño del sustituyente puede presentar cierta cristalinidad. Los polímeros comerciales contienen aproximadamente un 5 % de regiones cristalinas, que han sido atribuidas a una estructura sindiotáctica.

Estructura molecular (monómetro)

2.-

Definición – Nombre Científico - Historia

2.1

Definición EL PVC es el producto de la polimerización del monómero cloruro de vinilo, el policloruro de vinilo, este polímero termoplástico tiene una serie de bondadosas propiedades que lo hacen útil para una infinidad de aplicaciones. En su forma original el PVC es un polvo blanco opaco para dale las propiedades finales según la aplicación que se le dará se utiliza una serie de componentes para adecuarlas a dicha finalidad como resistencia a las condiciones ambientales, dureza, plasticidad, resistencia térmica, etc. Es un polímero obtenido de dos materias primas naturales cloruro de sodio o sal común (ClNa) (57%) y petróleo o gas natural (43%), siendo por lo tanto menos dependiente de recursos no renovables que otros plásticos.

2.2

Nombre científico: Poli (Cloruro de Vinilo).

2.3

Historia El PVC fue uno de esos curiosos descubrimientos que tuvo que ser realizado dos veces. Al parecer, hace unos 100 años atrás, un grupo de empresarios alemanes decidieron que se iban a llenar de dinero iluminando los hogares con lámparas alimentadas con gas acetileno. Justo en el momento que habían producido toneladas de acetileno para venderle a todos los que iban a comprar sus lámparas, se desarrollaron nuevos y eficientes generadores eléctricos que abarataron tanto el precio de la iluminación eléctrica, que el negocio de las lámparas de acetileno se acabó. Eso dejó un montón de acetileno en el camino.

Así que en 1912 un químico alemán, Fritz Klatte, decidió intentar hacer algo con él, e hizo reaccionar un poco de acetileno con ácido clorhídrico (HCl). Esta reacción produce cloruro de vinilo, pero en aquella época nadie sabía qué hacer con él, así que lo dejó en un estante donde con el tiempo, se polimerizó. Sin saber qué hacer con el PVC que él acababa de inventar, le dijo a sus jefes en su compañía, Greisheim Electron, que tenía el material patentado en Alemania. Nunca imaginaron un uso para el PVC y en 1925 su patente expiró. En 1926, justamente al año siguiente, un químico norteamericano, Waldo Semon, trabajaba en B.F. Goodrich cuando independientemente inventó el PVC. Pero a diferencia de los químicos anteriores, cayó en la cuenta que este nuevo material haría una perfecta cortina para baño. Él y sus jefes en B.F. Goodrich patentaron el PVC en los Estados Unidos (los jefes de Klatte al parecer nunca presentaron una patente fuera de Alemania). Luego siguieron toneladas de nuevas aplicaciones para este material impermeable maravilloso y en esta segunda vez, el PVC fue un gran éxito. Código de Identificación

Símbolo para el cloruro de polivinilo desarrollado por la Society of the Plastics Industry para etiquetar productos de PVC para su reciclado 3.-

Características

               

Resistente al fuego (no propaga la llama) Impermeable Resistente a la intemperie (sol, lluvia, etc.) Rango de temperatura de trabajo -15ºC +60ºC. Resistencia, rigidez y dureza mecánicas elevadas Aislante térmico,acústico y electrico Elevada resistencia a sustancias químicas Ligero y completamente inocuo Mínima absorción de agua Reciclable Ejemplos de aplicación Cuerpos de bombas y de válvulas Juntas Bridas Cubetas Tuberías

4.-

Polimerización El PVC (policloruro de vinilo) está compuesto de los siguientes elementos sencillos: cloro (derivado de la sal común) en un 57 % y etileno (derivado del petróleo) en un 43 %. El compuesto resultante de la reacción entre ambos, dicloro etano, se convierte a altas temperaturas en el gas cloruro de vinilo (CVM). A través de una reacción química conocida como polimerización, el CVM se transforma en un polvo blanco, fino y químicamente inerte: la resina de PVC. Este es luego aditivado para fabricar los diferentes productos convirtiéndolo en un material rígido o de gran flexibilidad, compacto o espumado, opaco o de gran cristalinidad, mate o de gran brillo e infinidad de colores.

