polivinil alkohol. Polivinil alkohol: svojstva i primjena Bezgelna metoda za proizvodnju polivinil alkohola

Kemijska formula polivinil alkohola je (C2H4O)x, gdje je x odgovoran za stupanj polimerizacije. Ova tvar je predstavljena u obliku bijelog ili svijetlo krem praha.

Polivinil alkohol nema specifičan miris i okus. Smatra se termoplastičnim polimerom, pa se dobro otapa u raznim tekućinama: glicerinu, vodi, urei, dimetilformaldehidu. PVA vrije na temperaturi od 228°C, ali se počinje topiti već na 200°C.

Na polivinil alkohol ne utječu agresivne tvari:

. ulja,
. benzin,
. alkalne otopine,
. kerozin itd.

Osim toga, ova tvar ne emitira toksine. U svom sastavu ovaj prah uvijek sadrži oko 5% vode. Takva komponenta čini alkohol plastičnijim. Također, za povećanje svojstava plastificiranja, u sastav polivinil alkohola dodaju se:

. glicerol,
. butilen glikol,
. fosforna kiselina.

U industrijskim razmjerima, ovaj prah se dobiva kao rezultat polimer-analognih reakcija. U njima sudjeluju i jednostavni i složeni spojevi polivinil etera. U praksi se ovaj proces događa zbog saponifikacije polivinil acetata u alkoholnom mediju. Također, PVA može reagirati s bazama i kiselinama koje se nalaze u vodi.

Postoji nekoliko vrsta polivinil alkohola, a dijele se na: potpuno hidrolizirane i djelomično hidrolizirane. Jedan od najpopularnijih brendova u tekstilnoj industriji je 16. brend. Polivinil alkohol 16 ima bijelu boju i proizvodi se u obliku granula. Koristi se tijekom obrade tkanina i kože.

PVA svojstva

Svojstva polivinil klorida vrlo su raznolika, budući da na njega može snažno utjecati vlažnost zraka. S povećanom vlagom, počinje gubiti gustoću. U normalnim klimatskim uvjetima ova tvar ima visoku elastičnost i čvrstoću. Ovaj alkohol je u stanju prenijeti adhezivna svojstva na sirovinu.

PVA također ima svojstva stvaranja filma, ali se u isto vrijeme ne može otopiti u kiselinama, alkalijama i otapalima. Ako voda dospije na suhi PVA prah, tada će se ovaj materijal potpuno otopiti u njemu.

Ljepilo na bazi polivinil alkohola karakterizira visoka gustoća i viskoznost. Koristi se u proizvodnji kontejnera, krojenju. Otporan je na benzin, ulja i kiseline.

Primjena PVA

Ovaj prah je uključen u proces proizvodnje drugih polimernih spojeva. Uz to dobivate:

. polivinil nitrat,
. polivinil acetal,
. polivinil acetatne disperzije.

U Aziji, PVA je uključen u proizvodnju tekstilnih vlakana i tkanina. Ako ovaj materijal razmotrimo s gledišta univerzalnosti, onda se koristi u gotovo svim sferama ljudske aktivnosti.

U području poljoprivrede, dodaje se u sastave sintetskih gnojiva, kvalitativno poboljšavaju sastav tla.

U metalurškom području, PVA se koristi za otvrdnjavanje čelika.

Polivinil alkohol je nezamjenjiva komponenta u proizvodnji građevinskih materijala. Pomaže u zaštiti premaza mnogih materijala.

Ovaj se materijal može naći u formulacijama parfema i kozmetike.

Otopina polivinil alkohola u sastavu ljepila pomaže pri lijepljenju raznih tkanina, kože, papira i drugih materijala. Koristi se za pričvršćivanje oznaka i naljepnica.

U zapadnim zemljama ova tvar je pronašla svoju primjenu čak iu području slikarstva. Uz njegovu pomoć provodi se konzervacija ikoničnih antičkih eksponata.
Proizvodnja polivinil alkohola pomaže liječnicima u obavljanju transfuzije krvi, fiksaciji prilikom uzimanja uzoraka.

PVA niske molekularne težine koristi se u procesu proizvodnje hrane. Uvodi se u formulacije proizvoda kao sredstvo za glaziranje. Prerađuju ribu, plodove mora, kobasice.

Također je vrijedno napomenuti da se ovaj prah uvodi u sastave:

. kapi za oči,
. sredstva za pranje kontaktnih leća,
. građevinska oprema,
. materijali za pakiranje topljivi u vodi,
. šamponi, gelovi i balzami.

Neki internetski izvori tvrde da se ranije polivinil alkohol mogao naći u bilo kojoj ljekarni. Trenutno je ovaj polimer zabranjen za upotrebu u prehrambenoj industriji na području Ruske Federacije. U svijetu se mogu označiti kao prehrambeni aditiv E1203.

Proizvođači i cijena

Glavni svjetski proizvođači polivinil alkohola su zemlje:

. Kina,
. Koreja,
. SAD.
. Japan,
. Španjolska.

U Ruskoj Federaciji ovaj materijal proizvode tvrtke:

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

Prosječna cijena za polivinil alkohol je 2,5-3,5 dolara. Pakiranje PVA vrši se u vrećama, težine od 20 kg. Ovaj materijal potrebno je skladištiti u suhim i dobro prozračenim prostorijama. Temperatura zraka treba biti na sobnoj temperaturi.

