πολυβινυλική αλκοόλη. Πολυβινυλική αλκοόλη: Ιδιότητες και εφαρμογές Μέθοδος χωρίς τζελ για την παραγωγή πολυβινυλικής αλκοόλης

Ο χημικός τύπος της πολυβινυλικής αλκοόλης είναι (C2H4O)x, όπου το x είναι υπεύθυνο για το βαθμό πολυμερισμού. Αυτή η ουσία παρουσιάζεται με τη μορφή λευκής ή ελαφριάς σκόνης κρέμας.

Η πολυβινυλική αλκοόλη δεν έχει συγκεκριμένη οσμή και γεύση. Θεωρείται θερμοπλαστικό πολυμερές, επομένως διαλύεται καλά σε διάφορα υγρά: γλυκερίνη, νερό, ουρία, διμεθυλοφορμαλδεΰδη. Βράζει το PVA σε θερμοκρασία 228°C, αλλά αρχίζει να λιώνει ήδη στους 200°C.

Η πολυβινυλική αλκοόλη δεν επηρεάζεται από επιθετικές ουσίες:

. ελαιογραφίες,
. βενζίνη,
. αλκαλικά διαλύματα,
. κηροζίνη κ.λπ.

Επιπλέον, αυτή η ουσία δεν εκπέμπει τοξίνες. Στη σύνθεσή της, αυτή η σκόνη περιέχει πάντα περίπου 5% νερό. Ένα τέτοιο συστατικό κάνει το αλκοόλ πιο πλαστικό. Επίσης, για να αυξηθούν οι πλαστικοποιητικές ιδιότητες, προστίθενται τα ακόλουθα στη σύνθεση της πολυβινυλικής αλκοόλης:

. γλυκερίνη,
. βουτυλενογλυκόλη,
. φωσφορικό οξύ.

Σε βιομηχανική κλίμακα, αυτή η σκόνη λαμβάνεται ως αποτέλεσμα αντιδράσεων ανάλογων πολυμερών. Σε αυτές συμμετέχουν τόσο απλές όσο και σύνθετες ενώσεις πολυβινυλαιθέρων. Στην πράξη, αυτή η διαδικασία συμβαίνει λόγω της σαπωνοποίησης του οξικού πολυβινυλεστέρα σε αλκοολικό μέσο. Επίσης, το PVA μπορεί να αντιδράσει με βάσεις και οξέα που βρίσκονται στο νερό.

Υπάρχουν διάφορες ποιότητες πολυβινυλικής αλκοόλης, χωρίζονται σε: πλήρως υδρολυμένη και μερικώς υδρολυμένη. Μία από τις πιο δημοφιλείς μάρκες στην κλωστοϋφαντουργία είναι η 16η μάρκα. Η πολυβινυλική αλκοόλη 16 έχει λευκό χρώμα και παράγεται σε μορφή κόκκων. Χρησιμοποιείται κατά την επεξεργασία υφασμάτων και δέρματος.

Ιδιότητες PVA

Οι ιδιότητες του πολυβινυλοχλωριδίου είναι αρκετά διαφορετικές, καθώς μπορεί να επηρεαστεί έντονα από την υγρασία του αέρα. Με αυξημένη υγρασία, αρχίζει να χάνει την πυκνότητά του. Υπό κανονικές κλιματολογικές συνθήκες, αυτή η ουσία έχει υψηλή ελαστικότητα και αντοχή. Αυτή η αλκοόλη είναι σε θέση να προσδώσει συγκολλητικές ιδιότητες στην πρώτη ύλη.

Το PVA έχει επίσης ιδιότητες σχηματισμού φιλμ, αλλά ταυτόχρονα δεν είναι ικανό να διαλυθεί σε οξέα, αλκάλια και διαλύτες. Εάν το νερό πέσει στην ξηρή σκόνη PVA, τότε αυτό το υλικό θα διαλυθεί πλήρως σε αυτό.

Η κόλλα με βάση την πολυβινυλική αλκοόλη χαρακτηρίζεται από υψηλή πυκνότητα και ιξώδες. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή δοχείων, ραπτική. Είναι ανθεκτικό στη βενζίνη, τα λάδια και τα οξέα.

Εφαρμογή PVA

Αυτή η σκόνη εμπλέκεται στη διαδικασία παραγωγής άλλων πολυμερών ενώσεων. Με αυτό παίρνετε:

. νιτρικό πολυβινύλιο,
. πολυβινυλοακετάλη,
. διασπορές οξικού πολυβινυλίου.

Στην Ασία, η PVA ασχολείται με την παραγωγή υφαντικών ινών και υφασμάτων. Εάν εξετάσουμε αυτό το υλικό από την άποψη της καθολικότητας, τότε χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Στον τομέα της γεωργίας, προστίθεται στις συνθέσεις συνθετικών λιπασμάτων, βελτιώνουν ποιοτικά τη σύνθεση του εδάφους.

Στον μεταλλουργικό τομέα, το PVA χρησιμοποιείται για τη σκλήρυνση μετάλλου χάλυβα.

Η πολυβινυλική αλκοόλη είναι ένα απαραίτητο συστατικό στην παραγωγή οικοδομικών υλικών. Βοηθά στην προστασία της επικάλυψης πολλών υλικών.

Αυτό το υλικό μπορεί να βρεθεί στις συνθέσεις αρωμάτων και καλλυντικών.

Ένα διάλυμα πολυβινυλικής αλκοόλης στη σύνθεση της κόλλας βοηθά στη συγκόλληση διαφόρων υφασμάτων, δέρματος, χαρτιού και άλλων υλικών. Χρησιμοποιείται για την επισύναψη ετικετών και ετικετών.

Στις δυτικές χώρες, η ουσία αυτή έχει βρει την εφαρμογή της ακόμη και στον τομέα της ζωγραφικής. Με τη βοήθειά του πραγματοποιείται η συντήρηση εμβληματικών αρχαίων εκθεμάτων.
Η παραγωγή πολυβινυλικής αλκοόλης βοηθά τους γιατρούς να πραγματοποιούν μεταγγίσεις αίματος, να κάνουν σταθεροποίηση κατά τη συλλογή δειγμάτων.

Το PVA χαμηλού μοριακού βάρους χρησιμοποιείται στη διαδικασία παραγωγής τροφίμων. Εισάγεται στις συνθέσεις των προϊόντων ως υαλοποιητικός παράγοντας. Επεξεργάζονται ψάρια, θαλασσινά, λουκάνικα.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η σκόνη εισάγεται στις συνθέσεις:

. σταγόνες για τα μάτια,
. πλύσεις για φακούς επαφής,
. εξαρτήματα κατασκευής,
. συσκευασία υδατοδιαλυτών υλικών,
. σαμπουάν, τζελ και βάλσαμα.

Ορισμένοι πόροι του Διαδικτύου ισχυρίζονται ότι παλαιότερη πολυβινυλική αλκοόλη μπορούσε να βρεθεί σε οποιοδήποτε φαρμακείο. Προς το παρόν, αυτό το πολυμερές απαγορεύεται να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία τροφίμων στην επικράτεια της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Στον κόσμο μπορούν να επισημανθούν ως πρόσθετο τροφίμων E1203.

Κατασκευαστές και κόστος

Οι κύριοι παγκόσμιοι παραγωγοί πολυβινυλικής αλκοόλης είναι οι χώρες:

. Κίνα,
. Κορέα,
. ΗΠΑ.
. Ιαπωνία,
. Ισπανία.

Στη Ρωσική Ομοσπονδία, αυτό το υλικό παράγεται από εταιρείες:

. OOO OdiKhim,
. VitaChem LLC,
. Economic Chemical LLC,
. Κατάσταση OOO.

Η μέση τιμή για την πολυβινυλική αλκοόλη είναι 2,5-3,5 $. Η συσκευασία του PVA πραγματοποιείται σε σάκους, βάρους από 20 κιλά. Είναι απαραίτητο να αποθηκεύετε αυτό το υλικό σε ξηρούς και καλά αεριζόμενους χώρους. Η θερμοκρασία του αέρα πρέπει να είναι σε θερμοκρασία δωματίου.

Σε αποθήκες με PVA, η υψηλή υγρασία απαγορεύεται αυστηρά. Η πολυβινυλική αλκοόλη μπορεί να αποθηκευτεί σε στοίβες. Εάν πληρούνται όλες οι απαιτήσεις για την αποθήκευση αυτού του υλικού, τότε μπορεί να διατηρήσει τις ιδιότητές του επ' αόριστον.

Το πυρίμαχο χρώμα δημιουργείται με ανάμειξη συνδετικού, χρωστικής και πληρωτικού. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια μεμβράνη, η οποία όχι μόνο χρησιμεύει ως καλή προστασία από τη φωτιά, αλλά εκτελεί και διακοσμητικές λειτουργίες. Ένα σημαντικό συστατικό του πυρίμαχου χρώματος είναι η πολυβινυλική αλκοόλη.

