Polychlorure de vinyle / Chlorure de polyvinyle

Le polychlorure de vinyle ou chlorure de polyvinyle est un polymère thermoplastique de grande consommation, amorphe ou faiblement cristallin, connu le plus souvent sous le sigle PVC.

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Polymère organique - Polymère - Diélectrique

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Polychlorure de vinyle

poly (chlorure de vinyle)
Général
Synonymes	PVC
N^o CAS	9002-86-2
PubChem	6338
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute	C₂H₃Cl [Isomères] (C₂H₃Cl) _n n = 700 à 1500
Masse molaire^[1]	62, 498 ± 0, 004 g·mol^-1 C 38, 44 %, H 4, 84 %, Cl 56, 73 %,
Propriétés physiques
T° transition vitreuse	80 °C^[2]
T° fusion	>180 °C (décomposition) ^[3]
Masse volumique	1, 38 g·cm^-3 ^[3]
T° d'auto-inflammation	600 °C ^[3]
Limites d'explosivité dans l'air	inférieure : 60 g·m^-3 ^[3]
Propriétés électroniques
constante diélectrique	3, 39 (1 kHz, 25 °C) 2, 9 (1 MHz, 25 °C) 2, 8 (1 GHz, 25 °C) 5, 3 (1 kHz, 100 °C) 3, 3 (1 MHz, 100 °C) 2, 7 (1 GHz, 100 °C) ^[4]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$nˆ{ 20 }_{ }$ 1, 52–1, 55 ^[5]
Précautions
SIMDUT^[7]
Produit non contrôlé
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme^[6]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le polychlorure de vinyle ou chlorure de polyvinyle est un polymère thermoplastique de grande consommation, amorphe ou faiblement cristallin, connu le plus souvent sous le sigle PVC (de l'anglais polyvinyl chloride).

Formule moléculaire

De formule $- (CH 2 - CHCl) n -$ , il est obtenu par polymérisation radicalaire du monomère chlorure de vinyle, $CH 2 = CHCl$ . Le PVC est un matériau organique.

Historique

Le polychlorure de vinyle a été découvert par accident à au moins deux occasions au cours du XIX^e siècle, en premier lieu en 1835 par Henri Victor Regnault et en 1872 par Eugen Baumann. Dans les deux cas, le polymère est apparu comme un solide blanc dans des bouteilles de chlorure de vinyle après exposition à la lumière solaire. Au début du XX^e siècle, les chimistes russes Ivan Ostromislensky et Fritz Klatte ont tous deux tenté d'utiliser le PVC dans des produits commerciaux, mais leurs efforts ne furent pas couronnés de succès à cause des difficultés de transformation du polymère. En 1926, Waldo Semon, en collaboration avec la société B. F. Goodrich, a développé une méthode de plastification du PVC en le mélangeant avec des additifs. Ceci a permis de rendre le matériau plus flexible et plus facile à fabriquer, genèse du succès commercial du PVC.

Synthèse

Sa polymérisation est initiée par des radicaux.

Historiquement le monomère de chlorure de vinyle (formule chimique C H₂=C H Cl) était produit par réaction de l'éthylène avec du chlore gazeux. Actuellement, c'est une réaction opposant l'éthylène avec l'acide chlorhydrique, en présence d'oxygène, qui est le plus souvent utilisée. Le produit intermédiaire, le dichloroéthane se transforme en chlorure de vinyle sous l'effet de la chaleur.
Le PVC est insoluble dans son monomère.

Hygiène et sécurité

Code d'identification de la résine PVC.

Si le PVC est tout autant décrié, c'est parce qu'il est soupçonné de contribuer aux pluies acides, au rejet de dioxines ainsi qu'aux cancers. Le PVC permet cependant l'utilisation du chlore rejeté lors de la fabrication de produits tels le savon, la lessive. C'est actuellement une des solutions pour éviter des stockages importants et dangereux de chlore.

Le PVC rigide est auto-extinguible.

Plastification et risque toxique

On ajoute fréquemment au PVC des plastifiants (pour former par exemple des plastisols) afin de perfectionner certaines caractéristiques (souplesse, allongement à la rupture, tenue au froid ainsi qu'aux chocs, etc. ) ou de favoriser la mise en œuvre.

