Caratteristiche

Il cloruro di polivinile, noto anche come polivinilcloruro o con la corrispondente sigla PVC, è il polimero del cloruro di vinile, avente formula -(CH2CHCl)n- e peso molecolare compreso tra le 60 000 e le 150 000 u. È il polimero più importante della serie ottenuta da monomeri vinilici ed è una delle materie plastiche di maggior consumo al mondo.

Presenta caratteristiche sensoriali e di aspetto molto diverse in ragione degli  additivi o cariche con i quali viene mescolato: con adeguati plastificanti si  trasforma in materiale flessibile ed elastico, dalle prestazioni simili alla  gomma, mentre con l’aggiunta ad esempio di fibre di vetro diventa rigido  e resistente. Rigido e allo stesso tempo fragile e pesante risulta invece  quando è allo stato puro.  Si presenta con una superficie lucida, trasparente (con trasparenza però  inferiore al polimetilmetacrilato e al policarbonato) o traslucida.

Viene considerato stabile e sicuro nelle applicazioni tecnologiche a temperatura ambiente, ma estremamente pericoloso se bruciato o scaldato a elevate temperature e in impianti inidonei al suo trattamento, per via della presenza di cloro nella molecola, che può liberarsi come acido cloridrico, come diossina, o come cloruro di vinile monomero.

Il cloruro di polivinile fu osservato per caso in due occasioni nel corso del XIX secolo, prima nel 1835 da Henri Victor Regnault e quindi nel 1872 da Eugen Baumann. In entrambi i casi una massa bianca solida di polimero fu trovata all'interno di bottiglie di cloruro di vinile lasciate esposte alla luce solare. Nel 1926, Waldo Semon della B.F. Goodrich sviluppò una tecnica per rendere lavorabile il PVC, miscelandolo con degli additivi plastificanti. Il prodotto risultante, più flessibile e facile da lavorare, raggiunse presto un diffuso utilizzo. I primi co-polimeri a base di cloruro di polivinile e acetato di polivinile furono prodotti dalla statunitense Union Carbide nel 1927; sei anni dopo, in Germania la IG Farben brevettava le tecniche di polimerizzazione in emulsione. In Italia, uno dei principali produttori di PVC è stata la Montedison, che aveva nel polo petrolchimico di Porto Marghera, a Venezia, i suoi impianti di produzione del polimero e del monomero corrispondente.

Il PVC è caratterizzato dalle seguenti proprietà

Al termine delle reazioni di polimerizzazione si presenta come polvere o come granulato bianco; la densità è generalmente di 1,40-1,45 g/cm³.
- Sensibile alla luce
- Sensibile al calore
- Resistente ad acidi e basi
- Resistente ai gas atmosferici, ai carichi statici
- Resistente ai carichi statici  (urto) grazie all’elevato valore del modulo elastico
- Resistente a flessione
- Poco resistente ad alcuni  soluzioni acquose.
- Scarsa resistenza allo strappo.
- Non adatto allo scorrimento.
- Basso assorbimento di umidità
- Diventa fragile da -10° a –50° a seconda della quantità di plastificante impiegata.
- Temperatura massima di impiego prolungato con bassa sollecitazione, circa +60°
- Resistente a (selezione): in parte a benzina, acidi inorganici di media concentrazione, alcool,
  soluzioni saline
- Non resiste a (selezione): solventi organici e soluzioni acquose (infragilimento), benzolo,
- Tutte le caratteristiche meccaniche sono fortemente influenzate a seconda
  della percentuale di plastificante impiegato

Il cloruro di polivinile può operare in un intervallo di temperatura  non eccessivamente ampio, compreso tra -10 °C e +60 °C.
Con speciali plastificanti però i valori limite possono diminuire o aumentare  sensibilmente.

La reazione di polimerizzazione è esotermica, ovvero produce calore, pertanto la temperatura all'interno del reattore deve essere controllata in modo da impedire il surriscaldamento della massa di reazione, che potrebbe portare anche a una reazione esplosiva. Per tale ragione la sintesi del PVC viene raramente condotta in massa, ovvero aggiungendo l'iniziatore a una massa di cloruro di vinile. Anche quando la reazione in massa viene mantenuta sotto controllo, si possono originare dei locali surriscaldamenti che alterano sensibilmente le proprietà meccaniche e l'aspetto del polimero ottenuto. Per disperdere il calore di reazione, la reazione viene condotta in soluzione, in emulsione o in sospensione; in questo modo il mezzo liquido (un solvente o l'acqua) asporta il calore evaporando; i vapori vengono quindi condensati e riciclati nel reattore.

in soluzione: il cloruro di vinile viene disperso in un solvente organico in cui il polimero sia insolubile, in questo modo la reazione procede in condizioni controllate e il polimero viene purificato per semplice filtrazione. Pur ottenendo un polimero molto puro e dalle caratteristiche omogenee, il metodo trova applicazione solo su scala di laboratorio o di impianto pilota, dati i rischi ambientali e di sicurezza che pone l'utilizzo in grandi quantità di solventi organici.

in emulsione: il cloruro di vinile, liquefatto per azione della pressione, viene emulsionato in acqua con aggiunta di sostanze che stabilizzano l'emulsione; al termine della reazione si ottiene un lattice dal quale il polimero viene separato per asciugatura con aria calda o per precipitazione. Il PVC ottenuto per emulsione presenta una migliore attitudine alla lavorazione perché per aggiunta di plastificanti risulta più fluido e facile da stampare, è tuttavia poco indicato per applicazioni speciali, data la sua maggiore igroscopicità rispetto al PVC ottenuto con altri processi e le sue peggiori proprietà elettriche, dovute alla presenza di residui dei prodotti necessari per stabilizzare l'emulsione e coagularla successivamente.

in sospensione: è il processo più diffuso e consiste nel mantenere il cloruro di vinile disperso in acqua tramite agitazione e presenza di sostanze tensioattive; con l'aggiunta dell'iniziatore, ogni goccia di monomero polimerizza separatamente e si trasforma in una sferetta di polimero, recuperata per filtrazione e asciugatura.