PVC的全称是聚氯乙烯,英文名称是Polyvinyl chloride,虽然PVC含有氯,属于不易燃烧的聚合物,但是某些PVC制品也是需要阻燃的,可添加高效的PVC阻燃剂,增塑剂,钙锌稳定剂在PVC中是用量较大的助剂。PVC降解过程比较复杂,那么它是如何发生降解的呢?
工业合成的PVC树脂的分子结构中存在一些不稳定结构,如分子支链(叔碳原子上的氯原子或氢原子)、引发剂残端、双链和头-头结构。此外,存在的含氧结构可能来自过氧化物引发剂,或是在聚合物后处理过程中因热氧化产生的。这些变异结构及杂质严重地影响了PVC的热稳定性,更严重的是,PVC降解产生的双键能使其相邻碳原子上的氯原子即烯丙基氯原子活化,引起后续HCl分子的脱除,从而加速降解反应的发生。
目前PVC降解机理以白由基机理为主,在空气中的热(光)降解主要发生脱HCl、氧化及断链、交联、环化等反应。设R·为引发反应的自由基,新产生的自由基使旁边氯原子不稳定,产生CI·和-C=C-,由此产生了更加不稳定的烯内基氯原子CI,催化生成的CI.和脱HCl会加速降解反应。如此反复,发生“拉链式”降解,结果使分子链中连续共轭双键的数目越来越多。
PVC在100℃时开始分解,释放出HCl;加热到130℃时,分解比较显著;达到150℃以上,分解相当严重。当分子链中连续共双键增到7个时就会吸收紫外辐射而开始显色,超过10个开始变黄。随着共轭链的加长,分子链对光的吸收向长波方向移动,颜色逐渐加深,即微红-黄-橙-红棕褐一黑色。这种脱HC1降解过程受氧气、紫外线、金属化合物的作用加速,若分子中生成羰基(C=O),则PVC热、光、氧降解反应更迅速,颜色变化更快。
事实上,在PVC热降解反应中,除发生大量脱HCl外,还伴随着因热氧化降解反应而发生的断链、交联、生成含氧结构(羰基、羧基等)以及由共轭链芳构化而产生出来的芳经。据称,PVC在空气中的热降解产物有时可达数十种,除大量HCl外,还有H2O、CO2、H2、C6H6等。