偏氯乙烯聚合改性

孫作榮

摘 要：綜述了偏氯乙烯及其聚合物聚偏氯乙烯的性質和用途，簡述了聚偏氯乙烯的合成方法，指出了影響乳液聚合和懸浮聚合的因素。研究了聚偏二氯乙烯的熱穩(wěn)定性。

關鍵詞：偏氯乙烯;聚偏氯乙烯;改性

1 前言

偏二氯乙烯（VDC），也稱為1，1-二氯乙烯（ViNyLi-denecl）、偏氯乙烯。結構公式為CH2=CCL2，無色揮發(fā)性液體，溶于大多數(shù)極性和非極性有機溶劑。它的分子中有一個碳雙鍵，它有一個碳雙鍵碳原子上連著兩個氯，這使得偏氯乙烯的化學反應性更強，聚合反應更容易發(fā)生。偏氯乙烯有多種生產(chǎn)方法，按原料路線常見的生產(chǎn)方法有：氯乙烯氯化法、氯乙烯氫氯化法、1，2-二氯乙烷氯化法、乙烷氯化法。國內(nèi)因技術水平和生產(chǎn)規(guī)模的限制，大都采用氯乙烯氯化法。反應如下：

CH2=CHCl+Cl2=CH2Cl-CHCl2 ? ? ? ? ? ? ? ?①

CH2Cl-CHCl2+NaOH=CH2=CCl2+NaCl+H2O ?②

反應①在三氯乙烷母液中進行，按照n（CH2=CHCl）：n（Cl2）=1：（1.05-1.1）進料，溫度控制40-70℃;反應②采用12%氫氧化鈉溶液，溫度控制在60±5℃，粗偏氯乙烯產(chǎn)出含量可達95%以上，經(jīng)精制即可產(chǎn)出偏氯乙烯精品99.5%以上。

2 聚偏氯乙烯性質

聚偏二氯乙烯（PVDC）是以偏二氯乙烯單體為主要成分的共聚物。它是一種無毒無味的理想包裝材料，具有較高的阻隔性、較強的韌性、良好的熱收縮性和化學穩(wěn)定性，以及良好的印刷和熱封性能。PVDC因其優(yōu)異的高阻隔性，常被用于食品包裝材料，用它包裝的食品，可以有效的解決變質問題，從而大大延長產(chǎn)品的保質期，同時對食品的色澤、香氣、口感具有良好的保護作用。與普通PE膜、紙張、木材、鋁箔等包裝材料相比，PVDC復合包裝每單位資源消耗較少，大大降低了包裝浪費的數(shù)量和總成本，從而減少了包裝。

3 VDC聚合

3.1 聚合機理

偏氯乙烯的聚合與大多數(shù)物質聚合機理相同，都是以自由基聚合方式完成的，也就是說大多數(shù)是鏈式反應進行的。與小分子連鎖反應相比，連鎖聚合反應的特點是在鏈式反應中鏈傳遞過程的每一步，都是單體形成大分子鏈的一步增長，鏈的傳遞結束了，一個由單體單元組成的大分子鏈也形成了。聚合反應分鏈的引發(fā)、鏈的增長、鏈的終止。

3.2 聚合方法

聚氯乙烯的聚合方法通常包括懸浮聚合和乳液聚合。

通過共聚物乳液聚合得到的乳膠為固體體積約為50%，外觀為乳白色液體。涂層或涂層干燥后形成的膜具有屏障、防潮、熏香、耐油、耐化學、阻燃、高頻熱封等特點。對偏氯乙烯乳液聚合的影響因素很多，如聚合配方、聚合工藝、聚合方法等。這些因素對乳液聚合的正常運行、穩(wěn)定性和性能都有重要影響。懸浮聚合反應穩(wěn)定，均勻放熱溫度，高含量的VDC（通常在80%到95%之間），其中樹脂、各種水溶性添加劑和單體殘留量較少比乳液聚合樹脂，并被廣泛應用于食品保鮮膜，高屏障膜工具，板材料等等。懸浮法生產(chǎn)PVDC樹脂已得到廣泛應用。

4 聚偏氯乙烯熱穩(wěn)定性研究及其解決辦法

4.1 熱穩(wěn)定性研究

在聚偏氯乙烯同分異構體的單分子結構中，由于兩氯的對稱性和強極性，聚偏氯乙烯的同分異構體具有高結晶度和良好的膜障。但偏氯乙烯分子中兩個對稱氯原子不穩(wěn)定，熔融分解溫度相對較近，這給成膜帶來了很大的困難。PVDC熱不穩(wěn)定性，通?？梢杂玫陀?00℃，但釋放鹽酸加熱到125℃時，共軛雙鍵形成，使聚合物的黃色或棕色，最終成為黑色。采用自由基懸浮聚合，采用過氧化氫和偶氮引發(fā)劑（分解后半衰期基本相同）。引發(fā)劑的性能對聚合物的穩(wěn)定性有兩個影響。不穩(wěn)定性可能是由于端基效應或當殘余單體被降解或溶解時攻擊造成的。在這一點上，樹脂的相對熱穩(wěn)定性可以通過在大氣中使用雙輥軋機來評估。通過加熱或切割樣品，可以很容易地從樹脂的顏色變化過程中得到降解率和降解程度。具有良好熱穩(wěn)定性的聚合物是通過使用在降解過程中不會攻擊聚合物的自由基來實現(xiàn)的。

4.2 添加劑

為了提高聚偏氯乙烯的熱穩(wěn)定性，還可在聚合前后添加丙烯酸甲酯、丙烯酸烷基酯等共聚單體。因此，在聚合配方中加入丙烯酸酯類的添加劑可以提高樹脂的熱穩(wěn)定性。

4.2.1 增塑劑和穩(wěn)定劑

不同的增塑劑有不同的性質，所以在實踐中使用不同的增塑劑，可以相互補充，以滿足加工性能和產(chǎn)品性能的要求。一般來說，增塑劑的添加量為5～7，增塑劑的添加量較低，會產(chǎn)生抗增塑劑的效果。如果增塑劑的用量過大，則會大大降低產(chǎn)品的阻隔性和力學性能。

5 結束語

PVDC具有良好的滲透性，PVDC膜是所有聚合物膜中透氣性最低的一種，是目前食品工業(yè)中最理想的軟包裝材料。同時，加入其他物質或相應的添加劑可以提高聚氯乙烯與其他物質的共聚，從而提高聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性。因此，可以預測PVDC的應用前景更加廣闊。

參考文獻：

[1]姜飛燕，楊杰，包永忠.偏氯乙烯共聚物/層狀雙金屬氫氧化物納米復合材料的制備與表征[J].高分子學報，2013（09）：1131-1136.

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