Le PVC souple (plastifié) représente à peu près 30 % de la consommation de PVC.

Parmi les plastifiants utilisés, de nombreux phtalates sont nocifs. Au cours du temps, ils peuvent migrer (permanence non assurée, due à une incompatibilité avec la matrice polymère) et se déposer en surface (phénomène d'exsudation) des objets souples en PVC. Pour cette raison, leur usage est limité dans les jouets par une directive européenne.

D'autres plastifiants sont autorisés, dans la famille des adipates ou même des huiles végétales (par exemple l'huile de soja). Ils permettent depuis de nombreuses années la fabrication du film étirable alimentaire. Cependant, au contact des corps gras des aliments, certains plastifiants hydrophobes migrent dans la nourriture. D'autres alternatives sont en développement pour remplacer à terme le PVC dans les films alimentaires.

Transformation

Le PVC est le plus fréquemment mis en forme par des procédés en continu (extrusion, enduction). L'extrusion est utilisée surtout pour la fabrication des profilés des fenêtres et des tubes en PVC. L'injection est moins utilisée à cause des risques de dégagement d'acide chlorhydrique, mais de nombreux articles sont cependant produits industriellement : pièces de canalisation, équipements électriques...

Pour assembler différentes pièces en PVC, les méthodes les plus fréquemment utilisées sont le collage et différentes techniques de soudage, surtout le thermosoudage.

Formes commerciales

PVC souple.

Il existe de nombreuses utilisations du PVC dans l'industrie. On trouve essentiellement trois types de PVC.

Le PVC rigide, typiquement les tuyaux de canalisation, a un aspect lisse. Ces tuyaux sont aussi utilisés dans la fabrication d'armes de Grandeur nature. Les tuyaux représentent plus de 40 % de la consommation de PVC. On produit des cartes «format carte de crédit» (genre carte de membre, fidélité, réduction, client, etc. ). Elles peuvent être aussi en polyéthylène téréphtalate (PET).
Le PVC souple, qui recouvre certaines pièces telles les manches de pinces, a un aspect brillant. On peut aussi le trouver dans des revêtements de sol et dans des types de plafonds comme les plafonds tendus.
Les films de PVC plastifié (commercialisé en bobines) utilisé (sous forme de film adhésif) comme lamination ou pour le marquage publicitaire, ou (sous forme de film étirable) comme emballage.

Incinération

Brûler du polychlorure de vinyle dégage surtout de l'acide chlorhydrique en présence de la vapeur d'eau contenue dans l'air. À l'heure actuelle, l'ensemble des usines d'incinération d'ordures ménagères homologuées sont pourvues de filtres anti-acides, car il y a des chlorures dans de nombreux déchets. Brûler des déchets en plein air est une atteinte grave à l'environnement. En outre, la combustion du PVC génère des dioxines et furanes en quantité variable suivant les conditions de combustion.

Pour reconnaître du PVC, il faut l'exposer à une flamme. Si celle-ci devient verte, il s'agit bien de PVC. Les fumées piquent les yeux (dégagement d'acide chlorhydrique HCl) et la flamme s'éteint d'elle-même.

Notes et références

Masse molaire calculée selon Atomic weights of the elements 2007 sur www. chem. qmul. ac. uk
(en) Wilkes, Charles E. ; Summers, James W. ; Daniels, Charles Anthony; Berard, Mark T., PVC Handbook, Hanser Verlag, 2005 (ISBN 9781569903797) [lire en ligne]
Entrée du numéro CAS «9002-86-2» dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la BGIA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 8 février 2009 (JavaScript indispensable)
(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
(en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, 2005, 16^e éd. , 1623 p. (ISBN 0071432205) , p. 2.807
IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, «Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme» sur http ://monographs. iarc. fr, CIRC, 16 janvier 2009. Consulté le 22 août 2009
«Chlorure de polyvinyle» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009

Voir aussi

Modulateur endocrinien, pour les effets des phtalates sur la santé

Liens externes

(en) The European PVC Portal (European Council of Vinyl Manufacturers)

Recherche sur Amazone (livres) :

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