Влияние фуллерена С60 на термоустойчивость поливинилхлорида
Аннотация
Цель статьи: Поливинилхлорид (ПВХ) является одним из наиболее востребованных промышленных полимеров, однако его практическое применение ограничивается низкой термической и термоокислительной стабильностью. Деструкция ПВХ сопровождается элиминированием HCl и образованием единичных и сопряжённых двойных связей, что приводит к старению материала и ухудшению эксплуатационных свойств. Несмотря на наличие большого количества фундаментальных исследований, посвящённых деструкции и стабилизации ПВХ, вопрос о механизме его разложения остаётся дискуссионным: обсуждаются радикальный, ионный и комбинированный варианты. В связи с этим поиск новых эффективных стабилизаторов по-прежнему во многом осуществляется эмпирически. Целью настоящей работы являлось выявление особенностей термического и термоокислительного распада жёсткого и пластифицированного ПВХ в присутствии фуллерена С60.
Экспериментальная часть: Объектом исследования служил промышленный ПВХ марки С-7059М, фуллерен С60, фенольные антиоксиданты (дифенилолпропан, ионол) и сложноэфирные пластификаторы (диоктилфталат, диоктилсебацинат). Термическое и термоокислительное дегидрохлорирование проводили при 175 °С в реакторе барботажного типа в токе азота или кислорода. Стабилизирующее действие оценивали по скорости выделения HCl, времени термостабильности по ГОСТ 14041-91 и показателю текучести расплава. Показано, что фуллерен С60 существенно ингибирует процесс дегидрохлорирования ПВХ, снижая скорость выделения HCl более чем в два раза. Наибольший эффект наблюдается при содержании 0.1 ммоль/моль ПВХ. При сочетании с пластификаторами фуллерен проявляет высокую антиокислительную активность, сопоставимую или превышающую эффективность
промышленных фенольных антиоксидантов. Выявлен эффект «эхо-стабилизации», обусловленный ингибированием окисления сложноэфирных пластификаторов.
Выводы: Таким образом, фуллерен С60 является перспективным стабилизатором ПВХ, эффективно замедляющим его термическую и термоокислительную деструкцию. Установленные закономерности подтверждают ведущую роль радикального механизма в процессах дегидрохлорирования и открывают возможности практического применения фуллерена для повышения долговечности ПВХ-материалов
Скачивания
Литература
Wilkie C., Summers J., Daniels C. Polyvinyl chloride*. Transl. from eng., ed. Zaikov G. E. Saint Petersburg: Professiya Publ.; 2007. 728 p. (In Russ.)
Ulyanov V. M., Rybkin E. P., Gutkovich A. D., Pishin G. A. Polyvinyl chloride*. Moscow: Khimiya Publ.; 1992. 288 p. (In Russ.)
Gorshkov S. V., Bannikov V. N. New effective thermostabilizers of polyvinyl chloride compositions*. Moscow: VNIYESM Publ.; 1992. 40 p. (In Russ.)
Shtarkman B. P. Plasticization of polyvinyl chloride*. Moscow: Khimiya Publ.; 1975. 248 p. (In Russ.)
Kuzminskiy A. S. (ed.). Aging and stabilization of polymers*. Moscow: Khimiya Publ.; 1966. 212 p. (In Russ.)
Maslova I. P., Zolotareva K. A., Glazunova N. A. Chemical additives to polymers*. Handbook. Moscow: Khimiya Publ.; 1973. 272 p. (In Russ.)
Gorbunov B. N., Gurvich Ya. A., Maslova I. P. Chemistry and technology of stabilizers of polymeric materials*. Moscow: Khimiya Publ.; 1981. 368 p. (In Russ.)
Kirillova E. I., Shulgina E. S. Aging and stabilization of thermoplastics*. Leningrad: Khimiya Publ.; 1988. 240 p. (In Russ.)
Minsker K. S., Fedoseeva G. T. Degradation and stabilization of polyvinyl chloride. Moscow: Khimiya Publ.; 1972. 420 p. (In Russ.)
Minsker K. S., Fedoseeva G. T. Degradation and stabilization of polyvinyl chloride. Moscow: Khimiya Publ.; 1979. 272 p. (In Russ.)
Minsker K. S., Kolesov S. V., Zaikov G. E. Aging and stabilization of vinyl chloride-based polymers. Moscow: Nauka Publ.; 1982. 272 p. (In Russ.)
Minsker K. S., Kolesov S. V., Zaikov G. E. Degradation and stabilization of vinyl chloride-based polymers. Oxford: Pergamon Press; 1988. 508 p.
Zilberman E. N. (ed.). Production and properties of polyvinyl chloride. Moscow: Khimiya Publ.; 1968. 432 p. (In Russ.)
Ginzburg B. M., Shibaev L. A., Ugolkov V. L. Effect of fullerene C60 on thermal oxidative degradation of polymethyl methacrylate prepared by radical polymerization. Russian Journal of Applied Chemistry. 2001;74(8): 1329–1337. https://doi.org/10.1023/a:1013714614891
Shibaev L. A., Antonova T. A., Vinogradova L. V., Ginzburg B. M., Zgonnik V. N., Melenevskaya E. Yu. Effect of fullerene C60 on thermal degradation of fullerene-containing polymers and mechanical mixtures of polymers with fullerene C60. Russian Journal of Applied Chemistry. 1998;71(5): 862–868. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=13729303
Troitsky B. B., Khokhlova L. V., Konev A. N., Denisova V. N., Novikova M. A., Lopatin M. A. Temperature and concentration limits for fullerenes C60 and C70 as inhibitors of polymer degradation. Polymer Science, Series A. 2004;46(9): 1541–1548. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=13449755
Karaulova E. N. , Bagriy E. I. Fullerenes: functionalisation and prospects for the use of derivatives. Russian Chemical Reviews. 1999;68(11): 889–907. https://doi.org/10.1070/rc1999v068n11abeh000499
Gabitov I. T., Zakharov V. P., Mustafin A. G., Akhmetkhanov R. M. Low-toxic nitrogen-containing antioxidant for polyvinyl chloride. Russian Journal of Applied Chemistry. 2015;88(4): 626–629. https://doi.org/10.1134/S1070427215040126
Minsker K. S., Abdullin M. I. “Echo-stabilization” effect during thermal degradation of polyvinyl chloride*. Doklady Chemistry. 1982;263(1): 140–143. (In Russ.)
Copyright (c) 2025 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