Πώς να χρησιμοποιήσετε πυρίμαχο χρώμα

Η διαδικασία συνίσταται στην ανάμιξη του ξηρού μείγματος με ένα ανθεκτικό στη θερμοκρασία συνδετικό (για παράδειγμα, γυαλί υγρής σύστασης, η πυκνότητα του οποίου είναι 1,3-1,4 g/cm3, και βαφή οργανοπυριτίου τύπου VN-30). Αυτή η δράση λαμβάνει χώρα ακριβώς στο χώρο της ζωγραφικής. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε κάθε περίπτωση το χρώμα παραμένει βιώσιμο μετά από ανάμιξη για 6-12 ώρες.

Αυτός ο τύπος υλικού είναι κατάλληλος για τη βαφή διαφόρων τύπων κινητήρων (για παράδειγμα, κινητήρες τζετ), κατασκευές ανταλλαγής θερμότητας, σιγαστήρες αυτοκινήτων, πολλαπλές, διάφορους τύπους σωληνώσεων, συσκευές θέρμανσης χώρου, καθώς και για κλιβάνους για διάφορους σκοπούς.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της εν λόγω βαφής;

Στον κόσμο υπάρχει μεγάλος αριθμός προϊόντων βαφής με λειτουργία πυροπροστασίας. Αλλά το πυρίμαχο χρώμα ξεχωρίζει από τα υπόλοιπα όσον αφορά έναν τεράστιο αριθμό πλεονεκτημάτων:

Πολυβινυλική αλκοόλη σε χρώματα επιβραδυντικά φωτιάς

Η πολυβινυλική αλκοόλη είναι μια πολυβινυλική αλκοόλη απλούστερης σύνθεσης, η οποία δημιουργείται κατά τη διαδικασία σαπωνοποίησης του οξικού πολυβινυλεστέρα σε συγκεκριμένο τύπο μέσου (αλκαλικό ή όξινο). Σε αυτή την περίπτωση, οι διαδικασίες αποικοδόμησης λαμβάνουν χώρα σε ελαφρώς κατασταλμένο βαθμό, επομένως το βάρος των μορίων IIBC πρακτικά δεν διαφέρει από το βάρος των μορίων οξικού πολυβινυλεστέρα (20-100 χιλιάδες).

Σύνθεση πολυβινυλικής αλκοόλης:

Πρέπει να σημειωθεί ότι τα κύρια βιομηχανικά προϊόντα της IIBC χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία βινόλης, μιας ίνας συνθετικής προέλευσης. Στη διαδικασία κατασκευής χρωμάτων και βερνικιών, η πολυβινυλική αλκοόλη δρα ως προστατευτικό κολλοειδές, καθώς και ως στοιχείο σχηματισμού φιλμ για βαφές με βάση το νερό. Η τελευταία μέθοδος εφαρμογής σχετίζεται με την παρουσία ορισμένων φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών φιλμ χωρίς βινυλική αλκοόλη στη δεδομένη αλκοόλη, επιπλέον, υπάρχει εξάρτηση από την ικανότητα μετατροπής τέτοιων μεμβρανών με τρισδιάστατο τρόπο. της υψηλότερης ευημερίας των ενεργών διεργασιών των υδροξυλομάδων της πολυβινυλικής αλκοόλης σε αντιδράσεις όπως η υποκατάσταση, η εστεροποίηση, η οξείδωση - ανάκτηση, καθώς και ο σχηματισμός συμπλοκών.

Διαδικασίες μετατροπής πολυβινυλικής αλκοόλης:

Μη ιξώδη διαλύματα πολυβινυλικής αλκοόλης λαμβάνονται ως αποτέλεσμα δράσεων με PVA, το βάρος των μορίων του οποίου είναι μικρό και το pH είναι 6-7 μονάδες. Σε αυτή την περίπτωση, η συγκέντρωση τέτοιων διαλυμάτων προσδιορίζεται στην περιοχή 10-13% (πέραν του 15%, το επίπεδο ιξώδους γίνεται απότομα υψηλότερο). Εάν υπάρχει περιεκτικότητα σε οξικές ομάδες ιζηματογενούς φύσης< 5 мол. %, то реакция в воде (растворение) проходит при определенной температуре, которая нередко достигает 60-70 градусов. Сольвары, вещества, имеющие способность неполного омыления поливинилацетата и содержащие группы ацетата 13-20%, воздействуют с водой в ходе растворения при комнатном режиме температуры.

Εάν η πολυβινυλική αλκοόλη οξειδωθεί με βρωμικό, υπερμαγγανικό ή διχρωμικό κάλιο (συμβαίνουν και άλλοι οξειδωτικοί παράγοντες), εμφανίζεται μια διαδικασία αποικοδόμησης, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται νέες ομάδες με περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Μεταξύ αυτών είναι η αλδεΰδη και το καρβοξύλιο, που βρίσκονται στα άκρα της αλυσίδας. Η ίδια η δομή περιέχει ομάδες κετόνης.
Είναι δυνατό να σχηματιστεί μια δομή ραμμένη με τρισδιάστατο τρόπο. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα της αφυδάτωσης του προϊόντος αποικοδόμησης της πολυβινυλικής αλκοόλης (οξειδωτική αντίδραση). Το αποτέλεσμα ενισχύεται από τη δράση του θειικού οξέος, το οποίο χρησιμεύει ως σωματίδιο που απομακρύνει το νερό. Αυτός ο τύπος δομής επιτυγχάνεται με τη δημιουργία εγκάρσιων δεσμών ακετάλης ή εστέρα.
Στη διαδικασία οξείδωσης της πολυβινυλικής αλκοόλης σε διάλυμα νερού με τη βοήθεια παραγώγων, λαμβάνουν χώρα δύο μέθοδοι μετασχηματισμού (αυτό εξαρτάται από την αντίδραση που είναι εγγενής στο μέσο). Ένα από αυτά είναι ότι τα ιόντα οργανώνουν διασταυρούμενη σύνδεση ενός επιπλέον επιπέδου, με αποτέλεσμα, σε συνδυασμό με τις ομάδες υδροξυλίου και κετόνης της οξειδωμένης πολυβινυλικής αλκοόλης, να δημιουργούν ενώσεις πολύπλοκης φύσης. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτή η επιλογή είναι προτιμότερη.

Έτσι, ως αποτέλεσμα των εξεταζόμενων διαδικασιών μετασχηματισμού, διαμορφώθηκαν και τέθηκαν σε παραγωγή υδατοδιαλυτά χρώματα ξηρής συνοχής, καθώς και δομές στόκου για την κατασκευή διαφόρων αντικειμένων. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι η πολυβινυλική αλκοόλη μπορεί να αντικατασταθεί από διαλύτη και το διχρωμικό μπορεί να αντικατασταθεί από χρωμικό ανυδρίτη.

Η ίδια η διαδικασία δημιουργίας χρωμάτων ξηρής σύστασης συνίσταται στη μετατόπιση των εξαρτημάτων σε ένα μύλο με σφαιρίδια ή σε δρομείς. Τα υλικά για τη βαφή αραιώνονται με νερό ή οξύ (σε αραιωμένη μορφή). Αυτή η ενέργεια δεν εκτελείται πουθενά αλλού παρά στο εργοτάξιο. Εφαρμόζονται με τυπικές μεθόδους χωρίς τη χρήση στόκου σε υποστρώματα με ελαφρώς αλκαλικές ή ουδέτερες ιδιότητες. Μεταξύ αυτών είναι τούβλο, σκυρόδεμα ή ξεπερασμένος σοβάς. Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε ισχυρά αλκαλικά υποστρώματα, με την προϋπόθεση ότι είναι ασταρωμένα. Αυτός ο τύπος βαφής χρησιμοποιείται για επιστρώσεις που εκτελούν τις λειτουργίες τους απευθείας σε εσωτερικούς χώρους.