U skladištima s PVA strogo je zabranjena visoka vlažnost. Polivinil alkohol se može skladištiti u hrpama. Ako su ispunjeni svi zahtjevi za skladištenje ovog materijala, on može zadržati svoja svojstva na neodređeno vrijeme.

Vatrostalna boja nastaje miješanjem veziva, pigmenta i punila. Kao rezultat toga, pojavljuje se film koji ne samo da služi kao dobra zaštita od požara, već također obavlja dekorativne funkcije. Važna komponenta vatrostalne boje je polivinil alkohol.

Kako koristiti vatrostalnu boju

Postupak se sastoji u miješanju suhe mješavine s vezivom otpornim na temperaturu (na primjer, staklo tekuće konzistencije, čija je gustoća 1,3-1,4 g/cm3 i organosilikonska boja tipa VN-30). Ova radnja se odvija na samom mjestu lakiranja. Treba napomenuti da u svakom slučaju boja ostaje održiva nakon miješanja 6-12 sati.

Ova vrsta materijala prikladna je za bojanje raznih vrsta motora (npr. mlaznih motora), konstrukcija izmjenjivača topline, prigušivača automobila, razdjelnika, raznih vrsta cjevovoda, uređaja za grijanje prostora, kao i za peći raznih namjena.

Koje su prednosti dotične boje?

U svijetu postoji velik broj boja i boja s protupožarnom funkcijom. Ali vatrostalna boja se izdvaja od ostalih u smislu velikog broja prednosti:

Polivinil alkohol u bojama otpornim na vatru

Polivinil alkohol je polivinil alkohol najjednostavnijeg sastava, koji nastaje u procesu saponifikacije polivinil acetata u određenoj vrsti medija (alkalnom ili kiselom). U ovom slučaju, procesi razgradnje se odvijaju u malo potisnutom stupnju, pa se težina IIBC molekula praktički ne razlikuje od težine molekula polivinil acetata (20-100 tisuća).

Formula polivinil alkohola:

Valja napomenuti da se glavni industrijski proizvodi IIBC koriste za stvaranje vinola, vlakna sintetskog podrijetla. U procesu proizvodnje boja i lakova, polivinil alkohol djeluje kao zaštitni koloid, kao i element koji stvara film za boje na bazi vode. Potonji način primjene povezan je s prisutnošću određenih fizikalnih i mehaničkih karakteristika nevinilnih alkoholnih filmova u danom alkoholu, osim toga, postoji ovisnost o sposobnosti transformacije takvih filmova na trodimenzionalni način kao rezultat najvećeg prosperiteta aktivnih procesa hidroksilnih skupina polivinil alkohola u takvim reakcijama kao što su supstitucija, esterifikacija, oksidacija - oporavak, kao i stvaranje kompleksa.

Postupci pretvorbe polivinil alkohola:

Neviskozne otopine polivinil alkohola dobivaju se kao rezultat djelovanja s PVA, čija je težina molekula mala, a pH je 6-7 jedinica. U ovom slučaju, koncentracija takvih otopina određena je u rasponu od 10-13% (iznad 15%, razina viskoznosti postaje oštro viša). Ako postoji sadržaj acetatnih skupina sedimentne prirode< 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.

Ako se polivinilni alkohol oksidira kalijevim bromatom, permanganatom ili bikromatom (javljaju se i drugi oksidansi), dolazi do procesa razgradnje pri čemu se stvaraju nove skupine s udjelom kisika. Među njima su aldehid i karboksil, koji se nalaze na krajevima lanca. Sama struktura sadrži ketonske skupine.
Moguće je oblikovati trodimenzionalno prošivenu strukturu. To se događa kao rezultat dehidracije produkta razgradnje polivinil alkohola (oksidativna reakcija). Učinak je pojačan djelovanjem sumporne kiseline koja služi kao čestica koja uklanja vodu. Ovaj tip strukture postiže se stvaranjem poprečnih acetalnih ili esterskih tipova veza.
U procesu oksidacije polivinil alkohola u otopini vode uz pomoć derivata odvijaju se dvije metode transformacije (ovo ovisi o reakciji svojstvenoj mediju). Jedna od njih je da ioni organiziraju umrežavanje dodatne razine, uslijed čega u kombinaciji s hidroksilnim i ketonskim skupinama oksidiranog polivinil alkohola stvaraju spojeve složene prirode. Važno je napomenuti da je ova opcija poželjnija.

Tako su kao rezultat razmatranih transformacijskih procesa oblikovane i puštene u proizvodnju boje suhe konzistencije na vodenoj osnovi, kao i kit strukture za gradnju raznih objekata. Važno je znati da se polivinil alkohol može zamijeniti solvarom, a dikromat kromnim anhidridom.

Sam proces stvaranja boja suhe konzistencije sastoji se od pomicanja komponenti u kugličnom mlinu ili na klizačima. Materijali za slikanje se razrjeđuju vodom ili kiselinom (u razrijeđenom obliku). Ova se radnja izvodi nigdje drugdje nego na gradilištu. Nanose se standardnim metodama bez upotrebe kita na podloge s blago alkalnim ili neutralnim svojstvima. Među njima su cigla, beton ili zastarjela žbuka. Također se može nanositi na jako alkalne podloge, pod uvjetom da su premazane temeljnim premazom. Ova vrsta boje koristi se za premaze koji svoje funkcije obavljaju izravno u zatvorenom prostoru.

