alcohol de polivinilo. Alcohol polivinílico: propiedades y aplicaciones Método sin gel para la producción de alcohol polivinílico

La fórmula química del alcohol polivinílico es (C2H4O)x, donde x es responsable del grado de polimerización. Esta sustancia se presenta en forma de polvo blanco o crema claro.

El alcohol polivinílico no tiene olor ni sabor específicos. Se considera un polímero termoplástico, por lo que se disuelve bien en varios líquidos: glicerina, agua, urea, dimetilformaldehído. Hierve el PVA a una temperatura de 228°C, pero comienza a derretirse ya a 200°C.

El alcohol polivinílico no se ve afectado por sustancias agresivas:

. aceites,
. gasolina,
. soluciones alcalinas,
. queroseno, etc

Además, esta sustancia no emite toxinas. En su composición, este polvo siempre contiene alrededor de un 5% de agua. Tal componente hace que el alcohol sea más plástico. Además, para aumentar las propiedades plastificantes, se agregan a la composición del alcohol polivinílico:

. glicerol,
. butilenglicol,
. ácido fosfórico.

A escala industrial, este polvo se obtiene como resultado de reacciones análogas a los polímeros. En ellos participan compuestos simples y complejos de poliviniléteres. En la práctica, este proceso ocurre debido a la saponificación del acetato de polivinilo en medio alcohólico. Además, el PVA puede reaccionar con bases y ácidos que se encuentran en el agua.

Hay varios grados de alcohol polivinílico, se dividen en: totalmente hidrolizado y parcialmente hidrolizado. Una de las marcas más populares en la industria textil es la marca número 16. El alcohol polivinílico 16 tiene un color blanco y se produce en forma de gránulos. Se utiliza durante el procesamiento de telas y cuero.

Propiedades del PVA

Las propiedades del cloruro de polivinilo son bastante diversas, ya que pueden verse fuertemente influenciadas por la humedad del aire. Con el aumento de la humedad, comienza a perder densidad. En condiciones climáticas normales, esta sustancia tiene una gran elasticidad y resistencia. Este alcohol puede impartir propiedades adhesivas a la materia prima.

El PVA también tiene propiedades filmógenas, pero al mismo tiempo no es capaz de disolverse en ácidos, álcalis y disolventes. Si entra agua en el polvo de PVA seco, este material se disolverá completamente en él.

El pegamento a base de alcohol polivinílico se caracteriza por su alta densidad y viscosidad. Se utiliza en la producción de envases, sastrería. Es resistente a la gasolina, aceites y ácidos.

Aplicación de PVA

Este polvo está involucrado en el proceso de fabricación de otros compuestos poliméricos. Con él obtienes:

. nitrato de polivinilo,
. acetal de polivinilo,
. Dispersiones de acetato de polivinilo.

En Asia, PVA participa en la producción de fibras y tejidos textiles. Si consideramos este material desde el punto de vista de la universalidad, entonces se usa en casi todas las esferas de la actividad humana.

En el campo de la agricultura, se agrega a las composiciones de fertilizantes sintéticos, mejoran cualitativamente la composición del suelo.

En el campo metalúrgico, el PVA se utiliza para el endurecimiento de metales de acero.

El alcohol polivinílico es un componente indispensable en la producción de materiales de construcción. Ayuda a proteger el revestimiento de muchos materiales.

Este material se puede encontrar en las formulaciones de perfumes y cosméticos.

Una solución de alcohol polivinílico en la composición del adhesivo ayuda a pegar varios tejidos, cuero, papel y otros materiales. Se utiliza para adjuntar etiquetas y etiquetas.

En los países occidentales, esta sustancia ha encontrado su aplicación incluso en el campo de la pintura. Con su ayuda, se lleva a cabo la conservación de exhibiciones antiguas icónicas.
La producción de alcohol polivinílico ayuda a los médicos a realizar transfusiones de sangre, para hacer la fijación al momento de la recolección de muestras.

El PVA de bajo peso molecular se utiliza en el proceso de producción de alimentos. Se introduce en formulaciones de productos como agente de glaseado. Procesan pescados, mariscos, embutidos.

También vale la pena señalar que este polvo se introduce en las composiciones:

. gotas para los ojos,
. lavados para lentes de contacto,
. accesorios de construcción,
. embalaje de materiales solubles en agua,
. champús, geles y bálsamos.

Algunos recursos de Internet afirman que se podía encontrar alcohol polivinílico anterior en cualquier farmacia. Por el momento, este polímero está prohibido para ser utilizado en la industria alimentaria en el territorio de la Federación Rusa. En el mundo se pueden etiquetar como aditivo alimentario E1203.

Fabricantes y costo

Los principales productores mundiales de alcohol polivinílico son los países:

. Porcelana,
. Corea,
. EE.UU.
. Japón,
. España.

En la Federación Rusa, este material es producido por empresas:

. OOO OdiKhim,
. VitaChem LLC,
. Sociedad química económica,
. Estado OOO.

El precio promedio del alcohol polivinílico es de $2.5 a $3.5. El embalaje de PVA se realiza en bolsas, con un peso de 20 kg. Es necesario almacenar este material en locales secos y bien ventilados. La temperatura del aire debe estar a temperatura ambiente.

En almacenes con PVA, la alta humedad está estrictamente prohibida. El alcohol polivinílico se puede almacenar en pilas. Si se cumplen todos los requisitos para el almacenamiento de este material, puede conservar sus propiedades indefinidamente.