Τραπέζι. Κατανομή ποιοτήτων πολυβινυλικής αλκοόλης ανάλογα με το πεδίο εφαρμογής

Μάρκα	Εφαρμογή
	Ως συνσυστατικό φωτοευαίσθητων λύσεων αντιγραφής για την κατασκευή ψευδογραφικών κλισέ για εκτυπωτικές πλάκες αναφοράς και πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων
	Ως συνσυστατικό φωτοευαίσθητων λύσεων για την κατασκευή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων με ζεύγη συμπίεση και επένδυση μέσω οπών, για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής όψης με τη συνδυασμένη θετική μέθοδο
	Υλικό εμποτισμού για την κατασκευή ανθεκτικού στο λάδι ημιδιαφανούς χαρτιού
6/1, 8/1, 16/1, 20/1	Συνδετικό για την παραγωγή λεπτών σκονών χύτευσης για κεραμικά και πυρηνικής άμμου για χύτευση
16/1, 18/11, 20/1	Για κολλάρισμα ινών και νημάτων από φυσικές, τεχνητές, συνθετικές ίνες Ως γαλακτωματοποιητής για την παρασκευή γαλακτωμάτων στη λεύκανση με υπεροξείδιο βαμβακερών νημάτων ραπτικής
6/1, 8/1, 11/2, 16/1, 20/1, 40/2	Για τη σύνθεση πολυβινυλοακεταλών ως γαλακτωματοποιητή και σταθεροποιητή στον πολυμερισμό γαλακτώματος οξικού βινυλίου και άλλων μονομερών
	Ως σταθεροποιητής στον πολυμερισμό εναιωρήματος του στυρενίου και στην κατασκευή μιας διασποράς συμπολυμερούς με βάση οξικό βινύλιο
6/1, 8/1, 11/2, 16/1, 5/9	Στην παραγωγή κόλλων, σε καθαρή μορφή και αναμεμειγμένα με πληρωτικό για κόλληση δέρματος, υφάσματος, χαρτιού, για κόλληση ετικετών
40/2 κορυφαίος βαθμός	Στην κατασκευή polaroid
	Ως πρόσθετο σε εναιώρημα κιμωλίας

Τραπέζι. Πολυβινυλική αλκοόλη - επίδραση στις τιμές λευκότητας

Τρόπος	Βαθμός πολυμερισμός	Βαθμός υδρόλυση	Χρόνος θέρμανσης (min) και λευκότητα (%)
Τρόπος	-	-	0	30	45	60	90	105	120	135	150
Γ1	2400	98,5	91,8	89,6	28,4	0	-	-	-	-	-
Γ2	500	98,5	92,6	89,6	43,1	0	-	-	-	-	-
C3	2400	88	91,9	89,0	77,7	61,2	22,2	0	-	-	-
Ε1	500	88	92,5	92,0	89,5	87,2	84,8	83,1	75,5	27,8	0,0
Ε2	500	75	92,3	92,9	89,5	87,1	82,8	61,4	0,0	-	-
Ε3	300	88	92,0	90,2	89,3	88,6	83,7	83,1	74,1	56,2	00
Ε4	300	80	92,7	90,4	89,9	88,8	84,0	83,4	71,5	0,0	-
Ε5	300	75	91,9	91,0	89,3	88,7	84,4	84,1	69,9	0,0	-

Πολυβινυλοχλωρίδιο - εφαρμογή σε χρώματα επιβραδυντικά φωτιάς

Το υλικό PVC χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή χρωμάτων επιβραδυντικών πυρκαγιάς και για να πειστείτε γι 'αυτό, θα ήταν σκόπιμο να λάβετε υπόψη τα κύρια χαρακτηριστικά του πολυβινυλοχλωριδίου.

Λευκή σκόνη - αυτή είναι η εμφάνιση του PVC. Υπάρχει μια ταξινόμηση του εν λόγω υλικού.

Τύποι PVC:

Πλαστικοποιημένο (η χρήση πλαστικοποιητή είναι κατάλληλη).
Μη πλαστικοποιημένο.

Η χημική σύνθεση του πολυβινυλοχλωριδίου περιλαμβάνει τρεις κύριες ουσίες: υδρογόνο, άνθρακα και χλώριο. Το PVC είναι εξαιρετικά ανθεκτικό σε πολλές χημικές ουσίες.

Αυτό το στοιχείο σχετίζεται άμεσα με την ομάδα των πολυμερών που χρησιμοποιούν όχι μόνο το λάδι ως κύριο προϊόν παραγωγής. Οι πρώτες ύλες σε αυτή την περίπτωση μπορεί κάλλιστα να είναι ουσίες όπως το αιθυλένιο (43%), που εξάγεται από λάδι και το χλώριο (57%), το οποίο λαμβάνεται κατά την επεξεργασία του επιτραπέζιου αλατιού.

Μεταξύ των τομέων εφαρμογής του πολυβινυλοχλωριδίου, πρέπει να επισημανθούν πολλά σημεία:

Συμπερασματικά, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το PVC έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορους κλάδους: κατασκευές, αυτοκίνητα, ιατρικά υλικά και καταναλωτικά αγαθά. Αυτό υποδηλώνει ότι το PVC είναι πολύ δημοφιλές στην κοινωνία και με την πάροδο του χρόνου γίνεται σχεδόν απαραίτητο υλικό.

σχετικό υλικό

Όλο και περισσότερο, οι άνθρωποι ανησυχούν για την ανάγκη προστασίας των σπιτιών, των εργασιών και των εγκαταστάσεων παραγωγής κ.λπ. από την ανάφλεξη. Η πυροπροστασία υλικών και κατασκευών έχει γίνει ένα καυτό θέμα. Μια ολοένα και πιο σοβαρή προσέγγιση υιοθετείται από τους πελάτες κατά τον έλεγχο της χρήσης πυροπροστασίας σε κτιριακές κατασκευές από διάφορα υλικά, ακόμη και μέταλλο. Τα χρώματα που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή και φέρονται ως «μη εύφλεκτα» ελέγχονται ενδελεχώς. Όμως, δυστυχώς, τα περισσότερα οικοδομικά υλικά είναι πυρίμαχα μόνο στο χαρτί. Στην πραγματικότητα, όλα είναι τελείως διαφορετικά.

Σύμφωνα με τους κατασκευαστές του HybridRED, είναι σε θέση να προστατεύει τα τρένα και τα βαγόνια του μετρό από φωτιά και καπνό.

Η φινλανδική εταιρεία Finnester Coatings λέει ότι η νέα της επίστρωση είναι σε θέση να προστατεύει τα τρένα και τα μετρό από ζημιές από φωτιά και καπνό, τηρώντας έτσι τα νέα ευρωπαϊκά πρότυπα πυρασφάλειας.

5 στα 5

Η πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) είναι ένα τεχνητό στερεό λευκό (συνηθέστερα ανοιχτό κίτρινο ή κρεμ) πολυμερές, το οποίο έχει τη μορφή σκόνης, νιφάδων ή κόκκων. Το κρυσταλλικό συστατικό της ουσίας μπορεί να φτάσει έως και 68%. Ο χημικός τύπος της πολυβινυλικής αλκοόλης έχει ως εξής: [- CH 2 - CH (OH) -] n, όπου n είναι ο βαθμός πολυμερισμού. Η τιμή του n μπορεί να φτάσει τις 5000, δηλαδή ένα μόριο πολυβινυλικής αλκοόλης μπορεί να περιέχει έως και 5000 πανομοιότυπες μονάδες.

Για πρώτη φορά, αυτό το ανθεκτικό στη θερμότητα τεχνητό πολυμερές ελήφθη από τους Γερμανούς χημικούς W. Hermann και W. Gonel μέσω της αντίδρασης σαπωνοποίησης πολυβινυλαιθέρα με υδροξείδιο του καλίου (KOH).

Εάν οι περισσότερες από τις γνωστές πολυμερείς ουσίες λαμβάνονται με πολυμερισμό μονομερών, τότε η διαδικασία λήψης πολυβινυλικής αλκοόλης έχει μια θεμελιώδη διαφορά: για να ληφθεί αυτή η ουσία, απαιτείται αντίδραση πλήρους ή μερικής υδρόλυσης οξικού πολυβινυλεστέρα, με αποτέλεσμα να αφαιρεθεί η ομάδα οξικού αιθυλεστέρα.

Η σύγχρονη βιομηχανική σύνθεση του PVA λαμβάνει χώρα μέσω διαφόρων παραλλαγών της σαπωνοποίησης του οξικού πολυβινυλεστέρα σε υδατικό ή αλκοολικό μέσο, παρουσία οξέων ή αλκαλίων που παίζουν το ρόλο των καταλυτών.

Το 2002, έλαβε χώρα ένα σημαντικό γεγονός, το οποίο κατέστησε δυνατή την επιτάχυνση και τη μείωση του κόστους της σύνθεσης πολυβινυλικής αλκοόλης. Μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον A. A. Kuznetsov ανακάλυψε και ανέπτυξε μια μέθοδο χωρίς γέλη για τη λήψη PVA.

Ιδιότητες πολυβινυλικής αλκοόλης

Η καθαρή πολυβινυλική αλκοόλη είναι άοσμη, άγευστη και μη τοξική. Το νερό είναι ο μόνος του διαλύτης. Η πολυβινυλική αλκοόλη δεν διαλύεται σε κανέναν από τους οργανικούς διαλύτες. Ιδιαίτερα ανθεκτικό σε όλα τα λάδια, βενζίνη, κηροζίνη και άλλους υδρογονάνθρακες, καθώς και σε αραιωμένα αλκάλια και οξέα.

