Polychlorure de vinyle

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Polychlorure de vinyle
poly(chlorure de vinyle)
poly(chlorure de vinyle)
poly(chlorure de vinyle)
Identification
Nom IUPAC poly(1-chloroéthylène)
Synonymes

PVC
poly(1-chloroéthène)

No CAS 9002-86-2
PubChem 6338
ChEBI 53243
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute (C2H3Cl)n
n = 700 à 1 500
Propriétés physiques
transition vitreuse 80 °C[1]
fusion >180 °C (décomposition)[2]
Paramètre de solubilité δ 19,8 MPa1/2[3] ;
21,3 J1/2·cm-3/2[4]
Masse volumique 1,38 g·cm-3[2]
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 }  1,521,55[6]
Précautions
SIMDUT[9]

Produit non contrôlé
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[7],[8]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le polychlorure de vinyle ou chlorure de polyvinyle est un polymère thermoplastique de grande consommation, amorphe ou faiblement cristallin, connu généralement sous le sigle PVC (de l'anglais polyvinyl chloride). Il est préparé à partir de deux matières premières : à 57 % de sel et à 43 % de pétrole. Le PVC est la seule matière plastique d'usage courant constituée par plus de 50 % de matière première d'origine minérale existant à profusion dans la nature[10]. Sous cette forme, elle est également utilisée dans l'industrie des vêtements et des tapisseries, et autres produits commerciaux[11].

Formule moléculaire[modifier | modifier le code]

De formule \rm{-(CH_2-CHCl)_n-}, il est obtenu par polymérisation radicalaire du monomère chlorure de vinyle, \rm{CH_2=CHCl}. Le PVC est un matériau organique.

Historique[modifier | modifier le code]

Le polychlorure de vinyle a été découvert par accident à au moins deux occasions au cours du XIXe 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 XXe 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[modifier | modifier le code]

Sa polymérisation est amorcée par des radicaux. Historiquement, le monomère de chlorure de vinyle (formule chimique CH2=CHCl) 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.
Le PVC est insoluble dans son monomère.

Polychlorure de vinyle.png

Usages et formes commerciales[modifier | modifier le code]

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 PLV, ou des enseignes.

Hygiène et sécurité[modifier | modifier le code]

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 »[7].

Avant les années 1980, la technique de fabrication du PVC n'assurait pas l'absence de 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[modifier | modifier le code]

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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, 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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Brûler du polychlorure 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[modifier | modifier le code]

Article connexe : Recyclage du PVC.

Avant les années 2000, le PVC était perçu comme un matériau non recyclable, destiné à finir en décharge ou à être incinéré. En 2000, l'industrie du PVC en Europe a décidé de lancer Vinyl2010[14] : un plan d'actions qui avait pour objectif principal de mettre sur pied des filières de collecte et de recyclage adaptées aux différents types de déchets en fin de vie à traiter. L'engagement volontaire Vinyl2010 (2000-2010) a permis de recycler annuellement 260 000 t de PVC post-consommation[15], au lieu des 200 000 t prévues initialement.

La création de l'initiative Recovinyl[16] et le développement de procédés de recyclage tels que Vinyloop[17] et Texyloop[18],[19] ont permis d'atteindre cet objectif. Le procédé Vinyloop[20] est une méthode de recyclage mécanique qui permet de recycler le PVC sous forme de déchets composites. Ce procédé diffère du procédé plus répandu de broyage. Le PVC usé, qui peut provenir de différentes sources telles que les câbles et les profilés, est plongé dans un solvant et est filtré par la suite.

En 2012, plus de 360 000 t de PVC ont été recyclées en Europe, contre 257 000 t en 2011[21].

L'industrie européenne du PVC a décidé de reconduire un nouvel engagement volontaire, VinylPlus, afin d'être en phase avec les objectifs européens 2020. Cette fois-ci, elle vise à recycler 800 000 t de PVC par an d'ici 2020[22].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Wilkes, Charles E. ; Summers, James W. ; Daniels, Charles Anthony ; Berard, Mark T., PVC Handbook, Munich, Hanser Verlag,‎ 2005, 1e éd. (ISBN 978-1-56990-379-7, LCCN 2005013540, lire en ligne)
  2. a, b, c et d 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)
  3. (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer,‎ 2007, 2e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294
  4. (en) Yves Gnanou, Michel Fontanille, Organic and Physical Chemistry of Polymers, John Wiley & Sons,‎ 2008, 617 p. (ISBN 978-0-471-72543-5), p. 17
  5. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press,‎ 2009, 90e éd., relié, 2804 p. (ISBN 978-1-4200-9084-0)
  6. (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill,‎ 2005, 16e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807
  7. a et b « Chlorure de polyvinyle - Propriétés toxicologiques », sur le site du CSST, Service du répertoire toxicologique,‎ 5 mai 1998 (consulté le 12 juin 2014)
  8. (en) CIRC, « Agents Classified by the IARC Monographs, Volumes 1–109 », sur monographs.iarc.fr,‎ 31 mars 2014 (consulté le 12 juin 2014) [PDF]
  9. « 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
  10. Jean Dumont et Jean Guignard, Le PVC et ses applications, p. 19, Nathan, 1996
  11. (en) W. V. Titow, PVC technology, Springer,‎ 31 décembre 1984, 6– p. (ISBN 978-0-85334-249-6, lire en ligne)
  12. Jean Dumont et Jean Guignard, Le PVC et ses applications, p. 72, Nathan, 1996
  13. 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
  14. [PDF] Vinyl2010 - 10 ans - Rapport sur les activités de l'année 2010 et résumé des étapes‑clés et des objectifs des 10 dernières années, 2011
  15. http://www.actu-environnement.com/ae/news/recyclage-pvc-europe-vinyl2010-12353.php4
  16. http://www.ggpmag.com/recyclingitem.asp?articleID=727
  17. Dr Charles E. Wilkes, Dr James W. Summers, Dr Charles Anthony Daniels, PVC handbook, p. 673, Carl Hanser Verlag, 2005
  18. Stuart Patrick, Practical guide to polyvinyl chloride, p. 136, Rapra Technology Limited, 2005
  19. Texyloop, sur texyloop.com. Consulté le 2 février 2013.
  20. TNO, Chemical Recycling of Plastics Waste (PVC and Other Resins), p. 37, 1999
  21. « Le PVC de plus en plus recyclé », sur decouvrirlepvc.org (consulté en 1er mars 2014)
  22. http://plastiques-caoutchoucs.com/Les-industriels-du-PVC-veulent.html

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]