La pintura refractaria se crea mezclando un aglutinante, un pigmento y un relleno. Como resultado, aparece una película que no solo sirve como una buena protección contra el fuego, sino que también cumple funciones decorativas. Un componente importante de la pintura refractaria es el alcohol polivinílico.

Cómo usar pintura refractaria

El proceso consiste en mezclar la mezcla seca con un aglutinante resistente a la temperatura (por ejemplo, vidrio de consistencia líquida, cuya densidad es de 1,3-1,4 g/cm3, y pintura de organosilicio del tipo VN-30). Esta acción tiene lugar justo en el lugar del trabajo de pintura. Cabe señalar que, en cualquier caso, la pintura permanece viable después de mezclar durante 6-12 horas.

Este tipo de material es apropiado para pintar varios tipos de motores (por ejemplo, motores a reacción), estructuras de intercambio de calor, silenciadores de automóviles, colectores, varios tipos de tuberías, dispositivos de calefacción de espacios, así como para hornos para diversos fines.

¿Cuáles son las ventajas de la pintura en cuestión?

En el mundo hay una gran cantidad de productos de pintura con función de protección contra incendios. Pero la pintura refractaria se diferencia del resto por una gran cantidad de ventajas:

Alcohol polivinílico en pinturas ignífugas

El alcohol polivinílico es un alcohol polivinílico de la composición más simple, que se crea en el proceso de saponificación del acetato de polivinilo en un determinado tipo de medio (alcalino o ácido). En este caso, los procesos de degradación tienen lugar en un grado ligeramente suprimido, por lo que el peso de las moléculas de IIBC prácticamente no difiere del peso de las moléculas de acetato de polivinilo (20-100 mil).

Fórmula de alcohol polivinílico:

Cabe señalar que los principales productos industriales de IIBC se utilizan para crear vinol, una fibra de origen sintético. En el proceso de fabricación de pinturas y barnices, el alcohol polivinílico actúa como coloide protector, así como elemento filmógeno para pinturas al agua. El último método de aplicación está asociado con la presencia de ciertas características físicas y mecánicas de películas de alcohol no vinílico en el alcohol dado, además, como resultado, existe una dependencia de la capacidad de transformar tales películas de forma tridimensional. de la mayor prosperidad de los procesos activos de los grupos hidroxilo del alcohol polivinílico en reacciones tales como sustitución, esterificación, oxidación - recuperación, así como la formación de complejos.

Procesos de conversión de alcohol polivinílico:

Las soluciones no viscosas de alcohol polivinílico se obtienen como resultado de acciones con PVA, cuyo peso de moléculas es pequeño y el pH es de 6-7 unidades. En este caso, la concentración de tales soluciones se determina en el rango de 10-13% (más allá del 15%, el nivel de viscosidad aumenta considerablemente). Si hay un contenido de grupos acetato de naturaleza sedimentaria< 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.

Si el alcohol polivinílico se oxida con bromato, permanganato o bicromato de potasio (también se producen otros agentes oxidantes), se produce un proceso de degradación, como resultado del cual se crean nuevos grupos con contenido de oxígeno. Entre ellos se encuentran el aldehído y el carboxilo, ubicados en los extremos de la cadena. La estructura en sí contiene grupos cetona.
Es posible formar una estructura cosida de forma tridimensional. Esto sucede como resultado de la deshidratación del producto de degradación del alcohol polivinílico (reacción oxidativa). El efecto se ve reforzado por la acción del ácido sulfúrico, que sirve como partícula para eliminar el agua. Este tipo de estructura se logra mediante la creación de enlaces transversales de tipo acetal o éster.
En el proceso de oxidación del alcohol polivinílico en una solución de agua con la ayuda de derivados, tienen lugar dos métodos de transformación (esto depende de la reacción inherente al medio). Una de ellas es que los iones organizan reticulaciones de un nivel adicional, como resultado de lo cual, en combinación con los grupos hidroxilo y cetona del alcohol polivinílico oxidado, crean compuestos de naturaleza compleja. Es importante tener en cuenta que esta opción es más preferible.

Por lo tanto, como resultado de los procesos de transformación considerados, se formaron y se pusieron en producción pinturas de consistencia seca a base de agua, así como estructuras de masilla para la construcción de diversos objetos. Es importante saber que el alcohol polivinílico se puede reemplazar por solvar y el dicromato por anhídrido crómico.

El mismo proceso de creación de pinturas de consistencia seca consiste en desplazar los componentes en un molino de bolas o sobre patines. Los materiales para pintar se diluyen con agua o ácido (en forma diluida). Esta acción se realiza únicamente en el sitio de construcción. Se aplican con métodos estándar sin el uso de masilla sobre soportes con propiedades ligeramente alcalinas o neutras. Entre estos se encuentran el ladrillo, el hormigón o el yeso en desuso. También se puede aplicar sobre soportes fuertemente alcalinos, siempre que estén imprimados. Este tipo de pintura se utiliza para revestimientos que realizan sus funciones directamente en interiores.