Το PVA είναι υγροσκοπικό και περιέχει πάντα περίπου 5% νερό, το οποίο πλαστικοποιεί την ουσία σε κάποιο βαθμό. Το νερό όμως εξατμίζεται εύκολα και γρήγορα. Ως εκ τούτου, η αιθυλενογλυκόλη, η βουτυλενογλυκόλη, το φωσφορικό οξύ και η γλυκερίνη χρησιμοποιούνται ως πλαστικοποιητές για αυτό το πολυμερές. Ο καλύτερος πλαστικοποιητής για το PVA είναι η γλυκερίνη.

Λόγω των ιδιοτήτων του, Η πολυβινυλική αλκοόλη χρησιμοποιείται ευρέως στις βιομηχανίες τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων, στην ιατρική, σε διάφορους κλάδους της εθνικής οικονομίας.

Η χρήση πολυβινυλικής αλκοόλης

Δεδομένου ότι η περιγραφόμενη ουσία είναι φυσιολογικά ουδέτερη, η ευρεία χρήση της πολυβινυλικής αλκοόλης στις βιομηχανίες τροφίμων και ιατρικής είναι αρκετά κατανοητή. Το PVA χρησιμοποιείται ως πρόσθετο μορφοποίησης φιλμ, συγκράτησης νερού και υαλοπίνακα τροφίμων, στο οποίο έχει αποδοθεί η διεθνής ονομασία E1203. Χάρη στη χρήση PVA, σε προϊόντα που υπόκεινται σε διάφορες μεθόδους επεξεργασίας, είναι δυνατό να διατηρηθεί η απαιτούμενη ποσότητα υγρασίας. Επίσης, η πολυβινυλική αλκοόλη είναι μέρος του γλάσου, το οποίο καλύπτεται με φρέσκα κατεψυγμένα ψάρια και θαλασσινά. Το E1203 περιλαμβάνεται στους περισσότερους τύπους κοχυλιών που καλύπτουν έτοιμα προς κατανάλωση τρόφιμα και ημικατεργασμένα προϊόντα. Για παράδειγμα, λουκάνικα και λουκάνικα.

Το E1203 είναι επίσημα εγκεκριμένο για χρήση στην Ουκρανία και τις χώρες της ΕΟΚ. Στη Ρωσία, αυτό το πρόσθετο τροφίμων δεν είναι επίσημα απαγορευμένο, αλλά δεν υπάρχει επίσημη άδεια για τη χρήση πολυβινυλικής αλκοόλης στην παρασκευή προϊόντων διατροφής.

Οι ιδιότητες της πολυβινυλικής αλκοόλης της επιτρέπουν να χρησιμοποιείται ευρέως ως υλικό για την παραγωγή ιατρικού εξοπλισμού, οργάνων και συσκευών. Στη φαρμακευτική βιομηχανία, το PVA χρησιμοποιείται στην κατασκευή κελυφών και πληρωτικών για διάφορα δισκία. Επιπλέον, η πολυβινυλική αλκοόλη χρησιμοποιείται μερικές φορές σε μεταγγίσεις αίματος ως υποκατάστατο του πλάσματος. Δεν είναι ασυνήθιστο το PVA να χρησιμοποιείται ως εμβολικός παράγοντας στη θεραπεία ογκολογικών παθήσεων (σε περιπτώσεις όπου η χειρουργική επέμβαση αντενδείκνυται ή δεν είναι απαραίτητη). Αυτό το ανθεκτικό στη θερμότητα πολυμερές χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή ειδικών ινών που χρησιμοποιούνται για εσωτερικά χειρουργικά ράμματα που είναι απορροφήσιμα για ορισμένο χρόνο. Το PVA περιλαμβάνεται επίσης ως λιπαντικό σε υγρά φακών επαφής και οφθαλμικές σταγόνες. Συχνά αυτή η ουσία χρησιμοποιείται στην κατασκευή προϊόντων υγιεινής για παιδιά και γυναίκες, κρέμες.

Η χρήση του PVA για την παραγωγή πολυμερών μεμβρανών και ινών είναι ευρέως διαδεδομένη. Η πλαστικοποιημένη πολυβινυλική αλκοόλη χρησιμοποιείται για την κατασκευή σωλήνων ανθεκτικών σε επιθετικά υγρά.

Ορισμένες τεχνολογίες βαφής υφασμάτων απαιτούν επίσης τη χρήση PVA.

Δημοφιλή άρθρα

Η απώλεια βάρους μπορεί να μην είναι μια γρήγορη διαδικασία. Το κύριο λάθος των περισσότερων που χάνουν βάρος είναι ότι θέλουν να έχουν εκπληκτικά αποτελέσματα σε λίγες μέρες μετά από δίαιτα πείνας. Τελικά όμως τα κιλά δεν πήραν μέσα σε λίγες μέρες! Επιπλέον κιλά...

πολυβινυλική αλκοόλη

Δομική φόρμουλα πολυβινυλικής αλκοόλης

πολυβινυλική αλκοόλη(PVA, διεθνής PVOH, PVA ή PVAL) είναι ένα τεχνητό, υδατοδιαλυτό, θερμοπλαστικό πολυμερές. Η σύνθεση του PVA πραγματοποιείται με την αντίδραση αλκαλικής/-όξινης υδρόλυσης ή αλκοόλυσης πολυβινυλεστέρων. Η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή PVA είναι ο οξικός πολυβινυλεστέρας (PVA). Σε αντίθεση με τα περισσότερα πολυμερή που βασίζονται σε μονομερή βινυλίου, το PVA δεν μπορεί να ληφθεί απευθείας από το αντίστοιχο μονομερές, τη βινυλική αλκοόλη (VA). Μερικές αντιδράσεις που θα αναμενόταν να παράγουν μονομερή BC, όπως η προσθήκη νερού στο ακετυλένιο, η υδρόλυση μονοχλωροαιθυλενίου, η αντίδραση αιθυλενο μονοχλωροϋδρίνης με NaOH, δεν οδηγούν στο σχηματισμό βινυλικής αλκοόλης, αλλά ακεταλδεΰδης. Η ακεταλδεΰδη και το VS είναι κετο και ενόλη ταυτομερείς μορφές της ίδιας ένωσης, από τις οποίες η κετομορφή (ακεταλδεΰδη) είναι πολύ πιο σταθερή, επομένως η σύνθεση του PVA από το μονομερές είναι αδύνατη:

Ταυτομερισμός κετο-ενόλης βινυλικής αλκοόλης

Ιστορία

Η πολυβινυλική αλκοόλη ελήφθη για πρώτη φορά το 1924 από τους χημικούς Herman (Willi Herrmann) και Gonel (Wolfram Haehnel) με την αντίδραση σαπωνοποίησης όταν ένα διάλυμα πολυβινυλαιθέρα σαπωνοποιήθηκε με μια στοιχειομετρική ποσότητα υδροξειδίου του καλίου ΚΟΗ. Έρευνα στον τομέα της λήψης PVA στις αρχές του περασμένου αιώνα διεξήχθη από τους επιστήμονες Gonel, Hermann (Hermmann) και Herbert Berg (Berg). Η κλασική μέθοδος σαπωνοποίησης διεξήχθη σε ένα μέσο σε απόλυτη (αποξηραμένη) αιθυλική αλκοόλη σε αναλογία 0,8 mol σαπωνοποιητικού παράγοντα ανά 1,0 mol PVA, ενώ έλαβε χώρα σχεδόν πλήρης σαπωνοποίηση του PVA. Έχει βρεθεί ότι η πολυβινυλική αλκοόλη μπορεί να ληφθεί με την αντίδραση μετεστεροποίησης οξικού πολυβινυλεστέρα (PVA) παρουσία καταλυτικών ποσοτήτων αλκαλίου. Αυτή η αντίδραση είναι ένα κλασικό παράδειγμα μετασχηματισμού ανάλογου πολυμερούς. Πάνω από 80 χρόνια έρευνας, έχει συσσωρευτεί μια αρκετά μεγάλη ποσότητα πειραματικού υλικού για το πρόβλημα της απόκτησης PVA. Μια λεπτομερής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για την PVA παρουσιάζεται σε μονογραφίες των S.N. Ushakov (1960), A. Finch (1973, 1992), M.E. Rosenberg (1983) και T. Sakurada (1985).

