聚(氯乙烯)(PVC:参见图1)继续成为一个非常重要的商业聚合物,虽然其热稳定性比其它主要的热塑性塑料低得多。聚氯乙烯热降解的初始阶段,脱氯化氢组成的(见图2),即,氯化氢(盐酸),形成共轭多烯序列(结构交替双键和单键)的损失。大多数研究者认为,该反应是离子或准离子的过程中,虽然其他报告,它是通过自由基加速。1详细地了解其机理,自由基的特别的作用,应有助于改进添加剂对PVC稳定的发展。
图1。
聚(氯乙烯)的分子模型。
图2。
PVC热脱氯化氢。C:碳。H:氢。氯:氯。Δ:热火。X,Y:整数。
在文献中提出捐款途径对PVC热脱氯化氢,专门涉及自由基。确凿的证据是缺乏的,但说服力disproval需要更多的事实。在这里,我们报告,排除了这种类型的两个机制运作的新信息。我们的证据来自于这些机制,它使用两个共轭多烯及其类似物,共轭多烯自由基共振稳定化能的动力学分析。2
一,我们已审查的机制是,建议由Arlman,3
其中涉及了多烯基团用HCl分子从基如连续丢失的生长1和2。速率常数为每个消除的量值,ķ EL,Ñ(其中“EL”是指消除和Ñ到的在自由基正式双键的数目1),减小由谐振离域能(DE 1起始的)激进。它增加了共振能量离域(的某些部分DE 2的产物自由基)。前者稳定的初始状态,而后者往往会降低过渡态的能量。基于这些事实,我们已得出的阿列纽斯表达式
我们用于计算的最大可能值Ķ 埃尔,Ñ为各种长度的自由基。我们定义ķ EL,š为标准速率常数盐酸热开除一个-CH 2氯仿-非原子结构,而ř和牛逼是理想气体常数和绝对温度,分别为。我们通过我们的计算比较评估Arlman机制的有效性ķ EL,Ñ值与实验速率常数,K表p,用于在PVC热解多烯增长。2
我们使用了一个类似的程序,以评估其他自由基机理,温克勒的计划的受理4和斯特龙伯格和他的同事,5
这些方程包括两个共轭多烯(3)和多烯基团的中间体(1和4)。它们还包括形成与速率常数的游离氯原子ķ β,Ñ通过自由基具有不同的β裂解Ñ值。这个机制由用于生成的Arlman过程评价的方法分析
这提供最大价值ķ β,Ñ那也与比较Ķ p。在等式(5)中,标准速率常数ķ β,S是指β氯原子的断裂从非共轭基团。2
我们获得的DE 3由在共轭多烯,例如交互的数目乘以一个单一接合型相互作用的焓值。6,7我们计算DE 1和DE 2通过添加DE对应的多烯的值的实验离域焓不成对电子的自由基。6,7插入的各种的DE值和实验值Ķ EL,S和ķ β,S入方程(2)和(5)导致了对的反应列于表1中的速率常数在1与自由基的相关值Ñ。这些速率常数表明,无论是Arlman机制,也不是温克勒-斯特龙伯格方案可以在PVC热解占久多烯形成。随着越来越多的值Ñ,在方程组的反应(1)和(3)最终变得过于缓慢代表ķ p,其具有约10的实验值-2 s -1,在175℃下2因此,这两种机制涉及自由基现在可以从考虑中移除。
表1中。
最大速率常数在175℃下在PVC热脱氯化氢假设中间体的反应。n为双键数目。k为速率常数。'厄尔尼诺'和β是指消除和β断裂,分别。
Ñ ķ EL,Ñ(-1) ķ β,Ñ(-1)
0 4×10 -1 10 6
1 3×10 -4 20
2 9×10 -5 4×10 -1
3 4×10 -5 3×10 -2
4 - 5×10 -3
然而,我们发现,一些自由基不要在PVC热分解起着重要的作用。1,8这些结果从用盐酸多烯的相互作用。其在聚合物上的攻击导致形成热不稳定的结构缺陷,如内部烯丙基氯台,其中发起的新的多烯序列的生长由非自由自由基路线。因此,脱氯化氢的自动加速发生。1,8
总之,我们已经表明,虽然自由基是不直接参与热多烯增长本身,在PVC热分解原位形成自由基可以创建不稳定的结构部件。新型多烯非根除生育开始从这些片段。在今后的工作中,我们将尝试阐明机制,对PVC的热脱氯化氢等方面。