PVC

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O PVC (poli cloreto de vinila) é um plástico não 100% originário do petróleo. O PVC contém, em peso, 57% de cloro (derivado do cloreto de sódio - sal de cozinha) e 43% de etileno ou eteno (derivado do petróleo).

A partir do sal marinho, pelo processo de eletrólise, obtém-se o cloro, soda cáustica e hidrogênio. A eletrólise é a reação química resultante da passagem de uma corrente elétrica por água salgada (salmoura). Assim se dá a obtenção do cloro, que representa 57% da resina de PVC produzida.

O petróleo, que representa apenas 43% desta resina, passa por um caminho um pouco mais longo. O primeiro passo é uma destilação do óleo cru, obtendo-se aí a nafta leve. Esta passa pelo processo de craqueamento catalítico ( quebra de moléculas grandes em moléculas menores com a ação de catalisadores para aceleração do processo), gerando-se o eteno. Tanto o cloro como o eteno estão na fase gasosa e eles reagem produzindo o DCE (dicloro etano).

A partir do DCE, obtém-se o MVC (mono cloreto de vinila, unidade básica do polímero). O polímero é formado pela repetição da estrutura monomérica. As moléculas de MVC são submetidas ao processo de polimerização, ou seja, elas vão se ligando formando uma molécula muito maior, conhecida como PVC (policloreto de vinila), que é um pó muito fino de cor branca e totalmente inerte.

O desenvolvimento das resinas de PVC teve início em 1835, quando Justus von Liebig descobriu o monômero de cloreto de vinila, VCM ou ainda MVC, um gás à temperatura ambiente com ponto de ebulição igual a -13,8oC (Billmeyer 1984). Weinberg (1986) descreve que a descoberta de Liebig fez-se através da reação do dicloroetileno com hidróxido de potássio em solução alcoólica. Um dos alunos de Liebig, Victor Regnault, foi na verdade o responsável pela publicação de um artigo em 1839 relatando a observação da ocorrência de um pó branco após a exposição à luz do sol de ampolas seladas preenchidas com o MVC, pensando tratar-se de PVC, mas estudos indicaram tratar-se de poli (cloreto de vinilideno). O primeiro relato da polimerização autêntica de um haleto de vinila foi feita por A. W. Hoffman, que notou a mudança do brometo de vinila para uma massa esbranquiçada sem mudança composicional.

Segundo Weinberg (1986) e Summers (1997), o primeiro registro da polimerização do MVC e a obtenção do poli(cloreto de vinila) ocorreu em 1872, por E. Baumann. Baumann detalhou a mudança do MVC induzida pela luz para um produto sólido branco, o qual pensou se tratar de um isômero do monômero. As propriedades desta substância descritas por ele concordam com as propriedades apresentadas pelo PVC.

Em 1912, Fritz Klatte descobriu as bases para a produção técnica do PVC na empresa para a qual trabalhava, a Chemische Fabrik Griesheim-Elektron. Klatte descobriu os meios para a produção do MVC através da chamada rota do acetileno, através da reação deste gás com o cloreto de hidrogênio. A importância da descoberta de Klatte advém da necessidade da indústria alemã em utilizar o acetileno disponível pelo excesso de carbureto de cálcio, não mais utilizado no momento na iluminação pública. Klatte descobriu ainda, em 1915, a polimerização via radicais livres do PVC através de iniciadores tipo peróxidos orgânicos.

Segundo Weinberg (1986) e Summers (1997), de 1912 a 1926 a indústria alemã Chemische Fabrik Griesheim-Elektron falhou na tentativa de construir equipamentos capazes de processar o PVC que superassem sua instabilidade ao calor. Tal fato levou à suspensão da manutenção das diversas patentes editadas, tendo aberto caminho para que outras empresas passassem a tentar produzir o PVC.

Finalmente, em 1926, W. Semon, pesquisador da B. F. Goodrich, descobriu que misturando-se o PVC com tricresil fosfato ou dibutil ftalato (hoje os chamados plastificantes), era possível processá-lo e torná-lo altamente elástico, com aspecto borrachoso. Deste modo, Semon inventou o primeiro elastômero termoplástico, de extrema importância para o recobrimento de fios e cabos elétricos durante a crise da borracha na Segunda Guerra Mundial, e aplicação neste segmento até os dias de hoje. O problema da baixa estabilidade ao calor foi posteriormente superado com o desenvolvimento de uma série de compostos organometálicos e sais (principalmente os baseados em chumbo, cádmio, bário, zinco, cálcio e estanho), com propriedades de estabilização dos intermediários responsáveis pelas reações de degradação térmica. Estes aditivos são hoje conhecidos como estabilizantes térmicos.

A primeira produção comercial do PVC ocorreu nos EUA nos anos 20. Os alemães conseguiram produzi-lo nos anos 30, enquanto que a produção britânica teve início nos anos 40 (Summers 1997). A descoberta das propriedades plastificantes do di-2-etil-hexil-ftalato ou dioctil ftalato (DOP) foram descobertas em 1936 por T. L. Gresham, pesquisador da B. F. Goodrich, após a realização de testes com milhares de compostos (Weinberg 1986).

O processo de obtenção das resinas de PVC é o responsável por suas características únicas de processo. Enquanto que a maioria dos polímeros são obtidos por processos diversos de polimerização e fornecidos ao mercado consumidor na forma de grânulos regulares prontos para o processamento (geralmente aditivadas em alguma etapa de seu processo de produção), as resinas de PVC são comercializadas usualmente na forma de um pó branco e fino, ao qual deverão ser adicionados aditivos que tornam o PVC processável, além de conferir-lhe características especificas.

A tecnologia da utilização do PVC reside em sua morfologia e aditivos incorporados (Portingell 1982, Titow 1984 e Witenhafer 1986), uma vez que algumas das propriedades deste polímero são atribuídas à sua estrutura única. A versatilidade de aplicações, por sua vez, é função direta da infinita gama de combinações de aditivos possíveis de serem incorporados à resina base. A mistura de resina de PVC com os aditivos é conhecida como composto de PVC ou composto vinílico, e dependendo das substâncias adicionadas e suas quantidades é possível moldar artigos em PVC com aspecto desde o totalmente rígido (tal como um tubo para distribuição de água potável) ou ainda tão flexível e com aspecto borrachoso como uma mangueira de jardim.

Uma vez que a resina de PVC é totalmente atóxica e inerte, a escolha de aditivos com estas mesmas características permite a fabricação de filmes, lacres e laminados para embalagens, brinquedos e acessórios médico-hospitalares, tais como mangueiras para sorologia e catéteres. Davidson e Witenhafer (1980), Portingell (1982), Titow (1984), Witenhafer (1986) e Summers (1997) são unânimes ao listar que a versatilidade do PVC reside em dois pontos principais:

- A morfologia das partículas das resinas de PVC, responsável pela estrutura de sub-partículas entremeadas por poros, os quais são receptivos aos aditivos incorporados durante o processamento, permitindo a perfeita interação entre estes e o polímero, e

- A necessidade de incorporação de aditivos para o adequado processamento do PVC implica no desenvolvimento de uma nova formulação de composto para cada produto a ser moldado, com características específicas de desempenho, propriedades e processabilidade.