Σύνθεση και παραγωγή

Επί του παρόντος, η βιομηχανική σύνθεση του PVA πραγματοποιείται με μετασχηματισμούς ανάλογους πολυμερούς, ειδικότερα, χρησιμοποιώντας πολυβινυλαιθέρες και πολυβινυλαιθέρες, όπως PVA, ως αρχικά πολυμερή. Οι κύριες μέθοδοι για τη λήψη PVA περιλαμβάνουν διάφορες παραλλαγές σαπωνοποίησης PVA σε αλκοολικό μέσο ή σε νερό παρουσία βάσεων και οξέων. Ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο μέσο και τον τύπο του καταλύτη, οι διεργασίες σαπωνοποίησης PVA μπορούν να αντιπροσωπευτούν από το ακόλουθο γενικό σχήμα:

Γενικές μέθοδοι για την παραγωγή πολυβινυλικής αλκοόλης

Τα παραπάνω σχήματα αντίδρασης μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες: αλκοόλυση (1), αλκαλική ή όξινη υδρόλυση (2.3) και αμινόλυση (4.5). Η σύνθεση του PVA μέσω της αντίδρασης της συμπύκνωσης πολυαλδόλης από την ακεταλδεΰδη έχει μέχρι στιγμής οδηγήσει στην παραγωγή ενός πολυμερούς χαμηλού μοριακού βάρους. Από ολόκληρη τη σειρά δεδομένων της βιβλιογραφίας που είναι αφιερωμένα στην ανάπτυξη μεθόδων για τη σύνθεση του PVA, μπορούν να διακριθούν πέντε κύριοι τομείς:

Αλκοόλυση πολυβινυλεστέρων στο μέσο ξηρών κατώτερων αλειφατικών αλκοολών (C1-C3), ιδιαίτερα μεθανόλης, παρουσία υδροξειδίων αλκαλιμετάλλων. Η διαδικασία της αλκαλικής αλκοόλυσης συνοδεύεται από ζελατινοποίηση.
Αλκοόλυση παρουσία οξέων. Ο αριθμός των απαιτούμενων εργασιών για αυτή τη μέθοδο είναι πολύ μικρότερος από ό,τι για την αλκαλική σαπωνοποίηση. Η διαδικασία της όξινης αλκοόλυσης, όπως και στην περίπτωση της σαπωνοποίησης της PVA με τον μηχανισμό αντίδρασης της αλκαλικής αλκοόλυσης, συνοδεύεται από ζελατινοποίηση.
Αλκαλική αλκοόλυση και υδρόλυση σε μείγμα κατώτερων αλειφατικών αλκοολών με άλλους διαλύτες (διοξάνη, νερό, ακετόνη, βενζίνη ή εστέρες). Κατά τη χρήση μειγμάτων, το συστατικό των οποίων είναι το νερό, σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις η συγκέντρωσή του δεν ξεπερνά το 10% και η σαπωνοποίηση συνοδεύεται από σχηματισμό γέλης.
Λήψη PVA με τον μηχανισμό της αντίδρασης υδρόλυσης παρουσία όξινων ή αλκαλικών παραγόντων, όπου το νερό δρα ως μέσο αντίδρασης.
Ανάπτυξη ενός ειδικού σχεδιασμού υλικού που επιτρέπει την επίλυση τεχνολογικών προβλημάτων που σχετίζονται με τη ζελατινοποίηση στη διαδικασία σαπωνοποίησης PVA.

Το κύριο και κύριο μειονέκτημα των τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται είναι ο σχηματισμός μιας σκληρής γέλης σε όλο τον όγκο της συσκευής αντίδρασης όταν επιτυγχάνεται μια μετατροπή περίπου 50% και ένας ατελής βαθμός υδρόλυσης PVA. Η τεχνολογική λύση σε αυτό το πρόβλημα έγκειται στην αραίωση του συστήματος αντίδρασης ή στη χρήση ενός σχήματος ροής για την παραγωγή PVA, στην αύξηση του χρόνου σύνθεσης και στη θέρμανση. Ωστόσο, αυτό οδηγεί σε αυξημένη κατανάλωση του διαλύτη και, κατά συνέπεια, στην ανάγκη για αναγέννησή του μετά τη σύνθεση, και η θέρμανση παρουσία ενός σαπωνοποιητικού παράγοντα οδηγεί στην καταστροφή του πολυμερούς. Ένας άλλος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε ειδικά σχεδιασμένους αναδευτήρες (εξοπλισμένους με λεπίδες) για την άλεση της γέλης, ωστόσο, αυτή η χρήση ειδικών αντιδραστήρων ή αναδευτήρα αυξάνει το κόστος της PVA. Επιπροσθέτως, οι παραπάνω μέθοδοι χρησιμοποιούνται για να ληφθεί ένα ευρύ φάσμα συμπολυμερών οξικού πολυβινυλεστέρα-πολυβινυλικής αλκοόλης.

Αλκαλική αλκοόλη από βινυλεστέρες

Η πιο συνηθισμένη είναι η αλκοόλυση βινυλεστέρων στο μέσο ξηρών κατώτερων αλειφατικών αλκοολών (C1-C3), ιδιαίτερα μεθανόλης, παρουσία υδροξειδίων αλκαλιμετάλλων. Ως αλκαλικοί παράγοντες, το υδροξείδιο του νατρίου και του καλίου, το μεθυλικό, το αιθυλικό και το προπυλικό χρησιμοποιούνται ευρέως. Πιστεύεται ότι προϋπόθεση για τη διεξαγωγή της αλκοόλυσης είναι η σχολαστική ξήρανση του αλκοόλ.

Μηχανισμός αλκαλικής αλκοόλυσης οξικού πολυβινυλεστέρα

Οι διαδικασίες αλκοόλυσης μπορούν να χωριστούν με βάση την ομοιογένεια (προσθήκη ενός αλκαλίου σε ένα ομοιογενές διάλυμα PVA) ή την ετερογένεια (προσθήκη ενός αλκαλίου σε μια διασπορά PVA) του αρχικού συστήματος. Η διαδικασία της αλκαλικής αλκοόλυσης συνοδεύεται από ζελατινοποίηση. Μια γνωστή μέθοδος σαπωνοποίησης υδατικών διασπορών PVA με υδατικά διαλύματα αλκαλίων, η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε ένα στάδιο. Η αλκαλική υδρόλυση μιας διασποράς PVA με μοριακό βάρος 1·106-2·106 στην περίπτωση αυτή διεξάγεται σε θερμοκρασία 0-20°C για 2-5 ώρες.

Αλκαλική αλκοόλυση σε μη αλκοολούχα μέσα

Λόγω του γεγονότος ότι η ζελατινοποίηση καθιστά δύσκολη τη διαδικασία σαπωνοποίησης PVA, έχουν γίνει προσπάθειες να λυθεί αυτό το πρόβλημα αλλάζοντας τις συνθήκες της διαδικασίας. Έτσι, προκειμένου να μειωθεί η πυκνότητα της μάζας που μοιάζει με γέλη, εισάγεται το εξής στο μέσο αντίδρασης: "... μια οργανική ένωση που έχει χαμηλότερη θερμοδυναμική συγγένεια για το PVA σε σύγκριση με τη μεθανόλη" . Εστέρες πολυυδρικών αλκοολών και λιπαρών οξέων, οξικός μεθυλεστέρας (MeAc), αλειφατικοί υδρογονάνθρακες έχουν προταθεί ως παράγοντες καθίζησης για συμπολυμερή BC και VA. Η εισαγωγή έως και 40% οξικού μεθυλεστέρα στο μέσο αντίδρασης καθιστά δυνατή τη μείωση του βαθμού σαπωνοποίησης PVA τη στιγμή της μετάβασης φάσης από 60% σε 35%. Η μείωση του ιξώδους της μάζας της αντίδρασης τη στιγμή της ζελατινοποίησης μπορεί επίσης να επιτευχθεί με την εισαγωγή επιφανειοδραστικών, για παράδειγμα: OP-7, OP-10 ή προξανολών. Υπάρχουν πληροφορίες στη βιβλιογραφία ότι όχι μόνο αλκοόλες, αλλά και μίγματα με διοξάνη και τετραϋδροφουράνιο (THF), που είναι καλοί διαλύτες για πολυβινυλεστέρες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μέσο αντίδρασης. Η εργασία περιγράφει τη διαδικασία της σαπωνοποίησης, η οποία καθιστά δυνατή την απόκτηση PVA υψηλού μοριακού βάρους με χαμηλή περιεκτικότητα σε υπολειμματικές ομάδες οξικού άλατος χρησιμοποιώντας THF ως μέσο. Αυτή η εφεύρεση έχει εφαρμοστεί στη σαπωνοποίηση πιβαλικού πολυβινυλεστέρα προκειμένου να ληφθεί συνδιοτακτική PVA. Σε αυτή την περίπτωση, τα παραδείγματα δεν παρέχουν ενδείξεις για την πιθανή σαπωνοποίηση του PVA. Υπάρχουν ενδείξεις για τη χρήση διοξάνης ως μέσου αντίδρασης.