Mesa. Distribución de grados de alcohol polivinílico según el campo de aplicación

marca	Aplicabilidad
	Como cocomponente de soluciones de copia sensibles a la luz para la fabricación de clichés zincográficos para placas de impresión de referencia y placas de circuito impreso
	Como cocomponente de soluciones sensibles a la luz para la fabricación de placas de circuito impreso multicapa mediante prensado por pares y chapado con agujeros pasantes, para placas de circuito impreso de dos caras mediante el método positivo combinado
	Material de impregnación en la fabricación de papel translúcido duradero resistente al aceite.
6/1, 8/1, 16/1, 20/1	Aglutinante para la producción de polvos finos de moldeo para cerámica y arenas macho para fundición
16/1, 18/11, 20/1	Para encolar fibras e hilos de fibras naturales, artificiales y sintéticas Como emulsionante para la preparación de emulsiones en el blanqueo con peróxido de hilos de coser de algodón
6/1, 8/1, 11/2, 16/1, 20/1, 40/2	Para la síntesis de acetales de polivinilo como emulsionante y estabilizador en la polimerización en emulsión de acetato de vinilo y otros monómeros
	Como estabilizador en la polimerización en suspensión de estireno y en la fabricación de una dispersión de copolímero a base de acetato de vinilo
6/1, 8/1, 11/2, 16/1, 5/9	En la producción de adhesivos, en forma pura y mezclada con relleno para pegar cuero, tela, papel, para pegar etiquetas
grado superior 40/2	En la fabricación de polaroids
	Como aditivo en suspensión de tiza.

Mesa. Alcohol polivinílico - efecto sobre los valores de blancura

Camino	La licenciatura polimerización	La licenciatura hidrólisis	Tiempo de calentamiento (min) y blancura (%)
Camino	-	-	0	30	45	60	90	105	120	135	150
C1	2400	98,5	91,8	89,6	28,4	0	-	-	-	-	-
C2	500	98,5	92,6	89,6	43,1	0	-	-	-	-	-
C3	2400	88	91,9	89,0	77,7	61,2	22,2	0	-	-	-
E1	500	88	92,5	92,0	89,5	87,2	84,8	83,1	75,5	27,8	0,0
E2	500	75	92,3	92,9	89,5	87,1	82,8	61,4	0,0	-	-
E3	300	88	92,0	90,2	89,3	88,6	83,7	83,1	74,1	56,2	00
E4	300	80	92,7	90,4	89,9	88,8	84,0	83,4	71,5	0,0	-
E5	300	75	91,9	91,0	89,3	88,7	84,4	84,1	69,9	0,0	-

Cloruro de polivinilo - aplicación en pinturas ignífugas

El material de PVC es ampliamente utilizado en la producción de pinturas ignífugas y para estar convencido de esto, sería recomendable considerar las principales características del cloruro de polivinilo.

Polvo blanco: esta es la apariencia del PVC. Hay una clasificación del material en cuestión.

Tipos de PVC:

Plastificado (el uso de un plastificante es apropiado);
No plastificado.

La composición química del cloruro de polivinilo incluye tres sustancias principales: hidrógeno, carbono y cloro. El PVC es extremadamente resistente a muchos productos químicos.

Este elemento está directamente relacionado con el grupo de polímeros que utilizan no solo el petróleo como principal producto de producción. Las materias primas en este caso bien pueden ser sustancias como el etileno (43 %), extraído del petróleo, y el cloro (57 %), que se obtiene durante el procesamiento de la sal de mesa.

Entre las áreas de aplicación del policloruro de vinilo, cabe destacar muchos puntos:

En conclusión, es importante señalar que el PVC tiene una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias: construcción, automotriz, materiales médicos y bienes de consumo. Esto sugiere que el PVC es muy popular en la sociedad y con el tiempo se convierte en un material casi indispensable.

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El alcohol polivinílico (PVA) es un polímero blanco sólido artificial (menos comúnmente amarillo claro o crema), que tiene la forma de polvo, escamas o granos. El componente cristalino de la sustancia puede alcanzar hasta el 68%. La fórmula química del alcohol polivinílico es la siguiente: [- CH 2 - CH (OH) -] n, donde n es el grado de polimerización. El valor de n puede llegar a 5000, es decir, una molécula de alcohol polivinílico puede contener hasta 5000 unidades idénticas.

Por primera vez, este polímero artificial resistente al calor fue obtenido por los químicos alemanes W. Hermann y W. Gonel a través de la reacción de saponificación de polivinil éter con hidróxido de potasio (KOH).

Si la mayoría de las sustancias poliméricas conocidas se obtienen por polimerización de monómeros, entonces el proceso de obtención del alcohol polivinílico tiene una diferencia fundamental: para obtener esta sustancia, es necesaria una reacción de hidrólisis total o parcial del acetato de polivinilo, como resultado de lo cual se elimina el grupo acetato de etilo.

La síntesis industrial moderna de PVA se produce a través de diversas variantes de la saponificación del acetato de polivinilo en medio acuoso o alcohólico, en presencia de ácidos o álcalis que desempeñan el papel de catalizadores.

En 2002, se produjo un hecho significativo que permitió acelerar y reducir el costo de la síntesis de alcohol polivinílico. Un equipo de científicos dirigido por A. A. Kuznetsov descubrió y desarrolló un método sin gel para obtener PVA.

Propiedades del alcohol polivinílico

El alcohol polivinílico puro es inodoro, insípido y no tóxico. El agua es su único disolvente. El alcohol polivinílico no se disuelve en ninguno de los disolventes orgánicos. Particularmente resistente a todos los aceites, gasolina, queroseno y otros hidrocarburos, así como a los álcalis y ácidos diluidos.

