Полимеризация винилхлорида (CH₂=CH–Cl) — это процесс, в результате которого образуется поливинилхлорид (ПВХ), один из самых распространённых и широко используемых полимеров. Полимеризация винилхлорида обычно осуществляется методом радикальной полимеризации, которая может проводиться в различных средах, таких как суспензия, эмульсия или в растворе. Рассмотрим основные этапы и химические реакции, происходящие в процессе полимеризации винилхлорида.
Инициация:
На начальном этапе процесса полимеризации необходимо образование активных центров, которые будут инициировать реакцию. Для этого используют инициаторы, способные разлагаться с образованием свободных радикалов. Примером такого инициатора может служить пероксид бензоила (C₆H₅COO)₂. Под действием тепла или света пероксид разлагается с образованием двух бензоатных радикалов:
[
\text{(C}_6\text{H}_5\text{COO)}_2 \rightarrow 2 \text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^\cdot
]
Присоединение:
Образовавшийся радикал присоединяется к молекуле винилхлорида, разрывая двойную связь и образуя новый радикал:
[
\text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^\cdot + \text{CH}_2=\text{CHCl} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{COO–CH}_2\text{–CHCl}^\cdot
]
Рост цепи:
Новый радикал продолжает реагировать с другими молекулами винилхлорида, что приводит к росту полимерной цепи:
[
\text{C}_6\text{H}_5\text{COO–CH}_2\text{–CHCl}^\cdot + \text{CH}_2=\text{CHCl} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{COO–(CH}_2\text{–CHCl)}_2^\cdot
]
Процесс продолжается, пока не будет исчерпано количество мономера или не произойдет обрыв цепи.
Обрыв цепи:
Реакция может завершиться несколькими способами, например, рекомбинацией двух радикалов или диспропорционированием. В случае рекомбинации два свободных радикала соединяются, образуя неактивную молекулу:
[
\text{R}^\cdot + \text{R'}^\cdot \rightarrow \text{R–R'}
]
Где R и R' — растущие цепи.
В результате полимеризации образуется поливинилхлорид (ПВХ), который имеет общее строение:
[
\text{–(CH}_2\text{–CHCl)}_n\text{–}
]
где n — степень полимеризации, которая может варьироваться в зависимости от условий реакции и использования различных катализаторов.
Поливинилхлорид является термопластичным материалом, который широко используется в производстве пластиковых изделий, труб, оконных рам и множества других товаров благодаря своей прочности и устойчивости к химическим воздействиям.