Σαπωνοποίηση με τον μηχανισμό της αμινόλυσης

Είναι απαραίτητο να σημειωθεί το έργο των Ρώσων ερευνητών, ιδίως του S. N. Ushakov και των συναδέλφων του, οι οποίοι είναι αφοσιωμένοι στην ανάπτυξη νέων μεθόδων για την απόκτηση PVA. Προτείνεται μια μέθοδος για τη σαπωνοποίηση της PVA σε ένα μέσο μονοαιθανολαμίνης, αιθανόλης ή ενός μείγματος αιθανόλης-μονοαιθανολαμίνης υπό τη δράση μονοαιθανολαμίνης που χρησιμοποιείται ως σαπωνοποιητικός παράγοντας. Το PVA που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο περιέχει λιγότερο από 1% υπολειμματικών ομάδων οξικού και λαμβάνεται με τη μορφή λεπτής σκόνης. Παρομοίως, η αίτηση προτείνει να πραγματοποιηθεί ετερογενής σαπωνοποίηση του σφαιριδίου PVA σε μεθανόλη υπό τη δράση ενός μίγματος μονο-, δι-, τριαιθανολαμινών ή αμμωνίας για να σχηματιστεί μια διασπορά PVA.

Όξινη αλκοόλη από βινυλεστέρες

Το PVA και άλλοι πολυβινυλεστέρες μπορούν να σαπωνοποιηθούν με τον μηχανισμό της αλκοόλυσης παρουσία οξέων.

Μηχανισμός Όξινης Αλκοόλυσης Οξεικού Πολυβινυλεστέρα

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα οξέα είναι το θειικό, το υδροχλωρικό και το υπερχλωρικό. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείται θειικό οξύ ως καταλύτης, μέρος των υδροξυλομάδων του PVA εστεροποιείται με θειικό οξύ για να σχηματιστεί θειικός εστέρας, ο οποίος είναι η αιτία της θερμικής αστάθειας του PVA. Η χρήση υδροχλωρικού οξέος συνήθως οδηγεί σε έγχρωμο PVA. Το υπερχλωρικό οξύ δεν σχηματίζει εστέρες με PVA υπό συνθήκες σαπωνοποίησης, αλλά η χρήση του είναι δύσκολη λόγω αστάθειας και τάσης για εκρηκτική αποσύνθεση. Η όξινη σαπωνοποίηση του PVA πραγματοποιείται σε διάλυμα αλκοόλης (μεθυλική ή αιθυλική αλκοόλη). Χρησιμοποιούνται τόσο αιθυλική αλκοόλη 96% όσο και άνυδρη αιθυλική ή μεθυλική αλκοόλη, πρέπει να σημειωθεί ότι προτιμάται η μεθανόλη. Η "όξινη" σαπωνοποίηση του PVA μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί σε ένα υδατικό μέσο χωρίς την προσθήκη οργανικού διαλύτη.

Ανάπτυξη ειδικών οργάνων για διαδικασίες σαπωνοποίησης

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, η ζελατινοποίηση κατά τη διάρκεια της σύνθεσης του PVA δημιουργεί σοβαρά τεχνολογικά προβλήματα που σχετίζονται με την ανάμιξη και την απομόνωση του πολυμερούς. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος προτείνεται η διεξαγωγή της διαδικασίας σαπωνοποίησης σε αντιδραστήρες εξοπλισμένους με αναμικτήρες ειδικού σχεδιασμού ή σε εξωθητές στους 20-250C. Η σαπωνοποίηση σε τέτοιους αντιδραστήρες πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα σχήμα: αλκοόλυση του σφαιριδίου PVA σε ένα αλκοολικό διάλυμα ενός σαπωνοποιητικού παράγοντα. Τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που εκκρεμούν διαφέρουν ως προς την τροποποίηση της συσκευής και στο γεγονός ότι κατά τη σαπωνοποίηση ποικίλλει ο αριθμός των περιστροφών του αναδευτήρα/βίδας, η γεωμετρία του αντιδραστήρα και του αναδευτήρα/βίδας. Σε όλες τις περιπτώσεις, οι συγγραφείς αναφέρουν ότι η PVA που λαμβάνεται με αυτήν την τεχνολογία είναι μια λευκή σκόνη με χαμηλή περιεκτικότητα σε υπολειμματικές ομάδες οξικών. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η ζελατινοποίηση κατά τη σαπωνοποίηση δεν μπορεί να αποκλειστεί από καμία συσκευή ανάμειξης. Οι περισσότερες από τις μεθόδους για την απόκτηση PVA είναι περιοδικές, ωστόσο, υπάρχει επαρκής αριθμός διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας αφιερωμένες στη συνεχή τεχνολογία της σαπωνοποίησης PVA. Μία από αυτές τις τεχνολογίες αναπτύχθηκε στο NPO Plastpolimer (Αγία Πετρούπολη).

Τεχνολογία για την παραγωγή PVA στο σύστημα μεθανόλης-βενζίνης

Για την επίλυση των τεχνολογικών δυσκολιών που σχετίζονται με τη ζελατινοποίηση στα ενδιάμεσα στάδια της σαπωνοποίησης PVA, προτάθηκε μια προσέγγιση που περιελάμβανε την εισαγωγή της βενζίνης ως παράγοντα καθίζησης στο σύστημα αντίδρασης. Κατά την προσθήκη βενζίνης σε μεθανολικό διάλυμα PVA, που συνήθως περιέχει έως και 1% wt. νερό, σχηματίζεται ένα ετερογενές σύστημα. Ανάλογα με την ποσότητα βενζίνης που προστίθεται στο λουτρό σαπωνοποίησης, η αντίδραση αλκαλικής αλκοόλυσης PVA μπορεί να ξεκινήσει σε ένα ομοιογενές ή ετερογενές σύστημα. Με την εισαγωγή περισσότερο από 30% βενζίνης κατά βάρος ολόκληρης της υγρής φάσης σε ένα μεθανολικό διάλυμα PVA, σχηματίζεται ένα ασταθές γαλάκτωμα. Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε βενζίνη στο λουτρό σαπωνοποίησης, η διάρκεια της αντίδρασης πριν από την έναρξη της ζελατινοποίησης μειώνεται και ο βαθμός σαπωνοποίησης του απελευθερωμένου πολυμερούς μειώνεται. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε βενζίνη έως και 45% κ.β. οδηγεί στο σχηματισμό χονδροειδούς σκόνης. Όταν η βενζίνη εισάγεται στο λουτρό σαπωνοποίησης, ο ρυθμός αντίδρασης της αλκαλικής αλκοόλυσης PVA αυξάνεται, ιδιαίτερα μετά τον διαχωρισμό του διαλύματος σε δύο μη αναμίξιμες φάσεις. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η επιτάχυνση της αντίδρασης μπορεί να προκληθεί από τη μείωση του βαθμού διαλυτοποίησης των ομάδων οξικού PVA από τη μεθανόλη παρουσία βενζίνης. Η μέθοδος σαπωνοποίησης PVA που προτείνεται από τους συγγραφείς δίνει ένα πλεονέκτημα στην τεχνολογία λήψης ενός πολυμερούς (ειδικά στο στάδιο ξήρανσης) που περιέχει περισσότερες από 25% (mol.) οξικές ομάδες, καθώς και συμπολυμερή χαμηλού μοριακού βάρους BC και BA. Βρίσκεται στο γεγονός ότι στο στάδιο της ξήρανσης, η υγρή φάση εμπλουτίζεται με βενζίνη και τα σωματίδια συμπολυμερούς βρίσκονται στο μέσο κατακρήμνισης, γεγονός που εμποδίζει τα σωματίδια να κολλήσουν μεταξύ τους και οδηγεί στο σχηματισμό σκόνης ελεύθερης ροής.

Εναλλακτικοί τρόποι λήψης PVA

Ένας πολλά υποσχόμενος και πολλά υποσχόμενος τρόπος απόκτησης PVA μπορεί να είναι η ανάπτυξη της απόκτησης PVA από το VS. Ωστόσο, το τρέχον επίπεδο ανάπτυξης της επιστήμης και της τεχνολογίας δεν επιτρέπει τη μετατόπιση της ισορροπίας προς το σχηματισμό VS στο ζεύγος VS-Ακεταλδεΰδης. Ως εκ τούτου, η λέξη «εναλλακτική» χρησιμοποιείται στο πλαίσιο της ανάπτυξης μιας μεθόδου που μειώνει ή εξαλείφει τα μειονεκτήματα προηγούμενων συνθετικών μεθόδων. Από το 1924 έως το 2002, πολλές διαφορετικές μέθοδοι για τη λήψη PVA επινοήθηκαν και εφαρμόστηκαν, αλλά η κύρια αδιάλυτη και το κύριο μειονέκτημα της διαδικασίας ήταν η ζελατινοποίηση στο στάδιο της σαπωνοποίησης. Αυτή η έλλειψη είναι που οδηγεί στην ανάγκη ανάπτυξης ενός νέου σχεδιασμού υλικού ή εφαρμογής διαφόρων τεχνολογικών καινοτομιών. Η λύση στο πρόβλημα της ζελατινοποίησης έχει συζητηθεί παραπάνω.