Stol. Podjela vrsta polivinil alkohola prema području primjene

Marka	Primjenjivost
	Kao pomoćna komponenta svjetlosno osjetljivih rješenja za kopiranje za izradu cinkografskih klišea za referentne tiskarske ploče i tiskane ploče
	Kao pomoćna komponenta rješenja osjetljivih na svjetlo za izradu višeslojnih tiskanih pločica parnim prešanjem i oplatama kroz rupe, za dvostrane tiskane pločice kombiniranom pozitivnom metodom
	Materijal za impregnaciju u proizvodnji trajnog prozirnog papira otpornog na ulje
6/1, 8/1, 16/1, 20/1	Vezivo za proizvodnju finih kalupnih prahova za keramiku i pijeska za jezgre za lijevanje
16/1, 18/11, 20/1	Za kalibriranje vlakana i pređe od prirodnih, umjetnih, sintetičkih vlakana Kao emulgator za pripremu emulzija u peroksidnom izbjeljivanju pamučnog konca za šivanje
6/1, 8/1, 11/2, 16/1, 20/1, 40/2	Za sintezu polivinil acetala kao emulgatora i stabilizatora u emulzijskoj polimerizaciji vinil acetata i drugih monomera
	Kao stabilizator u suspenzijskoj polimerizaciji stirena i u proizvodnji kopolimerne disperzije na bazi vinil acetata
6/1, 8/1, 11/2, 16/1, 5/9	U proizvodnji ljepila, u čistom obliku i pomiješana s punilom za lijepljenje kože, tkanine, papira, za lijepljenje etiketa
40/2 vrhunska ocjena	U proizvodnji polaroida
	Kao dodatak suspenziji krede

Stol. Polivinil alkohol - utjecaj na vrijednosti bjeline

Put	Stupanj polimerizacija	Stupanj hidroliza	Vrijeme zagrijavanja (min) i bjelina (%)
Put	-	-	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	-

Polivinil klorid - primjena u vatrootpornim bojama

PVC materijal se naširoko koristi u proizvodnji vatrootpornih boja, a kako bismo se u to uvjerili, bilo bi preporučljivo razmotriti glavne karakteristike polivinil klorida.

Bijeli prah - ovo je izgled PVC-a. Postoji klasifikacija dotičnog materijala.

Vrste PVC-a:

Plastificiran (prikladna je uporaba plastifikatora);
Nije plastificirano.

Kemijski sastav polivinil klorida uključuje tri glavne tvari: vodik, ugljik i klor. PVC je izuzetno otporan na mnoge kemikalije.

Ovaj element je izravno povezan sa skupinom polimera koji koriste ne samo ulje kao glavni proizvod proizvodnje. Sirovine u ovom slučaju mogu biti tvari poput etilena (43%), ekstrahirane iz nafte i klora (57%), koji se dobiva tijekom prerade kuhinjske soli.

Među područjima primjene polivinil klorida treba istaknuti mnoge točke:

Zaključno, važno je napomenuti da PVC ima široku primjenu u raznim industrijama: građevinarstvu, automobilskoj industriji, medicinskim materijalima i robe široke potrošnje. To govori da je PVC vrlo popularan u društvu i da s vremenom postaje gotovo neizostavan materijal.

srodni materijali

Ljudi su sve više zabrinuti zbog potrebe zaštite svojih domova, radnih i proizvodnih pogona itd. od paljenja. Zaštita materijala i konstrukcija od požara postala je vruća tema. Kupci sve ozbiljnije pristupaju provjeri upotrebe protupožarne zaštite u građevinskim konstrukcijama od raznih materijala pa čak i metala. Boje koje se koriste u građevinarstvu i koje su navodno “nezapaljive” testiraju se najtemeljitije. No, nažalost, većina građevinskih materijala otporna je na vatru samo na papiru. Zapravo je sve potpuno drugačije.

Prema proizvođačima HybridRED-a, može zaštititi vlakove i vagone podzemne željeznice od vatre i dima.

Finska tvrtka Finnester Coatings kaže da njen novi premaz može zaštititi vlakove i podzemne željeznice od požara i oštećenja od dima, čime ispunjava nove europske standarde zaštite od požara.

5 od 5

Polivinil alkohol (PVA) je umjetni čvrsti bijeli (rjeđe svijetložuti ili krem) polimer, koji ima oblik praha, pahuljica ili zrna. Kristalna komponenta tvari može doseći do 68%. Kemijska formula polivinil alkohola je sljedeća: [- CH 2 - CH (OH) -] n, gdje je n stupanj polimerizacije. Vrijednost n može doseći 5000, odnosno molekula polivinil alkohola može sadržavati do 5000 identičnih jedinica.

Ovaj toplinski otporni umjetni polimer prvi su put dobili njemački kemičari W. Hermann i W. Gonel reakcijom saponifikacije polivinil etera s kalijevim hidroksidom (KOH).

