ИК-спектроскопия и рентгенография промышленного суспензионного поливинилхлорида

Объемы мирового производства поливинилхлорида уступают только полиолефинам. Поливинилхлорид может перерабатываться почти всеми известными методами. Он обладает высокой прочностью, хорошими изоляционными свойствами, устойчив к кислотам, окислителям и растворителям. В то же время он имеет очень высокую вязкость расплава и недостаточно устойчив при температурах переработки в изделия: выделяющийся при его нагревании хлористый водород катализирует дальнейший процесс разложения полимера. Поскольку температура размягчения поливинилхлорида оказывается выше температуры его разложения, он не может перерабатываться в чистом виде. Все материалы на его основе являются композиционными. Варьируя состав композиций, можно получать пластические массы как очень мягкие (пластикаты), так и жесткие (винипласты). Свойства полимерных изделий на основе поливинилхлорида во многом будут определяться структурой и морфологией полимера. Авторами настоящей работы впервые подробно исследованы свойства промышленного суспензионного поливинилхлорида (АО «Саянскхимпласт», Иркутская область). Молекулярная масса полимера, определенная вискозиметрическим методом, составляет 1,0 · 10⁶. Начало потери массы поливинилхлорида при проведении термогравиметрического анализа наблюдалось при температуре 160 °С. Осуществлена полная расшифровка ИК-спектра полимера и установлено, что исследуемый поливинилхлорид не содержит посторонних веществ в полимере (примеси стабилизаторов, эмульгаторов и присадок). Дифракционная кривая полимера качественно аналогична дифракционным кривым частично кристаллических полимеров и содержит два аморфных гало при углах рассеяния 24°30′ и 39°30′ и группу кристаллических пиков над ними. Также определена степень кристалличности поливинилхлорида и предложены механизмы образования его регулярного и нерегулярного строения.

1. Braun D. Poly(vinyl chloride) on the way from the 19th century to the 21st century // Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemisrty. 2004. Vol. 42. Issue 3. P. 578–586. https://doi.org/10.1002/pola.10906

2. Килячков А.А. Производство ПВХ в России: состояние и перспективы // Пластикс. 2014. N 5 (134). С. 42–47.

3. Wypych G. PVC Degradation and Stabilisation. 3rd Edition. Toronto: СhemTec Publishing, 2015. 441 p.

4. Шаглаева Н.С., Султангареев Р.Г., Орхокова Е.А., Прозорова Г.Ф., Дмитриева Г.В., Дамбинова А.С. [и др.]. Протонпроводящие мембраны на основе модифицированного поливинилхлорида // Мембраны и мембранные технологии. 2011. Т. 1. N 3. С. 213–219. https://dol.org/10.1134/S0965544111080093

5. Choi J.K., Kim Y.W., Koh J.H., Kim J.H. Proton conducting membranes based on poly(vinyl chloride) graft copolymer electrolytes // Polymers for Advanced Technologies. 2008. Vol. 19. Issue 7. P. 915–921. https://dol.org/10.1002/pat1060

6. Krongauz V.V., Lee Y., Bourassa A. Kinetics of thermal degradation of poly(vinyl chloride) // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2011. Vol. 106. P. 139–149. https://doi.org/10.1007/s10973-011-1703-6

7. Liu J., Lv Y., Luo Z., Wang H., Wei Z. Molecular chain model construction, thermo-stability, and thermo-oxidative degradation mechanism of poly(vinyl chloride) // Royal Society of Chemistry Advances. 2016. Vol. 6. Issue 39. P. 31898–31905. https://doi.org/10.1039/C6RA02354A

8. Шаглаева Н.С., Султангареев Р.Г., Забанова Е.А., Лебедева О.В., Трофимова К.С. Нуклеофильное замещение атомов хлора в поливинилхлориде // Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. Вып. 1. С. 136–139. https://dol.org/10.1007/s11167-008-1029-8

9. Szarka G., Iván B. Thermal properties, degradation and stability of poly(vinyl chloride) predegraded thermooxidatively in the presence of dioctyl phthalate plasticizer // Journal of Macromolecular Science: Part A: Pure and Applied Chemistry. 2013. Vol. 50. Issue 2. P. 208–214. https://doi.org/10.1080/10601325.2013.742804

10. Лакеев С.Н., Майданова И.О., Муллахметов Р.Ф., Давыдова О.В. Cложноэфирные пластификаторы поливинилхлорида (обзор) // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. N 1. С. 3–18.

11. Navarro R., Perrino M.P., Tardaios M.G., Reinecke H. Phthalate Plasticizers Covalently Bound to PVC: Plasticization with Suppressed Migration // Macromolecules. 2010. Vol. 43. P. 2377–2381. https://doi.org/10.1021/ma902740t

12. McCoy C.P., Irwin N.J., Hardy J.G., Kennedy S.J., Donnelly L., Cowley J.F., et al. Systematic optimization of poly(vinyl chloride) surface modification with an aromatic thiol // European Polymer Journal. 2017. Vol. 97. P. 40–48. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.09.030

13. Рафиков С.Р., Павлова С.А., Твердохлебова И.И. Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 335 с.

14. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера, 2004. 384 с.

15. Goldstein M., Stephenson D., Maddams W.F. The far infra-red spectrum of poly(vinyl chloride) // Polymer. 1983. Vol. 24. Issue 7. P. 823–826. https://doi.org/10.1016/0032-3861(83)90197-0

16. Kowalonek J. Surface studies of UV-irradiated poly(vinyl chloride)/poly(methyl methacrylate) blends // Polymer Degradation and Stability. 2016. Vol. 133. P. 367–377. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.09.016

17. Moore W.H., Krimm S. The vibrational spectrum of crystalline syndiotactic. Poly(vinyl chloride) // Macromolecular Chemistry and Physics. 1975. Vol. 1. Issue S19751 P. 491–506. https://doi.org/10.1002/macp.1975.020011975134

18. Лебедев В.П., Окладнов Н.А., Минскер К.С., Штаркман Б.Н. Рентгенографическое исследование поливинилхлорида // Высокомолекулярные соединения. 1965. Т. 7. N 4. С. 655–670.

19. Получение и свойства поливинилхлорида / под ред. Е.Н. Зильбермана. М.: Химия, 1968. 432 с.

20. Глазковский Ю.В., Завьялов А.Н., Бакарджиев Н.М., Новак И.И. Исследование методом ИК-спектроскопии изменения упорядоченности структуры аморфизованного поливинилхлорида // Высокомолекулярные соединения. 1970. Т. XII (A). N 12. С. 2697–2701.