Μέθοδος χωρίς τζελ για την παραγωγή πολυβινυλικής αλκοόλης

Το 2002, στην επιστημονική ομάδα του Ινστιτούτου Συνθετικών Πολυμερών Υλικών. Ο Enikolopov (ISPM RAS, Μόσχα) υπό την ηγεσία του Viktor Viktorovich Boyko ανέπτυξε και κατοχύρωσε μια νέα, εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδο σαπωνοποίησης PVA. Τα χαρακτηριστικά αυτής της μεθόδου είναι:

Υψηλή απόδοση
Χαμηλό ενεργειακό κόστος
Σύντομος χρόνος σύνθεσης
Χωρίς ζελέ
Δυνατότητα διεξαγωγής της διαδικασίας σε συστήματα υψηλής συγκέντρωσης
Λήφθηκαν για πρώτη φορά άμορφα δείγματα PVA με βαθμό κρυσταλλικότητας που δεν υπερβαίνει το 5%
Η μέθοδος είναι κατάλληλη για σαπωνοποίηση PVA υψηλού μοριακού βάρους χωρίς απότομη μείωση του μοριακού βάρους του πολυμερούς

Η μέθοδος που ανακάλυψε ο V.V. Boyko βασίζεται στην ανάλυση των διαγραμμάτων φάσης για το αρχικό, το ενδιάμεσο και το τελικό προϊόν στο σύστημα «Alcohol-Water». Με βάση τα διαγράμματα φάσης (παρόμοια με εκείνα για τη σαπωνοποίηση στο σύστημα Βενζίνης-Μεθανόλης), επιλέχθηκαν οι συνθήκες για τη σύνθεση όχι μόνο στη λειτουργία χωρίς γέλη (λήψη ενός εμπορικού πολυμερούς σε μορφή σκόνης), αλλά και σε πλήρη ομοιογενής λειτουργία (λήψη τελικού διαλύματος περιστροφής). Η κύρια διαφορά αυτής της διαδικασίας είναι η σύνθεση στην περιοχή της σπονδυλικής αποσύνθεσης (οι κλασσικές μέθοδοι βασίζονται στη σύνθεση στην περιοχή της διοδικής αποσύνθεσης). Σε αυτόν τον τρόπο, ο ρυθμός ανάπτυξης των σχηματισμένων σωματιδίων της νέας φάσης πολυμερούς υπερβαίνει τον ρυθμό σχηματισμού νέων σωματιδίων, το οποίο, με τη σειρά του, οδηγεί στον σχηματισμό στον όγκο αντίδρασης ενός μη χωρικού δικτύου με κόμβους στα σωματίδια (κρυστάλλωση κέντρα), αλλά μεμονωμένα σωματίδια. Ο διαλύτης που χρησιμοποιείται στη σύνθεση χρησιμεύει επίσης ως πλαστικοποιητής για το PVA που προκύπτει. Ο βαθμός κρυσταλλικότητας ενός τέτοιου PVA μπορεί τεχνητά να κυμαίνεται από 5 έως 75%. Αυτή η μέθοδος είναι σίγουρα νέα και επαναστατική.

Δομή και ιδιότητες

Χημική δομή

Λόγω του γεγονότος ότι το αρχικό πολυμερές (οξικός πολυβινυλεστέρας) για την παραγωγή πολυβινυλικής αλκοόλης λαμβάνεται με μια αντίδραση πολυμερισμού από την κορυφή προς την ουρά, το PVA που προκύπτει έχει παρόμοια δομή. Ο συνολικός αριθμός των μονομερών μονάδων head-to-head είναι στο επίπεδο του 1-2% και εξαρτάται πλήρως από την περιεκτικότητά τους στο τελικό οξικό πολυβινύλιο. Οι σύνδεσμοι κεφαλής με κεφαλή παίζουν σημαντικό ρόλο στις φυσικές ιδιότητες του πολυμερούς καθώς και στη διαλυτότητά του στο νερό. Κατά κανόνα, το PVA είναι ένα ελαφρώς διακλαδισμένο πολυμερές. Η διακλάδωση οφείλεται στην αντίδραση μεταφοράς αλυσίδας στο στάδιο λήψης οξικού πολυβινυλεστέρα. Τα κέντρα διακλάδωσης είναι τα πιο αδύναμα σημεία της πολυμερούς αλυσίδας και μέσω αυτών η αλυσίδα σπάει κατά την αντίδραση σαπωνοποίησης και, ως αποτέλεσμα, το μοριακό βάρος του πολυμερούς μειώνεται. Ο βαθμός πολυμερισμού του PVA είναι 500-2500 και δεν συμπίπτει με τον βαθμό πολυμερισμού του αρχικού PVA.

Ο βαθμός υδρόλυσης του PVA εξαρτάται από τη μελλοντική του εφαρμογή και κυμαίνεται από 70 - 100 mol%. Ανάλογα με τις συνθήκες και τον τύπο της μερικής σαπωνοποίησης, οι υπολειμματικές οξικές ομάδες μπορούν να κατανεμηθούν τυχαία κατά μήκος της αλυσίδας του πολυμερούς ή σε μπλοκ. Η κατανομή των υπολειμματικών ομάδων οξικού επηρεάζει σημαντικές ιδιότητες πολυμερούς όπως το σημείο τήξης, την επιφανειακή τάση υδατικών διαλυμάτων ή προστατευτικών κολλοειδών και τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου.

Η πολυβινυλική αλκοόλη που προέρχεται από οξικό πολυβινύλιο είναι ένα τακτικό πολυμερές. Η κρυσταλλικότητα του PVA οφείλεται στην παρουσία μεγάλου αριθμού υδροξυλομάδων στο πολυμερές. Η κρυσταλλικότητα του πολυμερούς επηρεάζεται επίσης από την προϊστορία του πολυμερούς, τη διακλάδωση, τον βαθμό υδρόλυσης και τον τύπο κατανομής των υπολειμματικών οξικών ομάδων. Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός υδρόλυσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η κρυσταλλικότητα του δείγματος PVA. Όταν ένα πλήρως σαπωνοποιημένο προϊόν υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία, η κρυσταλλικότητα του αυξάνεται και οδηγεί σε μείωση της διαλυτότητάς του στο νερό. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των υπολειμματικών οξικών ομάδων στο PVA, τόσο μικρότερος είναι ο σχηματισμός κρυσταλλικών ζωνών. Εξαίρεση για τη διαλυτότητα είναι η PVA που λαμβάνεται με τη μέθοδο του Boyko V.V. Λόγω της χαμηλής αρχικής κρυσταλλικότητας, το πολυμερές (ανεξαρτήτως μοριακού βάρους) είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό.

Φυσικές ιδιότητες

Η πολυβινυλική αλκοόλη είναι ένα εξαιρετικό πολυμερές γαλακτωματοποίησης, κόλλας και σχηματισμού φιλμ. Έχει υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και ευκαμψία. Αυτές οι ιδιότητες εξαρτώνται από την υγρασία του αέρα, καθώς το πολυμερές απορροφά την υγρασία. Το νερό δρα ως πλαστικοποιητής στο πολυμερές. Με υψηλή υγρασία, το PVA μειώνει την αντοχή σε εφελκυσμό, αλλά αυξάνει την ελαστικότητα. Το σημείο τήξης είναι στην περιοχή των 230 °C (υπό άζωτο) και η θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου είναι 85 °C για την πλήρως υδρολυμένη μορφή. Στον αέρα στους 220 °C, το PVA αποσυντίθεται μη αναστρέψιμα με την απελευθέρωση CO, CO 2, οξικό οξύ και μια αλλαγή στο χρώμα του πολυμερούς από λευκό σε σκούρο καφέ. Η θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού και το σημείο τήξης εξαρτώνται από το μοριακό βάρος του πολυμερούς και την τακτική του. Έτσι, για συνδιοτακτική PVA, η θερμοκρασία τήξης βρίσκεται στην περιοχή των 280 °C και η θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου για ένα συμπολυμερές PVA-PVA με περιεκτικότητα μονάδας PVA 50 mol% είναι κάτω από 20 °C. Το άμορφο PVA που λαμβάνεται με τη μέθοδο του V.V. Boyko δεν έχει χαρακτηριστική ενδόθερμη περιοχή υπεύθυνη για την τήξη της κρυσταλλικής φάσης, ωστόσο, η θερμική αποσύνθεσή του είναι πανομοιότυπη με την PVA που λαμβάνεται με την κλασική μέθοδο.

Χημικές ιδιότητες

Η πολυβινυλική αλκοόλη είναι σταθερή έναντι ελαίων, λιπών και οργανικών διαλυτών.