El PVA es higroscópico y siempre contiene aproximadamente un 5% de agua, lo que plastifica la sustancia hasta cierto punto. Pero el agua se evapora fácil y rápidamente. Por lo tanto, el etilenglicol, el butilenglicol, el ácido fosfórico y la glicerina se utilizan como plastificantes para este polímero. El mejor plastificante para PVA es la glicerina.

Por sus propiedades, El alcohol polivinílico se usa ampliamente en las industrias alimentaria y farmacéutica., en medicina, en diversas ramas de la economía nacional.

El uso de alcohol polivinílico.

Dado que la sustancia descrita es fisiológicamente neutra, el uso generalizado de alcohol polivinílico en las industrias alimentaria y médica es bastante comprensible. El PVA se utiliza como aditivo alimentario formador de película, retenedor de agua y glaseado, al que se le ha asignado la designación internacional E1203. Gracias al uso de PVA, en productos sometidos a diversos métodos de procesamiento, es posible mantener la cantidad requerida de humedad. Además, el alcohol polivinílico forma parte del glaseado, que se cubre con pescados y mariscos frescos congelados. E1203 está incluido en la mayoría de los tipos de cubiertas que cubren alimentos listos para comer y productos semiacabados. Por ejemplo, salchichas y salchichas.

E1203 está oficialmente aprobado para su uso en Ucrania y los países de la CEE. En Rusia, este aditivo alimentario no está oficialmente prohibido, pero no existe un permiso oficial para el uso de alcohol polivinílico en la fabricación de productos alimenticios.

Las propiedades del alcohol polivinílico permiten que se utilice ampliamente como material para la producción de equipos, instrumentos y aparatos médicos. En la industria farmacéutica, el PVA se utiliza en la fabricación de cubiertas y rellenos para varias tabletas. Además, el alcohol polivinílico a veces se usa en transfusiones de sangre como sustituto del plasma. No es raro que el PVA se utilice como agente embolizante en el tratamiento de enfermedades oncológicas (en los casos en que la cirugía esté contraindicada o no sea necesaria). Este polímero resistente al calor también se utiliza para la producción de fibras especiales que se utilizan para suturas quirúrgicas internas que son absorbibles durante un tiempo determinado. El PVA también se incluye como lubricante en líquidos para lentes de contacto y gotas para los ojos. A menudo, esta sustancia se usa en la fabricación de productos de higiene para niños y mujeres, cremas.

El uso de PVA para la producción de películas y fibras de polímeros está muy extendido. El alcohol polivinílico plastificado se utiliza para fabricar mangueras resistentes a líquidos agresivos.

Algunas tecnologías de teñido de telas también requieren el uso de PVA.

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alcohol de polivinilo

Fórmula estructural del alcohol polivinílico

alcohol de polivinilo(PVA, internacional PVOH, PVA o PVAL) es un polímero termoplástico artificial soluble en agua. La síntesis de PVA se lleva a cabo mediante la reacción de hidrólisis alcalina/-ácida o alcohólisis de polivinil ésteres. La principal materia prima para la producción de PVA es el acetato de polivinilo (PVA). A diferencia de la mayoría de los polímeros basados en monómeros vinílicos, el PVA no se puede obtener directamente del monómero correspondiente, el alcohol vinílico (VA). Algunas reacciones que se esperaría que produjeran BC monomérico, como la adición de agua al acetileno, la hidrólisis del monocloroetileno, la reacción de la etilenmonoclorhidrina con NaOH, no conducen a la formación de alcohol vinílico, sino de acetaldehído. El acetaldehído y el VS son formas tautoméricas ceto y enol del mismo compuesto, de las cuales la forma ceto (acetaldehído) es mucho más estable, por lo que la síntesis de PVA a partir del monómero es imposible:

Tautomería de ceto-enol de alcohol vinílico

Historia

El alcohol polivinílico fue obtenido por primera vez en 1924 por los químicos Herman (Willi Herrmann) y Gonel (Wolfram Haehnel) mediante la reacción de saponificación cuando una solución de éter polivinílico se saponificaba con una cantidad estequiométrica de hidróxido de potasio KOH. La investigación en el campo de la obtención de PVA a principios del siglo pasado fue realizada por los científicos Gonel, Hermann (Hermmann) y Herbert Berg (Berg). El método clásico de saponificación se llevó a cabo en un medio en alcohol etílico absoluto (seco) en una proporción de 0,8 mol de agente saponificante por 1,0 mol de PVA, mientras que la saponificación de PVA se produjo casi por completo. Se ha encontrado que se puede obtener alcohol polivinílico mediante la reacción de transesterificación de acetato de polivinilo (PVA) en presencia de cantidades catalíticas de álcali. Esta reacción es un ejemplo clásico de una transformación análoga a un polímero. A lo largo de 80 años de investigación, se ha acumulado una cantidad bastante grande de material experimental sobre el problema de la obtención de PVA. Una revisión detallada de la literatura sobre PVA se presenta en monografías de S. N. Ushakov (1960), A. Finch (1973, 1992), M. E. Rosenberg (1983) y T. Sakurada (1985).

