hrvatski

Utjecaj kloriranog polietilena na termooksidacijsku razgradnju poli(vinil-klorida)

Poli(vinil-klorid) (PVC) manje je stabilan od drugih plastomernih materijala i premda je podložan razgradnji utjecajem topline, svjetlosti i mehaničke energije ipak ima vrlo široku primjenu zahvaljujući dobroj kompatibilnosti s nizom dodataka (polimerni modifikatori, stabilizatori, omekšavala, maziva, punila itd.). Klorirani polietilen (CPE) koristi se kao dodatak PVC-u iz nekoliko razloga. Prisustvo klora u CPE-u prekida regularnost polietilenske strukture, smanjuje mu kristalnost i povećava fleksibilnost. Ukoliko je CPE kao elastomerna faza djelomično kompatibilan s plastomernom fazom (PVC), dispergira se u obliku malih domena u PVC matrici i služi kao modifikator žilavosti krutoog PVC-a. Porastom sadržaja klora u CPE-u povećava mu se polarnost, a posljedica toga je njegova bolja mješljivost s PVC matricom. CPE time postaje sredstvo za poboljšavanje preradljivosti taline. Ako se klorirani polietilen PVC-u dodaje u još većim koncentracijama djeluje kao polimerno omekšavalo. Bez obzira na ulogu CPE-a u mješavini s PVC-om on je zbog zasićene strukture lanaca otporniji na atmosferilije nego butadienski polimeri, a velika molekulna masa čini ga postojanijim omekšavalom od monomernih omekšavala. Mješavine PVC/CPE upotrebljavaju se za izradbu geomembrana i za oblaganje spremnika velikog volumena (umjetna jezera), spremnika za odlaganje otpadnih voda, odlagališta opasnog otpada, jezera za uzgoj ribe, pokrivanje sportskih terena, kao i za izradbu cijevi za prijenos prirodnog plina. Budući da su ove mješavine u dodiru sa zrakom tijekom proizvodnje i primjene od velike je važnosti poznavanje termooksidacijske stabilnosti polimera. Toplinska stabilnost svakog polimera u mješavini (u bilo kojoj atmosferi) može biti znatno promijenjena uslijed mogućih interakcija komponenata mješavine i njihovih razgradnih produkata. U ovom radu istraživan je utjecaj kloriranog polietilena na termooksidacijsku razgradnju poli(vinil-klorida) metodama diferencijalne pretražne kalorimetrije (DSC) i termogravimetrije (TG). U tu svrhu pripremljeni su uzorci mješavina PVC/CPE različitog sastava (100/0, 90/10, 80/20, 70/30, 50/50, 30/70 i 0/100) u obliku folija. Diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom istraživana je miješljivost i pokazalo se da dodatak CPE-a nema utjecaja na staklište PVC-a. Iz DSC krivulja određene su također promjene specifičnog toplinskog kapaciteta u staklištu PVC-a, te talište i toplina taljenja CPE-a. Za procjenu termooksidacijske stabilnosti mješavina određene su indukcijske temperature oksidacije (IOT) i topline oslobođene oksidacijom. Termogravimetrijske krivulje mješavina PVC/CPE, snimljene u dinamičkim uvjetima u temperaturnom području od 50 – 650 oC, pokazale su da se oba polimera razgrađuju kroz dva temeljna razgradna stupnja. Pri temperaturama do 400 oC dehidrokloriranje PVC-a je osnovni razgradni proces praćen sporednim procesima: umrežavanjem, ciklizacijom poliena i nastajanjem benzena. Prisustvo kisika dodatno ubrzava razgradnju PVC-a. Gubitak mase na kraju prvog razgradnog stupnja veći je od ukupnog sadržaja klora u PVC-u, što znači da se pored HCl-a izdvajaju još neki hlapljivi produkti. Prvi razgradni stupanj CPE-a također je karakteriziran izdvajanjem HCl-a, ali se brzine dehidrokloriranja PVC-a i CPE-a znatno razlikuju. Značajke TG krivulja termooksidacijske razgradnje mješavina PVC/CPE (temperatura pri kojoj se postigne konverzija 5 %, T5%, temperatura pri najvećoj brzini dehidrokloriranja, Tmax, najveća brzina gubitka mase dehidrokloriranjem, Rmax, i gubitci mase na kraju prvog i drugog razgradnog stupnja, Dm1 i Dm2) ovisne su o sastavu mješavine. Izotermnom termogravimetrijskom razgradnjom PVC-a i CPE-a pri temeperaturi 240 oC nađeno je da se njihovi razgradni mehanizmi razlikuju, usprkos njihovoj kemijskoj sličnosti. Dehidrokloriranje PVC-a je brza, autokatalitiča reakcija, dok je dehidrokloriranje CPE-a sporija reakcija statističkog eliminiranja HCl-a iz polimernog lanca. Usporedbom eksperimentalne TG krivulje mješavine sastava 50/50 i krivulje mješavine istog sastava izračunate na osnovu pravila aditivnosti pokazano je da postoje interakcije komponenata mješavine usprkos njihovoj nemješljivosti.

klorirani polietilen; poli(vinil-klorid); termooksidacijska razgradnja

nije evidentirano