Εφαρμογή

Πυκνωτικό και συγκολλητικό υλικό σε σαμπουάν, κόλλες, λάτεξ
Στρώμα φραγμού για το CO 2 σε φιάλες PET (τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο).
Συστατικό προϊόντων υγιεινής για γυναίκες και παιδική φροντίδα
Προϊόν για τη δημιουργία προστατευτικού στρώματος επίδεσμου στην παραγωγή τεχνητών ινών
Στη βιομηχανία τροφίμων ως γαλακτωματοποιητής
Υδατοδιαλυτές μεμβράνες στη διαδικασία κατασκευής υλικών συσκευασίας
Ακινητοποίηση κυττάρων και ενζύμων στη μικροβιολογία
Παραγωγή βουτυραλών πολυβινυλίου
Σε διαλύματα για οφθαλμικές σταγόνες και φακούς επαφής ως λιπαντικό
Στη μη χειρουργική θεραπεία ογκολογικών ασθενειών - ως εμβολικός παράγοντας
Ως επιφανειοδραστικό για τη λήψη ενθυλακωμένων νανοσωματιδίων

Οι μάρκες πολυβινυλικής αλκοόλης Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® και Polyviol®.

Πηγές

Ushakov S.N. "Πολυβινυλική αλκοόλη και τα παράγωγά της" M.-L.; Εκδοτικός Οίκος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, 1960, τ.1,2.
"Πολυβινυλική αλκοόλη, Ιδιότητες και Εφαρμογή" // J. Wiley: Λονδίνο - Νέα Υόρκη - Σίδνεϊ - Τορόντο, 1973.
Rozenberg M. E. "Πολυμερή με βάση οξικό πολυβινύλιο" - L.; Κλάδος Χημείας Λένινγκραντ, 1983.
Finch C.A. "Polyvinyl Alcohol - Developments", Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
Auth. πιστοποιητικό ΕΣΣΔ 267901
Auth. πιστοποιητικό ΕΣΣΔ 211091
Auth. πιστοποιητικό ΕΣΣΔ 711045
Ελαφρό κτύπημα. USA 6162864, 2000 Πολυβινυλική αλκοόλη
Αυθεντικοποίηση ΕΣΣΔ 141302
Αυθεντικοποίηση ΕΣΣΔ 143552
Ελαφρό κτύπημα. US 2513488, 1950 Methanolysis of polyvinyl esters
Ελαφρό κτύπημα. Γαλλία 951160, 1949
Ελαφρό κτύπημα. US 2668810, 1951 Process for the saponification of polyvinyl esters
Ελαφρό κτύπημα. Γερμανία 3000750, 1986.
Ελαφρό κτύπημα. Γερμανία 19602901, 1997.
Ελαφρό κτύπημα. US 3072624, 1959 Διαδικασία σαπωνοποίησης για παρασκευή πολυβινυλικής αλκοόλης
Lee S., Sakurada I., «Die reagimskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 τομ. 184Α, σελ. 268
"Εγκυκλοπαίδεια πολυμερών" - M.; Σοβιετική εγκυκλοπαίδεια, 1972. τ.1-3.
Linderman M. "Polymerization of vinyl monomers" - Μ.; Χημεία, 1973.
Πιστοποιητικό συγγραφέα Ρωσίας RU12265617
Πιστοποιητικό συγγραφέα Ρωσίας RU22234518
Πιστοποιητικό συγγραφέα Ρωσίας RU32205191
Μπόικο Βίκτορ Βικτόροβιτς Σύνθεση πολυβινυλικής αλκοόλης σε μέσα νερού-αλκοόλης: Dis. ... cand. χημ. Επιστήμες: 02.00.06: Μόσχα, 2004 112 σελ. RSL OD, 61:04-2/321

Η πολυβινυλική αλκοόλη είναι ένα συνθετικό τεχνητό θερμοπλαστικό πολυμερές που είναι διαλυτό στο νερό. Η σύνθεση της ένωσης είναι μια αντίδραση ανταλλαγής αλκοόλυσης ή αλκαλικής υδρόλυσης.

Για πρώτη φορά, το πολυμερές ελήφθη από τους χημικούς Gonel και Hermann το 1924 με την αντίδραση σαπωνοποίησης ενός διαλύματος πολυβινυλαιθέρα με υδροξείδιο του καλίου. Μέχρι σήμερα, η σύνθεση της πολυβινυλικής αλκοόλης πραγματοποιείται μέσω μετασχηματισμών ανάλογων πολυμερών χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη πολυβινυλαιθέρες και πολυβινυλαιθέρες. Οι κύριες μέθοδοι παραγωγής είναι διάφορες παραλλαγές σαπωνοποίησης σε υδατικό ή αλκοολικό μέσο με την παρουσία οξέων και βάσεων.

Το 2002, στη Μόσχα, υπό την ηγεσία του Kuznetsov, ανακαλύφθηκε μια μέθοδος χωρίς γέλη για τη λήψη αλκοόλης, η οποία έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες μεθόδους, όπως υψηλή παραγωγικότητα, χαμηλό κόστος και βραχυπρόθεσμη σύνθεση.

Μία από τις ιδιότητες της πολυβινυλικής αλκοόλης είναι η σταθερότητα έναντι λιπών, ελαίων, οργανικών διαλυτών. Επίσης, το πολυμερές θεωρείται εξαιρετικό συγκολλητικό, γαλακτωματοποιητικό και παράγοντας σχηματισμού φιλμ. Η επόμενη ιδιότητα είναι ο υψηλός βαθμός αντοχής σε εφελκυσμό και ευκαμψία, που εξαρτώνται από το επίπεδο υγρασίας στον αέρα. Το νερό δρα ως πλαστικοποιητής στην ένωση. Υπό συνθήκες υψηλής υγρασίας, το αλκοόλ χάνει την αντοχή του σε εφελκυσμό, αλλά η ελαστικότητά του αυξάνεται.

Τομείς χρήσης

Η πολυβινυλική αλκοόλη δρα ως πρώτη ύλη για την κατασκευή άλλων πολυμερών:

πολυβινυλοακετάλη - λαμβάνεται μέσω της αλληλεπίδρασης αλδεΰδων και αλκοόλης.
Το νιτρικό πολυβινύλιο είναι ένας εστέρας αλκοόλης και νιτρικού οξέος.

Ο παράγοντας έχει βρει την εφαρμογή του ως τροποποιητής και πυκνωτικό σε κόλλες οξικού πολυβινυλίου. Στην Κίνα, η ένωση χρησιμοποιείται ως προστατευτικό κολλοειδές για την παραγωγή διασπορών οξικού πολυβινυλίου, καθώς και ως σταθεροποιητής για πολυμερισμό γαλακτώματος. Στον τομέα της κλωστοϋφαντουργίας, το πολυμερές χρησιμοποιείται κατά την κατασκευή ινών.

Άλλες εφαρμογές:

συγκολλητικό και πυκνωτικό σε κόλλες, σαμπουάν, λάτεξ.
συστατικό προϊόντων για τη φροντίδα παιδιών και γυναικών.
δρα ως στρώμα φραγμού για το διοξείδιο του άνθρακα σε φιάλες PET.
ως γαλακτωματοποιητής στη βιομηχανία τροφίμων.
συστατικό για τη δημιουργία προστατευτικού στρώματος κατά την παραγωγή τεχνητών ινών.
σε υδατοδιαλυτές μεμβράνες κατά την κατασκευή υλικών συσκευασίας.
στην παραγωγή βουτυραλών πολυβινυλίου.
στη μικροβιολογία στην ακινητοποίηση ενζύμων και κυττάρων.
ως επιφανειοδραστικό για το σχηματισμό ενθυλακωμένων νανοσωματιδίων.
σε διαλύματα για φακούς επαφής και οφθαλμικές σταγόνες ως λιπαντικό.
σε χάρτινο κάλυμμα για επενδύσεις.
ως ίνα για οπλισμό στο σκυρόδεμα.
ως παράγοντας εμβολισμού σε ιατρικά συμβάντα.
ως σταθεροποιητικό για τη συλλογή δειγμάτων.
ως υδατοδιαλυτό φιλμ για τη συσκευασία απορρυπαντικού πλυντηρίου σε διαλυτικά δισκία.

Στη βιομηχανία τροφίμων, το πολυμερές χρησιμοποιείται ως υαλοπίνακας και ως συστατικό που δεσμεύει το νερό. Το αλκοόλ μπορεί να βρεθεί σε ενώσεις για το γυάλισμα θαλασσινών και ψαριών, σε μεμβράνες και επικαλύψεις για την επιφανειακή επεξεργασία τυριών και λουκάνικων.

Επίδραση σε ένα άτομο

Όπως διαπιστώθηκε, το πρόσθετο τροφίμων με τον αριθμό E1203 δεν μπορεί να έχει δυσμενή επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό. Η ουσία επιτρέπεται στο έδαφος της Ουκρανίας και των χωρών της Ευρωπαϊκής Ένωσης, αλλά απαγορεύεται στη Ρωσία.

Δημοφιλή άρθραΔιαβάστε περισσότερα άρθρα

02.12.2013