STABILITATEA TERMICA A POLICLORURII DE VINIL Degradarea sub actiunea factorilor fizici (temperatura, presiune, radiatii luminoase, solicitari mecanice) se numeste degradare fizica, iar cea sub actiunea unor substante chimice, degradare chimica. Comportarea polimerilor la incalzire poate determina fenomene reversibile sau ireversibile ce conduc la degradarea fizica modificarea parametrilor fizico-mecanici -si degradare chimica, termooxidativa (incalzirea in prezenta oxigenului din atmosfera), cu modificarea proprietatilor chimice. Principiul lucrarii. Stabilitatea termica a unui polimer reprezinta temperatura maxima, in conditii determinate, pe care o poate suporta polimerul fara a-si modifica stabilitatea dimensionala. La incalzire peste o anumita temperatura deformarile ce apar devin ireversibile ceea ce limiteaza mult domeniul de utilizare al polimerilor. Degradarea termica consta in ruperea legaturilor chimice din catenele principale sau secundare cu formarea unor produsi cu greutate moleculara mai mica. Policlorura de vinil PVC: (-CH2-CHCl-)n ocupa un rol important printre materialele folosite in tehnica, dar prezinta inconvenientul unei stabilitati termice reduse. Policlorura de vinil se obtine prin polimerizarea clorurii de vinil, conform reactiei: nCH2

Cl Cl Clorura de vinil mer n- grad de polimerizare si reprezinta numarul de meri din polimer. Merul este unittea structurala care se repeta.n= M po lim er M mer

CH C H2 C H

[

]

n

Sub influenta caldurii, polimerul sufera o degradare termica insotita de aparitia unei coloratii (galben, rosu, maron si apoi brun). Pe masura ce coloratia se accentueaza spre brun proprietatile fizico-mecanice ale polimerului se inrautatesc. Polimerul devine casant si in final are loc distrugerea lui totala. Degradarea PVC duce la ruperea legaturilor chimice in catena macromoleculara, la aparitia legaturilor nesaturate in catena sau la modificarea compozitiei chimice a polimerului ca urmare a formarii unor grupe functionale : grupe carboxyl (-COOH), peroxo (-O-O-) etc. Prin degradare termica polimerii pot forma compusi cu masa moleculara mica sau se pot reticula formand macromolecule cu structuri ramificate sau tridimensionale. Degradarea termica a PVC-ului este un fenomen complex. Cea mai importanta reactie de degradare este dehidroclorurarea : - CH2 - CH- CH2 CH -CH2- CHCl-C - CH2 CH= CH CH= CH -CHCl- + 2HCl Cl Cl Secventele de polietilena astfel formate pot contine pina la 30 de duble legaturi conjugate care pot imprima proprietati cromofore polimerului. Scopul lucrarii este determinarea stabilitatii termice a PVC-ului si se efectueaza prin masurarea timpului (in minute) dupa care polimerul incepe sa degaje cantitati detectabile de HCl, prin incalzire la 1800C in conditii determinate. Aparatura si substante: baie de nisip, eprubeta prevazuta cu dop in care este fixat un tub de sticla deschis la ambele capete, PVC pulbere, hirtie indicatoare, termometru Modul de lucru. Se atasaza hirtia indicatoare (Rosu de Congo) la extremitatea inferioara a tubului de sticla fixat in dopul eprubetei. Se introduce eprubeta intr-un volum de cca 0,5 cm3pulbere PVC si se inchide eprubeta cu dopul pregatit anterior. Distanta dintre hartia indicatoare si polimer trebuie sa fie de 2-2,5 cm. Baia de nisip se asaza pe trepied, iar in baie se pune termometrul fixat cu clama pe un stativ. Se incalzeste baia cu becul de gaz si in momentul in care termometrul indica 1800C, se introduce in baie eprubeta cu polimer. Se opreste incalzirea. Se masoara timpul, in minute,t 0C

de la introducerea eprubetei in baie, pina la aparitia primelor semne de virare a hartiei indicatoare de la rosu la albastru. Rezultate si interpretarea lor. Timpul necesar aparitiei HCl in sistem este o masura a stabilitatii termice a polimerului. Tema de casa 1. Sa se calculeze gradul de polimerizare a policlorurii de vinil daca masa moleculara medie este 3.750.000. 2. Sa se calculeze masa moleculara medie a polietenei avand gradul de polimerizare egal cu 50000.( etena: C2H4). 3. Scrieti reactiile de degradare termica ale polistirenului si poliacrilonitrilului ajungandu-se la polimerii respectivi din meri : stiren: CH2= CH- C6H5 respectiv acrilonitril: CH2= CH-CN 4. sa se calculeze masa de policlorura de vinil obtinuta din 250kg clorura de vinil daca se stie ca gradul de polimerizare este 300, iar randamentul global de polimerizare este 90%. 5. Pentru poliacetatul de vinil cu masa moleculara medie cuprina intre 14.000-40.000g/mol sa se arate in ce interval de valori este cuprins gradul de polimerizare, iar daca acesta este egal cu 300 sa se calculeze masa moleculara medie.(acetat de vinil: CH2= CH-OCOCH3).