Síntesis y producción

Actualmente, la síntesis industrial de PVA se lleva a cabo mediante transformaciones análogas a polímeros, en particular, utilizando poliviniléteres y poliviniléteres, como el PVA, como polímeros iniciales. Los principales métodos para la obtención de PVA incluyen diversas variantes de saponificación de PVA en medio alcohólico o en agua en presencia de bases y ácidos. Dependiendo del medio utilizado y del tipo de catalizador, los procesos de saponificación con PVA se pueden representar mediante el siguiente esquema general:

Métodos generales para la producción de alcohol polivinílico.

Los esquemas de reacción anteriores se pueden dividir en tres grupos: alcohólisis (1), hidrólisis alcalina o ácida (2.3) y aminólisis (4.5). La síntesis de PVA a través de la reacción de condensación de polialdol a partir de acetaldehído ha resultado hasta ahora en la producción de un polímero de bajo peso molecular. De toda la gama de datos de la literatura dedicada al desarrollo de métodos para la síntesis de PVA, se pueden distinguir cinco áreas principales:

Alcohólisis de ésteres polivinílicos en medio de alcoholes alifáticos inferiores secos (C 1 -C 3 ), en particular metanol, en presencia de hidróxidos de metales alcalinos. El proceso de alcoholisis alcalina se acompaña de gelificación.
Alcohólisis en presencia de ácidos. El número de trabajos reclamados para este método es mucho menor que para la saponificación alcalina. El proceso de alcohólisis ácida, como en el caso de la saponificación del PVA por el mecanismo de reacción de la alcohólisis alcalina, va acompañado de gelificación.
Alcohólisis alcalina e hidrólisis en una mezcla de alcoholes alifáticos inferiores con otros disolventes (dioxano, agua, acetona, gasolina o ésteres). Cuando se utilizan mezclas cuyo componente es agua, en casi todos los casos su concentración no supera el 10% y la saponificación va acompañada de la formación de un gel.
Obtención de PVA por el mecanismo de la reacción de hidrólisis en presencia de agentes ácidos o alcalinos, donde el agua actúa como medio de reacción.
Desarrollo de un diseño de hardware especial que permita solucionar problemas tecnológicos asociados a la gelificación en el proceso de saponificación del PVA.

La principal y principal desventaja de las tecnologías utilizadas es la formación de un gel duro en todo el volumen del aparato de reacción cuando se alcanza una conversión de aproximadamente el 50% y un grado incompleto de hidrólisis de PVA. La solución tecnológica a este problema radica en la dilución del sistema de reacción o el uso de un esquema de flujo para la producción de PVA, un aumento en el tiempo de síntesis y calentamiento. Sin embargo, esto conduce a un mayor consumo de disolvente y, en consecuencia, a la necesidad de su regeneración después de la síntesis, y el calentamiento en presencia de un agente saponificante conduce a la destrucción del polímero. Otra forma es usar agitadores especialmente diseñados (equipados con paletas) para moler el gel, sin embargo, este uso de reactores o agitadores especiales aumenta el costo del PVA. Además, los métodos anteriores se utilizan para obtener una amplia gama de copolímeros de acetato de polivinilo-alcohol polivinílico.

Alcohol alcalino de ésteres de vinilo

La más común es la alcohólisis de ésteres vinílicos en medio de alcoholes alifáticos inferiores (C1-C3) secos, en particular metanol, en presencia de hidróxidos de metales alcalinos. Como agentes alcalinos, los más utilizados son hidróxido, metilato, etilato y propilato de sodio y potasio. Se cree que un requisito previo para llevar a cabo la alcohólisis es un secado completo del alcohol.

Mecanismo de alcoholisis alcalina del acetato de polivinilo.

Los procesos de alcohólisis se pueden dividir en función de la homogeneidad (agregar un álcali a una solución homogénea de PVA) o la heterogeneidad (agregar un álcali a una dispersión de PVA) del sistema inicial. El proceso de alcoholisis alcalina se acompaña de gelificación. Un método conocido de saponificación de dispersiones acuosas de PVA con soluciones acuosas de álcalis, que puede llevarse a cabo en una etapa. La hidrólisis alcalina de una dispersión de PVA con un peso molecular de 1.10 6 - 2.10 6 en este caso se lleva a cabo a una temperatura de 0 - 20°C durante 2 - 5 horas.

Alcohólisis alcalina en medios no alcohólicos

Debido al hecho de que la gelificación dificulta el proceso de saponificación de PVA, se han hecho intentos para resolver este problema cambiando las condiciones del proceso. Entonces, para reducir la densidad de la masa gelatinosa, se introduce en el medio de reacción: "... un compuesto orgánico que tiene una menor afinidad termodinámica por el PVA en comparación con el metanol". Se han propuesto ésteres de alcoholes polihídricos y ácidos grasos, acetato de metilo (MeAc), hidrocarburos alifáticos como precipitantes para copolímeros BC y VA. La introducción de hasta un 40% de acetato de metilo en el medio de reacción permite reducir el grado de saponificación del PVA en el momento de la transición de fase del 60% al 35%. La reducción de la viscosidad de la masa de reacción en el momento de la gelificación también puede lograrse mediante la introducción de tensioactivos, por ejemplo: OP-7, OP-10 o proxanoles. Hay información en la literatura de que no solo se pueden usar alcoholes, sino también mezclas con dioxano y tetrahidrofurano (THF), que son buenos disolventes para ésteres de polivinilo, como medio de reacción. El artículo describe el proceso de saponificación, que permite obtener PVA de alto peso molecular con un bajo contenido de grupos acetato residuales utilizando THF como medio. Esta invención se ha aplicado a la saponificación de pivalato de polivinilo para obtener PVA sindiotáctico. En este caso, los ejemplos no proporcionan indicaciones de la posible saponificación de PVA. Hay indicaciones del uso de dioxano como medio de reacción.

