Polychlorure de vinyle

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Poly(chlorure de vinyle)

Structure du poly(chlorure de vinyle)
Identification
Nom UICPA	poly(1-chloroéthylène)
Synonymes	PVC poly(1-chloroéthène) chlorure de polyvinyle
N^o CAS	9002-86-2
PubChem	6338
ChEBI	53243
SMILES	C([C@@H](Cl)) PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/C2H3Cl/c1-2-3/h2H,1H2
Propriétés chimiques
Formule brute	(C₂H₃Cl)_n n = 700 à 1 500
Propriétés physiques
T° transition vitreuse	80 °C^[1]
T° fusion	>180 °C (décomposition)^[2]
Paramètre de solubilité δ	19,8 MPa^1/2^[3] ; 21,3 J^1/2·cm^-3/2^[4]
Masse volumique	1,38 g·cm^-3^[2]
T° d'auto-inflammation	600 °C^[2]
Limites d’explosivité dans l’air	inférieure : 60 g·m^-3^[2]
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)^[5]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$n^{ 20 }_{ D }$ 1,52–1,55^[6]
Précautions
SIMDUT^[7]
Produit non contrôlé Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT.
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme^[8]^,^[9]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Connu sous le sigle PVC (sigle venant de l'appellation anglaise polyvinyl chloride), le poly(chlorure de vinyle) est un polymère thermoplastique de grande consommation, amorphe ou faiblement cristallin, principal représentant de la famille chloropolymères.

Il est préparé à partir de deux matières premières : à 57 % de sel de mer (NaCl) et à 43 % de pétrole ; c'est la seule matière plastique constituée par plus de 50 % de matière première d'origine minérale^[10].

Le PVC rigide est surtout utilisé pour la fabrication de profilés et tubes par extrusion. Le PVC souple (ou PVC plastifié) sert par exemple dans l'industrie des vêtements et des tapisseries^[11].

Formule moléculaire

De formule chimique —(C H₂—C H Cl)_n—, il est obtenu par polymérisation radicalaire du monomère chlorure de vinyle (sigle VCM, formule CH₂=CHCl). Le PVC est un matériau organique.

Historique

Le poly(chlorure de vinyle) a été découvert par accident à au moins deux occasions au cours du XIX^e siècle, d'abord en 1835 par Henri Victor Regnault et en 1872 par Eugen Baumann (en). 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 (en) et Fritz Klatte (en) 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), 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 du VCM et du PVC

Production du PVC (procédé en suspension).

Historiquement, le chlorure de vinyle était produit par réaction de l'éthylène avec du chlore gazeux. Aujourd'hui, il s'agit d'une réaction opposant l'éthylène avec l'acide chlorhydrique, en présence d'oxygène, qui est généralement utilisée. Le produit intermédiaire, le dichloroéthane se transforme en chlorure de vinyle sous l'effet de la chaleur.

La polymérisation du VCM est amorcée par des radicaux. Le procédé le plus courant est celui en suspension. Le PVC est insoluble dans son monomère.

Usages et formes commerciales

PVC souple.

Il existe de nombreuses utilisations du PVC dans l'industrie. On trouve principalement quatre 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 fabrique aussi des cartes « format carte de crédit » (cartes de membre, fidélité, réduction, client, etc.). Elles peuvent être aussi en poly(téréphtalate d'éthylène) (PET) ou en polycarbonate (PC) ;
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 tels les plafonds tendus ;
les films de PVC plastifié (commercialisés en bobines) utilisés (sous forme de film adhésif) comme lamination ou pour le marquage publicitaire, ou (sous forme de film étirable) comme emballage ;
le PVC expansé (souvent appelé Forex), utilisé comme pour faire de la publicité sur le lieu de vente (PLV), ou des enseignes.

Hygiène et sécurité

Code d'identification de la résine PVC.

La polymérisation du PVC est irréversible. Un objet en PVC ne dégage dans ses conditions d'utilisation normales aucun produit de sa formule.^{[réf. nécessaire]} Certains plastifiants rentrant dans sa composition peuvent présenter un risque pour la santé (voir § suivant).

Le PVC permet l'utilisation du chlore rejeté lors de la fabrication de produits tels que le savon, la lessive. C'est aujourd'hui une des solutions pour éviter des stockages importants et dangereux de chlore. Ce polymère se présente sous la forme d'une poudre blanche. Celle-ci n'est pas classée dangereuse par la réglementation européenne. Les agréments dont bénéficient les applications alimentaires ou médicales de PVC en sont la meilleure preuve.^{[réf. souhaitée]}

Si le PVC a été autant décrié, c'est parce qu'il a été soupçonné de contribuer :

aux pluies acides. Depuis, l'analyse de l'acidité atmosphérique en Europe a fait justice depuis longtemps de l'accusation faite au PVC d'être responsable des pluies acides, causées par l'incinération des ordures ménagères^{[réf. souhaitée]}^[12] ;
au rejet de dioxines. La combustion de PVC dans un feu ne produit pas plus de dioxines que la combustion du bois.^{[réf. nécessaire]} Des enquêtes^[13] effectuées à la suite de plusieurs incendies impliquant du PVC ont montré que la formation de telles substances restait confinée à des niveaux infimes, sans risque pour l'homme^{[réf. nécessaire]} ;
aux cancers. Le PVC n'est pas cancérogène. Le CIRC a classé le polymère dans le groupe 3 : « L'agent (le mélange, les circonstances d'exposition) ne peut pas être classé quant à sa cancérogénicité pour l'homme »^[8].