Ako se većina poznatih polimernih tvari dobiva polimerizacijom monomera, tada proces dobivanja polivinil alkohola ima temeljnu razliku: da bi se dobila ova tvar, potrebna je reakcija potpune ili djelomične hidrolize polivinil acetata, pri čemu se uklanja etil acetatna skupina.

Suvremena industrijska sinteza PVA odvija se različitim varijantama saponifikacije polivinil acetata u vodenom ili alkoholnom mediju, u prisutnosti kiselina ili lužina koje igraju ulogu katalizatora.

Godine 2002. dogodio se značajan događaj koji je omogućio ubrzanje i smanjenje troškova sinteze polivinil alkohola. Tim znanstvenika pod vodstvom A. A. Kuznetsova otkrio je i razvio metodu bez gela za dobivanje PVA.

Svojstva polivinil alkohola

Čisti polivinil alkohol je bez mirisa, okusa i neotrovan. Voda je njegovo jedino otapalo. Polivinil alkohol se ne otapa ni u jednom od organskih otapala. Posebno otporan na sva ulja, benzin, kerozin i druge ugljikovodike, kao i na razrijeđene lužine i kiseline.

PVA je higroskopan i uvijek sadrži oko 5% vode, što donekle plastificira tvar. Ali voda lako i brzo isparava. Stoga se kao plastifikatori za ovaj polimer koriste etilen glikol, butilen glikol, fosforna kiselina i glicerin. Najbolji plastifikator za PVA je glicerin.

Zbog svojih svojstava, polivinil alkohol se široko koristi u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, u medicini, u raznim granama narodnog gospodarstva.

Upotreba polivinil alkohola

Budući da je opisana tvar fiziološki neutralna, razumljiva je raširena uporaba polivinil alkohola u prehrambenoj i medicinskoj industriji. PVA se koristi kao dodatak hrani za stvaranje filma, zadržavanje vode i glaziranje, kojemu je dodijeljena međunarodna oznaka E1203. Zahvaljujući upotrebi PVA, u proizvodima koji su podvrgnuti različitim metodama obrade, moguće je održavati potrebnu količinu vlage. Također, polivinil alkohol je dio glazure, koja je prekrivena svježe smrznutom ribom i plodovima mora. E1203 je uključen u većinu vrsta školjki koje pokrivaju gotovu hranu i poluproizvode. Na primjer, kobasice i kobasice.

E1203 je službeno odobren za upotrebu u Ukrajini i zemljama EEZ. U Rusiji ovaj prehrambeni aditiv nije službeno zabranjen, ali ne postoji službeno dopuštenje za upotrebu polivinil alkohola u proizvodnji prehrambenih proizvoda.

Svojstva polivinil alkohola omogućuju njegovu široku primjenu kao materijal za proizvodnju medicinske opreme, instrumenata i aparata. U farmaceutskoj industriji, PVA se koristi u proizvodnji školjki i punila za razne tablete. Osim toga, polivinil alkohol se ponekad koristi u transfuziji krvi kao nadomjestak za plazmu. Nije neuobičajeno da se PVA koristi kao embolizirajuće sredstvo u liječenju onkoloških bolesti (u slučajevima kada je operacija kontraindicirana ili nije potrebna). Ovaj polimer otporan na toplinu također se koristi za proizvodnju posebnih vlakana koja se koriste za unutarnje kirurške šavove koji se apsorbiraju kroz određeno vrijeme. PVA je također uključen kao lubrikant u tekućine za kontaktne leće i kapi za oči. Često se ova tvar koristi u proizvodnji dječjih i ženskih higijenskih proizvoda, krema.

Upotreba PVA za proizvodnju polimernih filmova i vlakana je široko rasprostranjena. Za izradu crijeva otpornih na agresivne tekućine koristi se plastificirani polivinil alkohol.

Neke tehnologije bojanja tkanina također zahtijevaju upotrebu PVA.

Popularni članci

Gubitak težine možda nije brz proces. Glavna pogreška većine mršavljenja je to što žele postići nevjerojatne rezultate u nekoliko dana sjedenja na dijeti izgladnjivanja. Ali nakon svega, težina se nije dobila u nekoliko dana! Višak kilograma...

polivinil alkohol

Strukturna formula polivinil alkohola

polivinil alkohol(PVA, internacionalni PVOH, PVA ili PVAL) je umjetni termoplastični polimer topljiv u vodi. Sinteza PVA provodi se reakcijom alkalne/kisele hidrolize ili alkoholize polivinil estera. Glavna sirovina za proizvodnju PVA je polivinil acetat (PVA). Za razliku od većine polimera na bazi vinilnih monomera, PVA se ne može dobiti izravno iz odgovarajućeg monomera, vinilnog alkohola (VA). Neke reakcije za koje bi se očekivalo da će proizvesti monomerni BC, kao što je dodavanje vode acetilenu, hidroliza monokloroetilena, reakcija etilen monoklorohidrina s NaOH, ne dovode do stvaranja vinil alkohola, već acetaldehida. Acetaldehid i VS su keto i enolni tautomerni oblici istog spoja, od kojih je keto oblik (acetaldehid) mnogo stabilniji, pa je sinteza PVA iz monomera nemoguća:

Keto-enolni tautomerizam vinil alkohola

Priča

Polivinil alkohol su 1924. godine prvi dobili kemičari Herman (Willi Herrmann) i Gonel (Wolfram Haehnel) reakcijom saponifikacije kada je otopina polivinil etera saponificirana stehiometrijskom količinom kalijevog hidroksida KOH. Istraživanja u području dobivanja PVA početkom prošlog stoljeća proveli su znanstvenici Gonel, Hermann (Hermmann) i Herbert Berg (Berg). Klasična metoda saponifikacije provedena je u mediju u apsolutnom (osušenom) etilnom alkoholu u omjeru 0,8 mol saponificirajućeg sredstva na 1,0 mol PVA, pri čemu je došlo do gotovo potpune saponifikacije PVA. Utvrđeno je da se polivinil alkohol može dobiti reakcijom transesterifikacije polivinil acetata (PVA) u prisutnosti katalitičkih količina lužine. Ova reakcija je klasičan primjer analogne transformacije polimera. Tijekom 80 godina istraživanja nakupljena je prilično velika količina eksperimentalnog materijala o problemu dobivanja PVA. Detaljan pregled literature o PVA predstavljen je u monografijama S. N. Ushakova (1960.), A. Fincha (1973., 1992.), M. E. Rosenberga (1983.) i T. Sakurada (1985.).

Sinteza i proizvodnja

Trenutačno se industrijska sinteza PVA provodi transformacijama analognim polimerima, posebice upotrebom polivinilnih etera i polivinilnih etera, poput PVA, kao početnih polimera. Glavne metode dobivanja PVA uključuju različite varijante saponifikacije PVA u alkoholnom mediju ili u vodi u prisutnosti baza i kiselina. Ovisno o korištenom mediju i vrsti katalizatora, procesi PVA saponifikacije mogu se prikazati sljedećom općom shemom:

Opće metode za proizvodnju polivinil alkohola

Gore navedene sheme reakcija mogu se podijeliti u tri skupine: alkoholiza (1), alkalna ili kisela hidroliza (2.3) i aminoliza (4.5). Sinteza PVA reakcijom kondenzacije polialdola iz acetaldehida do sada je rezultirala proizvodnjom polimera niske molekulske mase. Iz cijelog niza literaturnih podataka posvećenih razvoju metoda za sintezu PVA, može se izdvojiti pet glavnih područja:

Alkoholiza polivinil estera u mediju osušenih nižih alifatskih alkohola (C1-C3), posebno metanola, u prisutnosti hidroksida alkalijskih metala. Proces alkalne alkoholize prati geliranje.
Alkoholiza u prisutnosti kiselina. Broj prijavljenih radova za ovu metodu mnogo je manji nego za alkalnu saponifikaciju. Proces kiselinske alkoholize, kao iu slučaju saponifikacije PVA reakcijskim mehanizmom alkalne alkoholize, prati geliranje.
Alkalna alkoholiza i hidroliza u smjesi nižih alifatskih alkohola s drugim otapalima (dioksanom, vodom, acetonom, benzinom ili esterima). Kada se koriste smjese čija je komponenta voda, u gotovo svim slučajevima njezina koncentracija ne prelazi 10%, a saponifikacija je popraćena stvaranjem gela.
Dobivanje PVA mehanizmom reakcije hidrolize u prisutnosti kiselih ili alkalnih sredstava, pri čemu voda djeluje kao reakcijski medij.
Razvoj posebnog hardverskog dizajna koji omogućuje rješavanje tehnoloških problema povezanih s geliranjem u procesu PVA saponifikacije.

Glavni i glavni nedostatak korištenih tehnologija je stvaranje tvrdog gela u punom volumenu reakcijskog aparata kada se postigne konverzija od oko 50% i nepotpuni stupanj hidrolize PVA. Tehnološko rješenje ovog problema leži u razrjeđivanju reakcijskog sustava ili korištenju protočne sheme za proizvodnju PVA, povećanju vremena sinteze i zagrijavanju. Međutim, to dovodi do povećane potrošnje otapala i, sukladno tome, potrebe za njegovom regeneracijom nakon sinteze, a zagrijavanje u prisutnosti saponifikatora dovodi do razaranja polimera. Drugi način je korištenje posebno dizajniranih mješalica (opremljenih oštricama) za usitnjavanje gela, međutim, ova upotreba posebnih reaktora ili mješalica povećava cijenu PVA. Dodatno, gore navedene metode se koriste za dobivanje širokog spektra kopolimera polivinil acetat-polivinil alkohol.

Alkalni alkohol iz vinil estera

Najčešća je alkoholiza vinilnih estera u mediju osušenih nižih alifatskih alkohola (C1-C3), posebice metanola, u prisutnosti hidroksida alkalijskih metala. Kao alkalna sredstva najviše se koriste natrijev i kalijev hidroksid, metilat, etilat i propilat. Vjeruje se da je preduvjet za provođenje alkoholize temeljito sušenje alkohola.

Mehanizam alkalne alkoholize polivinil acetata

Procesi alkoholize mogu se podijeliti na temelju homogenosti (dodavanje lužine u homogenu otopinu PVA) ili heterogenosti (dodavanje lužine u disperziju PVA) početnog sustava. Proces alkalne alkoholize prati geliranje. Poznata je metoda saponifikacije PVA vodenih disperzija s vodenim otopinama lužina, koja se može provesti u jednoj fazi. Alkalna hidroliza disperzije PVA s molekularnom težinom od 1·10 6 - 2·10 6 u ovom slučaju se provodi na temperaturi od 0 - 20°C tijekom 2 - 5 sati.