Saponificación por el mecanismo de aminolisis

Es necesario señalar el trabajo de los investigadores rusos, en particular, S. N. Ushakov y sus colegas, que se dedican al desarrollo de nuevos métodos para obtener PVA. Se propone un método de saponificación de PVA en medio de monoetanolamina, etanol o mezcla de etanol-monoetanolamina bajo la acción de monoetanolamina utilizada como agente saponificante. El PVA obtenido por este método contiene menos del 1% de grupos acetato residuales y se obtiene en forma de polvo fino. Asimismo, la solicitud propone llevar a cabo una saponificación heterogénea de PVA perlado en metanol bajo la acción de una mezcla de mono-, di-, trietanolaminas o amoníaco para formar una dispersión de PVA.

Alcohol ácido de ésteres de vinilo

El PVA y otros ésteres polivinílicos pueden saponificarse por el mecanismo de la alcohólisis en presencia de ácidos.

Mecanismo de la alcohólisis ácida del acetato de polivinilo

Los ácidos más utilizados son el sulfúrico, el clorhídrico y el perclórico. Sin embargo, cuando se utiliza ácido sulfúrico como catalizador, parte de los grupos hidroxilo del PVA se esterifican con ácido sulfúrico para formar éster de sulfato, que es la causa de la inestabilidad térmica del PVA. El uso de ácido clorhídrico generalmente da como resultado un PVA coloreado. El ácido perclórico no forma ésteres con el PVA en condiciones de saponificación, pero su uso es difícil debido a la inestabilidad y tendencia a la descomposición explosiva. La saponificación ácida del PVA se lleva a cabo en una solución de alcohol (alcohol metílico o etílico). Se utilizan tanto alcohol etílico al 96% como alcohol etílico o metílico anhidro, cabe señalar que se prefiere el metanol. La saponificación "ácida" de PVA también se puede llevar a cabo en un medio acuoso sin la adición de un disolvente orgánico.

Desarrollo de instrumentación especial para procesos de saponificación

Como se indicó anteriormente, la gelificación durante la síntesis de PVA crea serios problemas tecnológicos asociados con la mezcla y el aislamiento del polímero. Para solucionar este problema se propone realizar el proceso de saponificación en reactores equipados con mezcladores de diseño especial o en extrusoras a 20-250C. La saponificación en dichos reactores se lleva a cabo de acuerdo con un esquema: alcoholisis de PVA en perlas en una solución alcohólica de un agente saponificante. Las patentes pendientes difieren en la modificación del aparato y en el hecho de que durante la saponificación varía el número de revoluciones del agitador/tornillo, la geometría del reactor y del agitador/tornillo. En todos los casos, los autores afirman que el PVA obtenido por esta tecnología es un polvo blanco con un bajo contenido de grupos acetato residuales. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la gelificación durante la saponificación no puede excluirse con ningún dispositivo de mezcla. La mayoría de los métodos para la obtención de PVA son periódicos, sin embargo, existe un número suficiente de patentes dedicadas a la tecnología continua de saponificación de PVA. Una de estas tecnologías fue desarrollada en NPO Plastpolimer (San Petersburgo).

Tecnología para la producción de PVA en el sistema metanol-gasolina

Para resolver las dificultades tecnológicas asociadas con la gelificación en las etapas intermedias de la saponificación de PVA, se propuso un enfoque que implicaba la introducción de gasolina como precipitante en el sistema de reacción. Cuando se agrega gasolina a una solución metanólica de PVA, que normalmente contiene hasta un 1 % en peso. agua, se forma un sistema heterogéneo. Dependiendo de la cantidad de gasolina añadida al baño de saponificación, la reacción de alcohólisis alcalina de PVA puede comenzar en un sistema homogéneo o heterogéneo. Con la introducción de más del 30% de gasolina en peso de toda la fase líquida en una solución metanólica de PVA, se forma una emulsión inestable. Con un aumento en el contenido de gasolina en el baño de saponificación, la duración de la reacción antes del inicio de la gelificación disminuye y el grado de saponificación del polímero liberado disminuye. El aumento en el contenido de gasolina hasta un 45% en peso. conduce a la formación de un polvo grueso. Cuando se introduce gasolina en el baño de saponificación, la velocidad de reacción de la alcohólisis alcalina de PVA aumenta, especialmente después de la separación de la solución en dos fases inmiscibles. Según los autores, la aceleración de la reacción puede ser causada por una disminución en el grado de solvatación de los grupos acetato de PVA por metanol en presencia de gasolina. El método de saponificación de PVA propuesto por los autores otorga una ventaja en la tecnología de obtención de un polímero (especialmente en la etapa de secado) que contiene más del 25% (mol.) de grupos acetato, así como copolímeros de bajo peso molecular BC y BA. Se basa en el hecho de que en la etapa de secado, la fase líquida se enriquece con gasolina y las partículas de copolímero están en el medio precipitante, lo que evita que las partículas se peguen entre sí y conduce a la formación de polvos que fluyen libremente.

