Физико-химические основы процесса производства поливинилхлорида

Поливинилхлорид получают полимеризацией винилхлорида по радикальному механизму в массе, эмульсии, суспензии или в органическом растворителе. Полимеризацию в растворителе применяют редко. Термический распад инициаторов протекает по общей схеме:

R-R -> 2R

Далее образовавшиеся свободные радикалы инициируют полимеризацию винилхлорида с образованием активных центров:

R + CH2=CHCl -> R-CH2-CHCl

Скорость инициирования полимеризации винилхлорида определяется двумя факторами: скоростью распада инициатора и эффективностью инициирования, т. е. отношением числа радикалов, инициирующих полимеризацию, к общему числу радикалов, образующихся при распаде инициатора. Эффективность инициирования находится в зависимости от природы применяемого инициатора, от чистоты мономера и условий процесса: температуры, давления и др. Из-за очень большой скорости распада активных инициаторов их концентрация в полимеризационной среде быстро уменьшается, что может привести к чрезмерному затягиванию конечной стадии полимеризации. Поэтому высокоактивные инициаторы при полимеризации винилхлорида целесообразно использовать в сочетании с другими, менее активными инициаторами (перекись ацетилциклогексилсульфонила с перекисью лаурила или с порофором ЧХЗ-57 - динитрилом азобисизомасляной кислоты).

При повышении температуры полимеризации выше 75º С может проходить процесс частичного дегидрохлорирования полимера, поэтому процесс полимеризации винилхлорида следует проводить при температуре не выше 70º С.

Радикалы обладают высокой активностью и могут вступать в реакцию даже с малым количеством примесей, содержащихся в винилхлориде. Особенно это относится к наличию ацетилена, ацетальдегида, воды, хлористого водорода, поэтому необходимо тщательно следить за чистотой мономера, поступающего на полимеризацию.

Для регулирования молекулярной массы часто применяют вещества, способные участвовать в реакции передачи цепи. Эти вещества подбирают таким образом, чтобы образовавшиеся в результате передачи цепи радикалы были достаточно активными, так как иначе они могут замедлить процесс полимеризации или даже ингибировать его. Кислород замедляет процесс полимеризации, понижает среднюю молекулярную массу полимера. Кроме того, он способствует появлению разветвленности полимера, снижает термическую стабильность и совместимость полимера с пластификаторами, поэтому присутствие кислорода при полимеризации винилхлорида необходимо исключать.