Влияние молекулярной структуры эфиров азелаиновой и себациновой кислот на реологию и термодинамику вязкого течения расплавов ПВХ

Аннотация

Поливинилхлорид (ПВХ) остается одним из наиболее востребованных полимеров. Ключевую роль в придании ПВХ необходимой гибкости, эластичности и технологичности при переработке играют пластификаторы. В связи с этим актуальной задачей является разработка и внедрение безопасных альтернативных пластификаторов. Исследование и оптимизация влияния структуры новых пластификаторов на реологические и структурно-вязкостные свойства расплавов ПВХ критически важны для создания экологичных, высокотехнологичных композиций с заданными эксплуатационными характеристиками и улучшенными параметрами переработки. В работе представлен синтез и реологическая оценка симметричных эфиров азелаиновой и себациновой кислот и оксиэтилированного бутанола и фенола в качестве пластификаторов ПВХ. Установлено, что эфиры дибутоксиэтилазелаинат, дибутоксиэтилсебацинат, дифеноксиэтилазелаинат, дифеноксиэтилсебацинат обеспечивают более высокий показатель текучести расплава (ПТР) по сравнению с промышленным диоктилфталатом (ДОФ). Наибольшую эффективность продемонстрировал ДБЭС. Ключевое влияние на реологию оказывает структура пластификатора: удлинение цепи дикарбоновой кислоты и использование линейного алкильного фрагмента (бутил) вместо объемного ароматического (феноксил) значительно повышают ПТР за счет лучшей гибкости молекул. Термодинамический анализ вязкого течения выявил доминирование энтальпийного барьера (ΔH) в энергии активации (Eₐ ≈ ΔH), связанного с преодолением диполь-дипольных взаимодействий ПВХ. Наблюдаемый максимум ΔH при ~165 °C объясняется сменой молекулярного механизма течения: от локального движения сегментов к кооперативной перестройке с разрушением временных структур (запутанности, кластеры пластификатора) в промежуточном диапазоне, требующей больших энергозатрат. Результаты подтверждают перспективность ДБЭС и ДБЭАз как высокоэффективных пластификаторов ПВХ, сочетающих улучшенную перерабатываемость и экологическую безопасность.