Formas alternativas de obtener PVA

Una forma prometedora y prometedora de obtener PVA puede ser el desarrollo de la obtención de PVA de VS. Sin embargo, el nivel actual de desarrollo de la ciencia y la tecnología no permite cambiar el equilibrio hacia la formación de VS en el par VS-Acetaldehído. Por lo tanto, la palabra "alternativa" se usa en el contexto del desarrollo de un método que reduce o elimina las desventajas de los métodos sintéticos anteriores. Desde 1924 hasta 2002, se inventaron e implementaron muchos métodos diferentes para obtener PVA, pero el principal insoluble y el principal inconveniente del proceso fue la gelificación en la etapa de saponificación. Es esta deficiencia la que lleva a la necesidad de desarrollar un nuevo diseño de hardware o aplicar varias innovaciones tecnológicas. La solución al problema de la gelificación se ha discutido anteriormente.

Método sin gel para producir alcohol polivinílico

En 2002, en el grupo científico del Instituto de Materiales Poliméricos Sintéticos. Enikolopov (ISPM RAS, Moscú) bajo la dirección de Viktor Viktorovich Boyko desarrolló y patentó un método nuevo y altamente eficiente de saponificación de PVA. Las características de este método son:

Alto rendimiento
Bajos costos de energía
Corto tiempo de síntesis
Sin gelificación
Posibilidad de realizar el proceso en sistemas altamente concentrados
Se obtienen por primera vez muestras amorfas de PVA con un grado de cristalinidad no superior al 5%
El método es adecuado para la saponificación de PVA de alto peso molecular sin una fuerte disminución del peso molecular del polímero.

El método descubierto por V.V. Boyko se basa en el análisis de diagramas de fase para el producto inicial, intermedio y final en el sistema “Alcohol-Agua”. En base a los diagramas de fase (similares a los de la saponificación en el sistema Gasolina-Metanol), se seleccionaron las condiciones de síntesis no sólo en modo libre de gel (obteniendo un polímero comercial en forma de polvo), sino también en modo completamente modo homogéneo (obteniendo una solución de hilatura terminada). La principal diferencia de este proceso es la síntesis en la región de descomposición espinodal (los métodos clásicos se basan en la síntesis en la región de descomposición binodal). En este modo, la tasa de crecimiento de las partículas formadas de la nueva fase polimérica excede la tasa de formación de nuevas partículas, lo que, a su vez, conduce a la formación en el volumen de reacción de una red espacial con nodos en las partículas (cristalización centros), sino partículas individuales. El solvente utilizado en la síntesis también sirve como plastificante para el PVA resultante. El grado de cristalinidad de dicho PVA puede variar artificialmente del 5 al 75%. Este método es ciertamente nuevo y revolucionario.

Estructura y propiedades

Estructura química

Debido a que el polímero inicial (acetato de polivinilo) para la producción de alcohol polivinílico se obtiene mediante una reacción de polimerización de cabeza a cola, el PVA resultante tiene una estructura similar. El número total de unidades monoméricas de cabeza a cabeza está en el nivel de 1-2% y depende completamente de su contenido en el acetato de polivinilo final. Los enlaces de cabeza a cabeza juegan un papel importante en las propiedades físicas del polímero, así como en su solubilidad en agua. Por regla general, el PVA es un polímero ligeramente ramificado. La ramificación se debe a la reacción de transferencia de cadena en la etapa de obtención de acetato de polivinilo. Los centros de ramificación son los puntos más débiles de la cadena del polímero y es a través de ellos que la cadena se rompe durante la reacción de saponificación y, como resultado, el peso molecular del polímero disminuye. El grado de polimerización del PVA es 500-2500 y no coincide con el grado de polimerización del PVA original.

El grado de hidrólisis de PVA depende de su futura aplicación y se encuentra en el rango de 70 - 100 % mol. Según las condiciones y el tipo de saponificación parcial, los grupos acetato residuales pueden distribuirse aleatoriamente a lo largo de la cadena polimérica o en bloques. La distribución de los grupos acetato residuales afecta importantes propiedades de los polímeros, como el punto de fusión, la tensión superficial de las soluciones acuosas o los coloides protectores y la temperatura de transición vítrea.

El alcohol polivinílico derivado del acetato de polivinilo es un polímero táctico. La cristalinidad del PVA se debe a la presencia de un gran número de grupos hidroxilo en el polímero. La cristalinidad del polímero también se ve afectada por la prehistoria del polímero, la ramificación, el grado de hidrólisis y el tipo de distribución de los grupos acetato residuales. Cuanto mayor sea el grado de hidrólisis, mayor será la cristalinidad de la muestra de PVA. Cuando un producto completamente saponificado se trata térmicamente, su cristalinidad aumenta y conduce a una disminución de su solubilidad en agua. Cuanto mayor sea el número de grupos acetato residuales en el PVA, menor será la formación de zonas cristalinas. Una excepción para la solubilidad es el PVA obtenido por el método de Boyko V.V. Debido a la baja cristalinidad inicial, el polímero (independientemente del peso molecular) es excelentemente soluble en agua.