Métodos de polimerización industrial

Suspensión

Emulsión

Es el proceso más importante para la obtención de policloruro de vinilo, ya que el 80% de la producción mundial se obtiene por esta tecnología. La polimerización se efectúa en autoclaves, en las que se cargan el agua (dismineralizada o de alta calidad controlada), el agente de suspensión (coloide protector), el iniciador (catalizador), buffers y seguidamente el monómero bajo presión. El contenido del autoclave se calienta hasta la temperatura de polimerización empleando una mezcla de vapor y agua en la “camisa” que la recubre. Una vez alcanzada la temperatura prefijada, comienza la polimerización y el calor del proceso se desarrolla gradualmente. Este calor se elimina mediante la circulación de agua enfriada por la camisa del autoclave. Al concluir con la polimerización y descargar el autoclave tendremos un sólido con alto contenido de humedad, la que se debe eliminar. La mayor parte del agua puede ser eliminada mediante

Fue el primer método desarrollado industrialmente. Da lugar a polímeros muy uniformes, con grandes rendimientos en la polimerización y permite obtener éstos en forma de látex, muy aptos para operaciones de transformación posterior. El uso de un medio acuoso en la polimerización en emulsión, que como todas las polimerizaciones de compuestos vinílicos es muy exotérmica, asegura la disipación de calor de las áreas individuales de reacción. Esto permite mantener la constancia de temperatura sin cuidados especiales. Puede hacerse de manera continua, con dispositivos no muy complicados y con seguridad absoluta.. El único problema es la contaminación del polímero con las impurezas presentes en el agua, en particular el agente de emulsión que disminuye la pureza del polímero, modificando algunas propiedades del mismo. Dos tipos principales de polímero se producen empleando los procesos de polimerización por emulsión: “pastas” y los llamados polímeros de emulsión.

centrifugación y el resto mediante sistemas de lecho fluido.

Masa

Solución

Hay dos fases diferentes en el proceso; primero la formación de partículas en una fase líquida y luego el crecimiento de las mismas en una fase esencialmente sólido en polvo. Los requerimientos de agitación en las dos fases son diferentes, cada etapa debe ser realizada en reactores distintos.

Como su nombre lo sugiere, requiere un solvente orgánico como medio donde se produce la polimerización. No tiene desarrollo comercial significativo y solo se lo conoce en aplicaciones muy particulares. El principal valor de los polímeros obtenidos por este medio es que por no necesitar el proceso el agregado de tensoactivos, se obtienen resinas que dan lacas muy transparentes. Para aquellos usos en las cuales el polímero es usado en solución, esta es una excelente manera de hacer un producto disuelto en el solvente requerido. Desafortunadamente, la producción de estos materiales es cara y el precio de venta de los mismos puede ser tres o cuatro veces el precio de un homopolímero normal. La polimerización en solución se usa casi exclusivamente para la preparación de copolímeros de cloruro de vinilo con acetato de vinilo.

4.-

Características técnicas del PVC Para conocer las características técnicas del PVC, elasticidad, alargamiento a la rotura, densidades, fricción, resistencia a la rotura al impacto, a la tracción, y temperatura máxima y

mínima de trabajo, así como para consultar las tablas de las medidas de barras y placas de PVC que suministra plasticbages, y los pesos de los distintos formatos a su disposición, tanto en barras como en placas, consulte las tablas referentes al PVC que aparecen a continuación: POLICLORURO DE VINILO RÍGIDO (NO PLASTIFICADO) PROPIEDADES MECÁNICAS A 23ºC

PVC - U

UNIDAD

ASTM

DIN

VALORES

PESO ESPECIFICO

gr/cm3

D-792

53479

1.45

RESIST. A A LA TRACC.(FLUENCIA / ROTURA)

Kg/cm²

D-638

53455

550 / --

RES. A LA COMPRESIÓN ( 1 Y 2 % DEF)

Kg/cm²

D-695

53454

170 / 300

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

Kg/cm²

D-790

53452

700

RES. AL CHOQUE SIN ENTALLA

Kg.cm/cm²

D-256

53453

NO ROMPE

ALARGAMIENTO A LA ROTURA

%

D-638

53455

> 20

MODULO DE ELASTICIDAD (TRACCIÓN)

Kg/cm²

D-638

53457

31000

DUREZA

Shore D

D-2240

53505

80 - 83

COEF. DE ROCE ESTÁTICO S/ACERO

-

D-1894

-

--

COEF. DE ROCE DINÁMICO S/ACERO

-

D-1894

-

--

RES. AL DESGASTE POR ROCE

-

-

-

MALA

PROPIEDADES TÉRMICAS

UNIDAD

ASTM

Kcal/Kg.ºC

C-351

TEMP. DE FLEXIÓN B/CARGA (18.5Kg/cm²)