Alkalna alkoholiza u bezalkoholnim medijima

Zbog činjenice da geliranje otežava proces PVA saponifikacije, pokušalo se riješiti ovaj problem promjenom uvjeta procesa. Dakle, kako bi se smanjila gustoća gelaste mase, u reakcijski medij se uvodi sljedeće: "... organski spoj koji ima niži termodinamički afinitet za PVA u usporedbi s metanolom" . Esteri polihidričnih alkohola i masnih kiselina, metil acetat (MeAc), alifatski ugljikovodici predloženi su kao taložnici za BC i VA kopolimere. Uvođenje do 40% metil acetata u reakcijski medij omogućuje smanjenje stupnja saponifikacije PVA u vrijeme faznog prijelaza sa 60% na 35%. Smanjenje viskoznosti reakcijske mase u trenutku geliranja može se postići i uvođenjem tenzida, npr.: OP-7, OP-10 ili proksanola. U literaturi postoje podaci da se kao reakcijski medij mogu koristiti ne samo alkoholi, već i smjese s dioksanom i tetrahidrofuranom (THF), koji su dobra otapala za polivinil estere. U radu je opisan proces saponifikacije koji omogućuje dobivanje PVA visoke molekulske mase s niskim udjelom rezidualnih acetatnih skupina uz korištenje THF kao medija. Ovaj izum je primijenjen na saponifikaciju polivinil pivalata kako bi se dobio sindiotaktički PVA. U ovom slučaju, primjeri ne daju indikacije o mogućoj saponifikaciji PVA. Postoje indikacije za korištenje dioksana kao reakcijskog medija.

Saponifikacija mehanizmom aminolize

Potrebno je istaknuti rad ruskih istraživača, posebno S. N. Ushakova i njegovih kolega, koji su posvećeni razvoju novih metoda za dobivanje PVA. Predlaže se metoda saponifikacije PVA u mediju monoetanolamina, etanola ili smjese etanol-monoetanolamin pod djelovanjem monoetanolamina koji se koristi kao saponifikator. PVA dobiven ovom metodom sadrži manje od 1% zaostalih acetatnih skupina i dobiva se u obliku finog praha. Slično, prijava predlaže provođenje heterogene saponifikacije zrnatog PVA u metanolu pod djelovanjem smjese mono-, di-, trietanolamina ili amonijaka kako bi se dobila disperzija PVA.

Kiseli alkohol iz vinil estera

PVA i drugi polivinil esteri mogu se saponificirati mehanizmom alkoholize u prisutnosti kiselina.

Mehanizam kiselinske alkoholize polivinil acetata

Najraširenije kiseline su sumporna, klorovodična i perklorna. Međutim, kada se sumporna kiselina koristi kao katalizator, dio hidroksilnih skupina PVA se esterificira sumpornom kiselinom u sulfatni ester, što je uzrok toplinske nestabilnosti PVA. Upotreba klorovodične kiseline obično rezultira obojenim PVA. Perklorna kiselina ne stvara estere s PVA u uvjetima saponifikacije, ali je njezina uporaba otežana zbog nestabilnosti i sklonosti eksplozivnom raspadanju. Kiselinska saponifikacija PVA provodi se u otopini alkohola (metil ili etil alkohol). Koriste se i 96% etilni alkohol i bezvodni etilni ili metilni alkohol, treba napomenuti da se prednost daje metanolu. "Kiselinska" saponifikacija PVA također se može provesti u vodenom mediju bez dodatka organskog otapala.

Razvoj posebne instrumentacije za procese saponifikacije

Kao što je gore navedeno, geliranje tijekom sinteze PVA stvara ozbiljne tehnološke probleme povezane s miješanjem i izolacijom polimera. Kako bi se riješio ovaj problem, predlaže se provesti proces saponifikacije u reaktorima opremljenim mješalicama posebnog dizajna ili u ekstruderima na 20-250C. Saponifikacija u takvim reaktorima provodi se prema jednoj shemi: alkoholiza zrnatog PVA u alkoholnoj otopini saponificirajućeg sredstva. Patenti koji su u postupku razlikuju se po modifikaciji aparata i po tome što se tijekom saponifikacije mijenjaju broj okretaja mješalice/puža, geometrija reaktora i mješalica/vijka. U svim slučajevima, autori navode da je PVA dobiven ovom tehnologijom bijeli prah s niskim sadržajem zaostalih acetatnih skupina. Međutim, treba napomenuti da se geliranje tijekom saponifikacije ne može isključiti niti jednim uređajem za miješanje. Većina metoda za dobivanje PVA je periodična, međutim, postoji dovoljan broj patenata posvećenih kontinuiranoj tehnologiji saponifikacije PVA. Jedna od tih tehnologija razvijena je u NPO Plastpolimer (St. Petersburg).