Avant les années 1980, la technique de fabrication du PVC n'assurait pas l'absence de chlorure de vinyle monomère (CVM), qui pouvait atteindre de 200 voire 1 000 ppm. Son emploi dans la fabrication de canalisation d'eau potable oblige à un contrôle du CVM résiduel sur les canalisations en PVC d'avant 1980 car un certain nombre de cas de dépassement des limites de qualité ont parfois été observés.

Plastification et risque toxique

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On ajoute très souvent au PVC des plastifiants (pour former par exemple des plastisols) afin d'améliorer certaines caractéristiques (souplesse, allongement à la rupture, tenue au froid et aux chocs, etc.) ou de faciliter la mise en œuvre. Le PVC souple (plastifié) représente environ 30 % de la consommation de PVC.

Parmi les plastifiants utilisés, certains 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 souvent mis en forme par des procédés en continu (extrusion, enduction). L'extrusion est utilisée notamment pour la fabrication des profilés des fenêtres et des tubes en PVC. L'injection est moins utilisée en raison des risques de dégagement d'acide chlorhydrique, mais de nombreux articles sont cependant produits industriellement : pièces de canalisation, équipements électriques, etc. Pour assembler différentes pièces en PVC, les méthodes les plus couramment utilisées sont le collage et différentes techniques de soudage, notamment le thermosoudage.

Incinération

Brûler du poly(chlorure de vinyle) dégage majoritairement de l'acide chlorhydrique en présence de la vapeur d'eau contenue dans l'air. À l'heure actuelle, toutes les usines d'incinération d'ordures ménagères homologuées sont munies 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 porter un fil de cuivre à l'incandescence. Puis il faut mettre ce fil en contact avec l'échantillon de matière plastique puis l'exposer à une flamme. Si celle-ci devient verte, il s'agit généralement de PVC. Les fumées piquent les yeux (dégagement d'acide chlorhydrique HCl) et la flamme s'éteint d'elle-même. Voir Test de Beilstein.

Recyclage

Commerce

En 2014, la France exporte en moyenne 70 t de PVC (base, plastifié et non-plastifié confondus) par mois, et importe en moyenne 25 t. Le prix moyen observé aux frontières du PVC obtenu par suspension (S-PVC) brut (non additivé) est de 950 €/t^[23].

Notes et références

↑ (en) Charles E. Wilkes, James W. Summers, Charles Anthony Daniels et Mark T. Berard, PVC Handbook, Munich, Hanser Verlag,‎ 2005, 1^e éd. (ISBN 978-1-56990-379-7, LCCN 2005013540, lire en ligne)
1 2 3 4 Entrée du numéro CAS « 9002-86-2 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 8 février 2009 (JavaScript nécessaire)
↑ (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer,‎ 2007, 2^e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294
↑ (en) Yves Gnanou et Michel Fontanille, Organic and Physical Chemistry of Polymers, John Wiley & Sons,‎ 2008, 617 p. (ISBN 978-0-471-72543-5), p. 17
↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press,‎ 2009, 90^e éd., relié, 2804 p. (ISBN 978-1-4200-9084-0)
↑ (en) J.G. Speight et Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill,‎ 2005, 16^e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807
↑ « 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
1 2 « Chlorure de polyvinyle - Propriétés toxicologiques », sur le site du CSST, Service du répertoire toxicologique,‎ 5 mai 1998 (consulté le 12 juin 2014)
↑ (en) CIRC, « Agents classified by the IARC monographs, Volumes 1–109 » [PDF], sur monographs.iarc.fr,‎ 31 mars 2014 (consulté le 12 juin 2014)
↑ Jean Dumont et Jean Guignard, Le PVC et ses applications, p. 19, Nathan, 1996
↑ (en) W.V. Titow, PVC technology, Springer,‎ 31 décembre 1984, 6– p. (ISBN 978-0-85334-249-6, lire en ligne)
↑ Jean Dumont et Jean Guignard, Le PVC et ses applications, p. 72, Nathan, 1996
↑ Le PVC en questions, rédigé par un groupe de travail composé de représentants d'organisations syndicales, d'associations de consommateurs, d'associations de protection de l'environnement, de syndicats professionnels regroupant les producteurs et des transformateurs de PVC, p. 26-28, 1998
↑ Vinyl2010 - 10 ans - Rapport sur les activités de l'année 2010 et résumé des étapes‑clés et des objectifs des 10 dernières années, 2011 [PDF]
↑ Florence Roussel, « 260 000 tonnes de déchets en PVC ont été recyclées en 2010 en Europe », sur actu-environnement.com,‎ 12 avril 2011 (consulté le 30 août 2015)
↑ (en) « Recycling increase », sur GGP Magazine,‎ 23 juin 2014 (consulté le 30 août 2015)
↑ D^r Charles E. Wilkes, D^r James W. Summers, D^r Charles Anthony Daniels, PVC handbook, p. 673, Carl Hanser Verlag, 2005
↑ Stuart Patrick, Practical guide to polyvinyl chloride, p. 136, Rapra Technology Limited, 2005
↑ « Texyloop », sur texyloop.com (consulté le 2 février 2013)
↑ TNO, Chemical Recycling of Plastics Waste (PVC and Other Resins), p. 37, 1999
↑ « Le PVC de plus en plus recyclé », sur decouvrirlepvc.org (consulté le 1 mars 2014)
↑ Alexandre Couto, « Les industriels veulent recycler davantage », sur e-plasturgy.com,‎ 23 juin 2011 (consulté le 30 août 2015)
↑ « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=39041000 (consulté le 7 août 2015)

Annexes

Liens externes

(en) The European PVC Portal (European Council of Vinyl Manufacturers)
(de) Kevin Voigt, Platten aus PVC
(en) VinylPlus
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