ºC

D-648

53461

55

TEMP. DE USO CONTINUO EN AIRE

ºC

-

-

-15 a 60

TEMP. DE FUSIÓN

ºC

-

-

150

por ºC

D-696

52752

0.00011

Kcal/m.h.ºC

C-177

52612

0.22

CALOR ESPECIFICO

COEF. DE DILATACIÓN LINEAL DE 23 A 100ºC COEF. DE CONDUCCIÓN TÉRMICA

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

DIN

VALORES 0.28

UNIDAD

ASTM

DIN

VALORES

CONSTANTE DIELÉCTRICA A 60 HZ

-

D-150

53483

3.2 - 3.6

CONSTANTE DIELÉCTRICA A 1 KHZ

-

D-150

53483

3.0 - 3.3

CONSTANTE DIELÉCTRICA A 1 MHZ

-

D-150

53483

2.8 - 3.1

ABSORCIÓN DE HUMEDAD AL AIRE

%

D-570

53472

0.05 a 0.4

Ohm

D-257

53482

> 10 a la 13

Ohms-cm

D-257

53482

> 10 a la 15

Kv/mm

D-149

-

12

RESISTENCIA SUPERFICIAL RESISTENCIA VOLUMÉTRICA RIGIDEZ DIELÉCTRICA

PROPIEDADES QUÍMICAS

OBSERVACIONES

RESISTENCIA A HIDROCARBUROS

DEFICIENTE

RESISTENCIA A ÁCIDOS DÉBILES A TEMP. AMBIENTE

MUY BUENA

RESISTENCIA A ÁLCALIS DÉBILES A TEMP. AMBIENTE

MUY BUENA

RESISTENCIA A PROD. QUÍMICOS DEFINIDOS EFECTO DE LOS RAYOS SOLARES APROBADO PARA CONTACTO CON ALIMENTOS COMPORTAMIENTO A LA COMBUSTIÓN PROPAGACIÓN DE LLAMA COMPORTAMIENTO AL QUEMARLO

CONSULTAR ALGO LO AFECTAN SI ARDE CON DIFICULTAD AUTO EXTINGUIBLE SE ABLANDA Y DESCOMPONE

COLOR DE LA LLAMA

ÁMBAR CON BORDE VERDE

OLOR AL QUEMARLO

CLORO

Para piezas sometidas a ataques químicos. Resiste el agua caliente. Fácil de soldar. Indicado para recubrimientos a temperatura ambiente. Buen aislante eléctrico para voltaje y frecuencia bajos. Los valores arriba indicados son de referencia. Pueden utilizarse como orientación para el diseño, pero se deja a criterio del usuario la necesidad de validar esos valores en función del uso que se dará al producto final 5.-

Tipos de PVC Tipos de PVC

PVC duro

PVC blando (con reblandecedor)

Características generales • Resistencia a la tracción 30 – 50 N/mm2 • Densidad 1,38 g/cm3 • Duro y tenaz, se rompe difícilmente • Forma estable hasta 60 ºC • Con el frío se hace frágil • Gran dilatación térmica • Resiste al agua, ácidos y bases débiles, alcohol, gasolina y aceite • Sensible al éter, benceno y acetona Resistencia a la tracción 10 – 14 N/mm2 Densidad 1,2 g/cm3 Blando como la goma Solo es resistente a los ácidos y bases débiles.

6.-

Aplicaciones del PVC Los principales rubros donde se emplea el PVC se distribuyen en bienes de consumo, construcción, packaging, industria eléctrica, agricultura y otros. Cabe destacar que debido a las propiedades antes mencionadas que tiene el PVC, es muy importante para el sector de la construcción. 6.1

Construcción

Tubos de agua potable y evacuación, ventanas, puertas, persianas, zócalos, pisos, paredes, láminas para impermeabilización (techos, suelos), canalización eléctrica y para telecomunicaciones, papeles para paredes, etc. 6.2

Packaging Botellas para agua y jugos, frascos y potes (alimentos, fármacos, cosmética, limpieza, etc.). Láminas o films (golosinas, alimentos). Blisters (fármacos, artículos varios). 6.3

Mobiliario Muebles de jardín (reposeras, mesas, etc.); piezas para muebles (manijas, rieles, burletes, etc.); placas divisorias. 6.4

Electricidad y Electrónica El PVC ha sido utilizado durante más de medio siglo, tanto en el aislamiento como en el recubrimiento de cables de diferentes tipos, y actualmente representa un tercio de los materiales usados en esta actividad. 6.5

Aplicaciones médicas Tubos y bolsas para sangre y diálisis, catéteres, válvulas, delantales, botas, etc.

6.6

Vestimenta y anexos Calzado (botas, zapatillas), ropa de seguridad, ropa impermeable, guantes, marroquinería (bolsos, valijas, carteras, tapicería). 6.7

Automotriz Tapicería, paneles para tablero, apoyabrazos, protección anticorrosiva y antivibratoria,

etc. 6.8

Varios Tarjetas de crédito, artículos de librería, juguetes, mangueras, art. de riego, etc.

BIBLIOGRAFÍA

Carrillo, D. (2011).- EL PVC: Propiedades, obtención, aplicaciones e impacto ambiental.

Páginas web: http://www.tvplasticos.com/producto-pvc.htm http://www.plasticbages.com/caracteristicaspvc.html http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/pvc/prop.html http://www.eis.uva.es/~macromol/curso07-08/pvc/propiedades.html http://fido.palermo.edu/servicios_dyc/blog/docentes/trabajos/13222_42180.pdf http://www.unoconvenciones.com/descargas/pvc.pdf