Propiedades físicas

El alcohol polivinílico es un excelente polímero emulsionante, adhesivo y formador de película. Tiene alta resistencia a la tracción y flexibilidad. Estas propiedades dependen de la humedad del aire, ya que el polímero adsorbe la humedad. El agua actúa como plastificante sobre el polímero. Con alta humedad, el PVA disminuye la resistencia a la tracción, pero aumenta la elasticidad. El punto de fusión está en la región de 230 °C (bajo nitrógeno) y la temperatura de transición vítrea es de 85 °C para la forma completamente hidrolizada. En aire a 220 °C, el PVA se descompone irreversiblemente con liberación de CO, CO 2 , ácido acético y un cambio en el color del polímero de blanco a marrón oscuro. La temperatura de transición vítrea y el punto de fusión dependen del peso molecular del polímero y su tacticidad. Por lo tanto, para el PVA sindiotáctico, la temperatura de fusión se encuentra en la región de 280 °C, y la temperatura de transición vítrea para un copolímero de PVA-PVA con un contenido de unidades de PVA del 50 % en moles está por debajo de los 20 °C. El PVA amorfo obtenido por el método de V.V. Boyko no tiene una región endotérmica característica responsable de la fusión de la fase cristalina, sin embargo, su descomposición térmica es idéntica a la del PVA obtenido por el método clásico.

Propiedades químicas

El alcohol polivinílico es estable frente a aceites, grasas y disolventes orgánicos.

Solicitud

Espesante y material adhesivo en champús, adhesivos, látex
Capa barrera para CO 2 en botellas de PET (tereftalato de polietileno)
Componente de productos de higiene para mujeres y puericultura
Producto para crear una capa protectora de apósito en la producción de fibras artificiales
En la industria alimentaria como emulsionante
Películas solubles en agua en el proceso de fabricación de material de empaque.
Inmovilización de células y enzimas en microbiología.
Producción de butirales de polivinilo
En soluciones para colirios y lentes de contacto como lubricante
En el tratamiento no quirúrgico de enfermedades oncológicas - como agente embolizante
Como tensioactivo para la obtención de nanopartículas encapsuladas

Marcas de alcohol polivinílico Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® y Polyviol®.

Fuentes

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Boyko Viktor Viktorovich Síntesis de alcohol polivinílico en medios agua-alcohol: Dis. ... can. química Ciencias: 02.00.06: Moscú, 2004 112 p. RSL DO, 61:04-2/321

El alcohol polivinílico es un polímero termoplástico artificial sintético que es soluble en agua. La síntesis del compuesto es una reacción de intercambio de alcohólisis o hidrólisis alcalina.

Por primera vez, el polímero fue obtenido por los químicos Gonel y Hermann en 1924 mediante la reacción de saponificación de una solución de polivinil éter con hidróxido de potasio. Hasta la fecha, la síntesis de alcohol polivinílico se lleva a cabo mediante transformaciones análogas a polímeros utilizando poliviniléteres y poliviniléteres como material de partida. Los principales métodos de producción son diversas variaciones de saponificación en medio acuoso o alcohólico con presencia de ácidos y bases.

En 2002, en Moscú, bajo la dirección de Kuznetsov, se descubrió un método libre de gel para la obtención de alcohol, que tiene varias ventajas sobre otros métodos, como alta productividad, bajo costo y síntesis a corto plazo.

Una de las propiedades del alcohol polivinílico es la estabilidad frente a grasas, aceites, disolventes orgánicos. Además, el polímero se considera un excelente agente adhesivo, emulsionante y formador de película. La siguiente propiedad es un alto grado de resistencia a la tracción y flexibilidad, que dependen del nivel de humedad en el aire. El agua actúa como plastificante sobre el compuesto. En condiciones de alta humedad, el alcohol pierde su resistencia a la tracción, pero aumenta su elasticidad.

áreas de uso

El alcohol polivinílico actúa como materia prima para la fabricación de otros polímeros:

acetal de polivinilo - obtenido a través de la interacción de aldehídos y alcohol;
El nitrato de polivinilo es un éster de alcohol y ácido nítrico.

El agente ha encontrado su aplicación como modificador y espesante en adhesivos de acetato de polivinilo. En China, el compuesto se utiliza como coloide protector para la producción de dispersiones de acetato de polivinilo, así como estabilizador para la polimerización en emulsión. En el campo de la producción textil, el polímero se utiliza durante la fabricación de fibras.

Otras aplicaciones:

agente adhesivo y espesante en adhesivos, champús, látex;
componente de productos para el cuidado de niños y mujeres;
actúa como una capa de barrera para el dióxido de carbono en botellas de PET;
como emulsionante en la industria alimentaria;
un componente para crear una capa protectora durante la producción de fibras artificiales;
en películas solubles en agua durante la fabricación de materiales de embalaje;
en la producción de butirales de polivinilo;
en microbiología en la inmovilización de enzimas y células;
como surfactante para la formación de nanopartículas encapsuladas;
en soluciones para lentes de contacto y colirios como lubricante;
en revestimiento de papel para liners;
como fibra para refuerzo en concreto;
como agente de embolización en eventos médicos;
como fijador para la toma de muestras;
como una película soluble en agua para envasar detergente para ropa en tabletas para disolver.

En la industria alimentaria, el polímero se utiliza como agente de glaseado y componente de unión al agua. El alcohol se puede encontrar en compuestos para glasear mariscos y pescados, películas y recubrimientos para el tratamiento de superficies de quesos y embutidos.

Impacto en una persona

Como se estableció, el aditivo alimentario con el número E1203 no puede tener un efecto adverso en el cuerpo humano. La sustancia está permitida en el territorio de Ucrania y los países de la Unión Europea, pero está prohibida en Rusia.

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02.12.2013