Разновидности ПВХ, их производство и применение. Ещё о термостабилизаторах

Базовая жёсткая композиция для производства труб из PVC-U будет содержать смолу со средней и низкой молекулярной массой, а также смазывающие агенты и термостабилизаторы. Также будут включены другие добавки для улучшения технологичности и физических свойств, придания устойчивости к атмосферным воздействиям, улучшения стоимостных характеристик, цвета и т. д. В специальной литературе описывается компьютерная техника для разработки органических активных добавок для ПВХ. В основной гибкой композиции из PVC-Р смола обычно имеет среднюю или высокую молекулярную массу, при этом необходимы пластификатор и термостабилизатор. Другие добавки могут быть включены по соображениям стоимости, электрических свойств и т. д. В различных исследованиях показывается основной диапазон факторов, которые следует учитывать при разработке ПВХ для конкретного конечного использования. Не все из этих факторов могут иметь отношение к применению. Коммерчески производимый ПВХ по своей природе термически нестабилен из-за некоторого разветвления цепи во время полимеризации, поэтому система термостабилизации является существенной. Процесс деградации наглядно показан в некоторых специальных исследованиях.

Во время обработки ПВХ при высоких температурах и напряжениях сдвига свободный хлористый водород выделяется, начиная со слабого звена и приводя к обесцвечиванию и ухудшению физических и химических свойств. Изменение цвета вызвано образованием сопряженных полиеновых последовательностей из 7-25 двойных связей. Эти высокореактивные сопряженные полиены дополнительно реагируют на сшивание или расщепление полимерных цепей. Это значительно увеличивает вязкость расплава. Процесс дегидрохлорирования обусловлен наличием длинного ряда чередующихся групп -CHCl- и -CH2- в основной цепи полимера, которые обеспечивают цепь множественных последовательных элиминаций (так называемая «реакция молнии»).

Промежуточные соединения, образующиеся в процессе термического разложения, представляют собой аллильные хлориды с постепенно увеличивающимся числом сопряженных двойных связей. Инициирование и цепные реакции катализируются соляной кислотой. Реакция термического инициирования из нормальной мономерной последовательности фрагментов цепи ПВХ или структурных дефектов третичного хлора представляет собой согласованное молекулярное исключение, которое также может катализироваться соляной кислотой. Поскольку термическое дегидрохлорирование ПВХ заметно быстрее проходит в присутствии кислорода, пероксидные и гидропероксидные группы также оказывают влияние.

Термостабилизаторы замедляют дегидрохлорирование и автоокисление и уменьшают фрагментацию. Кроме того, они также восполняют существующий урон. Некоторые обзорные статьи на эту тему доступны в западной литературе на английском языке, однако мы не будем подробно их касаться, поскольку напрямую к темам наших статей они не относятся. Далее заметим, что процесс термического разложения может сопровождаться изменением цвета компаунда в статической или динамической среде. Использование капиллярной реометрии также было отмечено, как один из перспективных методов обработки. Существует много различных типов термостабилизаторов на основе различных солей металлов или мыла, и они будут описаны ниже. Различные методы количественного анализа для определения содержания металлов в ПВХ также были перечислены и сопоставлены: найти информацию об этом можно в специальной литературе, а частично мы уже описывали эти методы в параллельном цикле, посвящённом добавкам для пластиков.

Соединения свинца, обычно основанные на смеси солей свинца, например трехосновного сульфата свинца или двухосновного фосфита свинца, и свинцовые мыла, например двухосновные или нормальные стеараты свинца, в течение многих лет были очень экономичными термостабилизаторами и функционировали в качестве поглотителей Hcl. Они особенно подходят для электроизоляции проводов и кабелей из-за их полной непроводимости и инертной природы хлоридов, образующихся с HCl. Техническими ограничениями их использования были непрозрачность и окрашивание серы. Их кумулятивная токсичность была главной причиной отказа от этих стабилизаторов из-за негативного воздействия на работников. Помимо проводов и кабелей, их использование было ограничено применениями PVC-U в Европе и Азии.

Северная Америка никогда не принимала свинцовые соединения в сферах применения PVC-U, предпочитая использование оловоорганических соединений. Это будет рассмотрено позже в следующих частях. Продукты с отсутствием или с низким содержанием пыли, которые включают свинцовые компоненты в безопасном состоянии, в сочетании со смазочными материалами (одна упаковка), в течение многих лет выпускались в различных формах: хлопья, гранулы, таблетки и дозированные упаковки. Эти одноразовые упаковки разработаны с учётом технологии обработки, в первую очередь, экструзии и литья под давлением, а также спецификации конечного использования. В соответствии с добровольными обязательствами производителей было принято соглашение о поэтапном отказе от свинцовых стабилизаторов, и в настоящее время предлагаются подходящие альтернативы, а свинцовые стабилизаторы постепенно оказались вытесненными с рынка.