Tehnologija proizvodnje PVA u sustavu metanol-benzin

Kako bi se riješile tehnološke poteškoće povezane s geliranjem u srednjim fazama saponifikacije PVA, predložen je pristup koji uključuje uvođenje benzina kao sredstva za taloženje u reakcijski sustav. Prilikom dodavanja benzina u metanolnu otopinu PVA, koja obično sadrži do 1% tež. vode, nastaje heterogeni sustav. Ovisno o količini benzina dodanog u kupku za saponifikaciju, reakcija alkalne alkoholize PVA može započeti u homogenom ili heterogenom sustavu. Uvođenjem više od 30% benzina po težini cjelokupne tekuće faze u metanolnu otopinu PVA nastaje nestabilna emulzija. S povećanjem udjela benzina u saponifikacijskoj kupelji smanjuje se trajanje reakcije prije početka geliranja i smanjuje se stupanj saponifikacije oslobođenog polimera. Povećanje udjela benzina do 45% tež. dovodi do stvaranja grubog praha. Kada se u saponifikacijsku kupelj uvede benzin, povećava se brzina reakcije PVA alkalne alkoholize, posebno nakon odvajanja otopine u dvije faze koje se ne miješaju. Prema autorima, ubrzanje reakcije može biti uzrokovano smanjenjem stupnja solvatacije PVA acetatnih skupina metanolom u prisutnosti benzina. Metoda PVA saponifikacije koju su predložili autori daje prednost u tehnologiji dobivanja polimera (osobito u fazi sušenja) koji sadrži više od 25% (mol.) acetatnih skupina, kao i kopolimere niske molekularne težine BC i BA. Leži u činjenici da je u fazi sušenja tekuća faza obogaćena benzinom, a čestice kopolimera nalaze se u taložnom mediju, što sprječava lijepljenje čestica i dovodi do stvaranja slobodno protočnih prahova.

Alternativni načini dobivanja PVA

Obećavajući i obećavajući način dobivanja PVA može biti razvoj dobivanja PVA iz VS. Međutim, trenutni stupanj razvoja znanosti i tehnologije ne dopušta pomicanje ravnoteže prema stvaranju VS u paru VS-acetaldehid. Stoga se riječ "alternativa" koristi u kontekstu razvoja metode koja smanjuje ili uklanja nedostatke prethodnih sintetskih metoda. Od 1924. do 2002. izumljeno je i primijenjeno mnogo različitih metoda za dobivanje PVA, ali glavni netopljivi i glavni nedostatak procesa bilo je geliranje u fazi saponifikacije. Upravo taj nedostatak dovodi do potrebe za razvojem novog dizajna hardvera ili primjenom raznih tehnoloških inovacija. O rješenju problema geliranja raspravljalo se gore.

Metoda proizvodnje polivinil alkohola bez gela

2002. godine u znanstvenoj skupini Instituta za sintetske polimerne materijale. Enikolopov (ISPM RAS, Moskva) pod vodstvom Viktora Viktoroviča Bojka razvio je i patentirao novu, visoko učinkovitu metodu PVA saponifikacije. Značajke ove metode su:

Visoke performanse
Niski troškovi energije
Kratko vrijeme sinteze
Bez želiranja
Mogućnost provođenja procesa u visoko koncentriranim sustavima
Prvi put su dobiveni amorfni uzorci PVA sa stupnjem kristalnosti ne većim od 5%.
Metoda je prikladna za saponifikaciju PVA visoke molekulske mase bez oštrog smanjenja molekularne težine polimera

Metoda koju je otkrio V. V. Boyko temelji se na analizi faznih dijagrama za početni, srednji i konačni proizvod u sustavu "Alkohol-voda". Na temelju faznih dijagrama (sličnih onima za saponifikaciju u sustavu benzin-metanol) odabrani su uvjeti za sintezu ne samo u načinu bez gela (dobivanje komercijalnog polimera u obliku praha), već iu potpuno homogen način (dobivanje gotove otopine za predenje). Glavna razlika ovog procesa je sinteza u području spinodalne razgradnje (klasične metode temelje se na sintezi u području binodalne razgradnje). U ovom načinu, brzina rasta formiranih čestica nove polimerne faze premašuje brzinu stvaranja novih čestica, što zauzvrat dovodi do stvaranja u reakcijskom volumenu neprostorne mreže s čvorovima u česticama (kristalizacija središta), ali pojedinačne čestice. Otapalo korišteno u sintezi također služi kao plastifikator za dobiveni PVA. Stupanj kristalnosti takvog PVA može umjetno varirati od 5 do 75%. Ova metoda je svakako nova i revolucionarna.

Struktura i svojstva

Kemijska struktura

Zbog činjenice da se početni polimer (polivinil acetat) za proizvodnju polivinil alkohola dobiva reakcijom polimerizacije od glave do repa, dobiveni PVA ima sličnu strukturu. Ukupan broj monomernih jedinica head-to-head je na razini 1-2% i potpuno ovisi o njihovom sadržaju u konačnom polivinil acetatu. Glava-to-head poveznice igraju značajnu ulogu u fizičkim svojstvima polimera kao i njegovoj topivosti u vodi. U pravilu, PVA je malo razgranati polimer. Grananje je posljedica reakcije prijenosa lanca u fazi dobivanja polivinil acetata. Centri za grananje su najslabije točke polimernog lanca i preko njih se lanac prekida tijekom reakcije saponifikacije i kao posljedica toga dolazi do smanjenja molekularne težine polimera. Stupanj polimerizacije PVA je 500-2500 i ne podudara se sa stupnjem polimerizacije izvornog PVA.

