 Поливинилхлорид — это уникальный гомополимер, содержащий 57,4% хлора по показаниям полимеризационной стехиометрии. Обычно процесс постполимеризационного хлорирования увеличивает уровень хлора до 64-67%, а б некоторых конкретных случаях до 70%. Дополнительный хлор увеличивает температуру стеклования материала и таким образом улучшает механические эксплуатационные параметры при повышенных температурах по сравнению с материалами на основе обычного ПВХ. Это позволило отделить материалы на основе ХПВХ в отдельную категорию.
Процесс хлорирования С течением времени процесс хлорирования ПВХ для получения ХПВХ принимал различные формы. Сама по себе реакция хлорирования либо использовала реакции кислот Льюиса, либо свободнорадикалышй процесс. В свою очередь, в добавление к методу термохимического инициирования свободнорадикальный процесс использует метод радиационного инициирования. В первых работах с ПВХ сначала пытались растворить в растворителе перед проведением реакции хлорирования. С течением времени этот метод уступил место двум процессам, используемым и по сей день. Это реакция в водной суспензии и реакция в кипящем слое. Изначально предполагалось, что поливинилхлоридная составляющая должна полностью растворяться или, по крайней мере, заметно разбухать в течение реакции хлорирования. Существовало убеждение, что это обеспечило бы возможность цепи ПВХ к присоединению хлора и повышения суммарной скорости реакции и стабильности конечного продукта. Хлорирование ПВХ в растворе обычно производилось в хлорированном органическом растворителе, чтобы ограничить хлорирование растворителя в течение хлорирования ПВХ. К сожалению, невозможность полного удаления следовых количеств этих хлорированных растворителей из конечных продуктов привела к проблемам стабильности продукта и угрозе окружающей среде. Кроме того, как скорость реакции, так и стоимость растворителя и обращение с ним в ходе процесса привело к изучению других реакционных сред. Первым альтернативным подходом для преодоления сложностей, сопровождающих первые методы хлорирования ПВХ для формирования ХПВХ, была сухая реакция или реакция в кипящем слое. Для этой реакции поливинилхлоридная смола для хлорирования выбирается на основе структурных характеристик, таких как объемная плотность, пористость и количество мелких частей. В этом процессе сухой порошок сырьевого ПВХ делался текучим с помощью газообразного хлора или комбинации газообразного хлора с хлористым водородом или инертным газом. Температура газа и, в свою очередь, температура проведения реакции были признаны преимущественными при высоких значениях, но они не могли превосходить температуру плавления реагирующего полимера. Скорость газа переводит частицы сухого ПВХ в текучее состояние. После перевода в текучее состояние и доведения до предполагаемой температуры применяется облучение. Обычно это делается с помощью фотооблучения с использованием ультрафиолета. Излучение генерирует свободнорадикальные частицы, тем самым инициируя процесс хлорирования внутри ПВХ-смолы. Избыточный газообразный хлор и побочный продукт в виде хлористого водорода повторно используются в этом процессе. Другим способом, помогающим избежать проблемы, вызванные наличием остаточного растворителя при хлорировании в растворе, является метод водной суспензии, которым на сегодняшний день производится наибольшее количество ХПВХ смолы. Уникальное достоинство данного метода получения смолы без растворителей или агентов, вызывающих набухание, — это высокостабильные ХПВХ и высокая скорость реакции хлорирования. Этот метод также использует облучепие ультрафиолетом. Реакция предусматривает создание сначала водной суспензии ПВХ-смолы. После очистки реактора под давлением вводится газообразный хлор. Когда достигается желаемая температура, начинается облучение ультрафиолетом, и происходит реакция. Контроль давления дает указание на степень завершенности реакции. Побочный продукт реакции в виде хлористого водорода элюирует в водную среду для последующей очистки и нейтрализации. По достижении желаемой степени завершенности реакции продукт очищается, промывается и высушивается, что окончательно дает хлорированную смолу.
|