Stupanj hidrolize PVA ovisi o njegovoj budućoj primjeni i kreće se u rasponu od 70 - 100 mol%. Ovisno o uvjetima i vrsti djelomične saponifikacije, zaostale acetatne skupine mogu biti nasumično raspoređene duž polimernog lanca ili u blokovima. Raspodjela zaostalih acetatnih skupina utječe na važna svojstva polimera kao što su talište, površinska napetost vodenih otopina ili zaštitnih koloida i temperatura staklastog prijelaza.

Polivinil alkohol dobiven iz polivinil acetata je taktički polimer. Kristaličnost PVA je posljedica prisutnosti velikog broja hidroksilnih skupina u polimeru. Na kristalnost polimera također utječu pretpovijest polimera, grananje, stupanj hidrolize i vrsta raspodjele zaostalih acetatnih skupina. Što je veći stupanj hidrolize, veća je kristalnost PVA uzorka. Kada se potpuno saponificirani proizvod termički obradi, njegova kristalnost se povećava i dovodi do smanjenja njegove topljivosti u vodi. Što je veći broj rezidualnih acetatnih skupina u PVA, to je manje formiranje kristalnih zona. Izuzetak za topljivost je PVA dobiven metodom Boyko V.V. Zbog niske početne kristalnosti, polimer je (bez obzira na molekulsku masu) odlično topiv u vodi.

Fizička svojstva

Polivinil alkohol je odličan polimer za emulgiranje, lijepljenje i stvaranje filma. Ima visoku vlačnu čvrstoću i fleksibilnost. Ova svojstva ovise o vlažnosti zraka, budući da polimer apsorbira vlagu. Voda djeluje kao plastifikator na polimer. Uz visoku vlažnost, PVA smanjuje vlačnu čvrstoću, ali povećava elastičnost. Talište je u području od 230 °C (pod dušikom), a temperatura staklastog prijelaza je 85 °C za potpuno hidrolizirani oblik. Na zraku pri 220 °C PVA se nepovratno razgrađuje uz oslobađanje CO, CO 2 , octene kiseline i promjenu boje polimera iz bijele u tamnosmeđu. Temperatura staklenog prijelaza i talište ovise o molekulskoj težini polimera i njegovoj taktičnosti. Stoga, za sindiotaktički PVA, temperatura taljenja leži u području od 280 °C, a temperatura staklastog prijelaza za PVA-PVA kopolimer s jediničnim sadržajem PVA od 50 mol % je ispod 20 °C. Amorfni PVA dobiven metodom V. V. Boyko nema karakteristično endotermno područje odgovorno za taljenje kristalne faze, međutim, njegova toplinska razgradnja je identična PVA dobivenom klasičnom metodom.

Kemijska svojstva

Polivinil alkohol je stabilan na ulja, masti i organska otapala.

Primjena

Zgušnjivač i ljepljivi materijal u šamponima, ljepilima, lateksu
Zaštitni sloj za CO 2 u PET (polietilen tereftalat) bocama
Sastavni dio higijenskih proizvoda za žene i njegu djece
Sredstvo za stvaranje zaštitnog sloja za previjanje u proizvodnji umjetnih vlakana
U prehrambenoj industriji kao emulgator
Vodotopivi filmovi u procesu proizvodnje ambalažnog materijala
Imobilizacija stanica i enzima u mikrobiologiji
Proizvodnja polivinil butirala
U otopinama za kapi za oči i kontaktne leće kao lubrikant
U nekirurškom liječenju onkoloških bolesti - kao embolizirajuće sredstvo
Kao surfaktant za dobivanje inkapsuliranih nanočestica

Robne marke polivinilnog alkohola Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® i Polyviol®.

Izvori

Ushakov S.N. "Polivinil alkohol i njegovi derivati" M.-L.; Izdavačka kuća Akademije znanosti SSSR-a, 1960., v.1,2.
"Polivinil alkohol, svojstva i primjena" // J. Wiley: London - NY - Sydney - Toronto, 1973.
Rozenberg M. E. "Polimeri na bazi polivinil acetata" - L.; Lenjingradska podružnica kemije, 1983.
Finch C.A. "Polyvinyl Alcohol - Developments", Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
Auth. potvrda SSSR 267901
Auth. potvrda SSSR 211091
Auth. potvrda SSSR 711045
Pogladiti. USA 6162864, 2000 Polivinil alkohol
Ovjera SSSR 141302
Ovjera SSSR 143552
Pogladiti. US 2513488, 1950 Metanoliza polivinil estera
Pogladiti. Francuska 951160, 1949
Pogladiti. US 2668810, 1951. Postupak za saponifikaciju polivinil estera
Pogladiti. Njemačka 3000750, 1986.
Pogladiti. Njemačka 19602901, 1997.
Pogladiti. US 3072624, 1959. Postupak saponifikacije za pripremu polivinil alkohola
Lee S., Sakurada I., “Die responseskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 sv. 184A, str. 268
"Enciklopedija polimera" - M.; Sovjetska enciklopedija, 1972. v.1-3.
Linderman M. "Polimerizacija vinilnih monomera" - M.; Kemija, 1973.
Autorska potvrda Rusije RU12265617
Autorska potvrda Rusije RU22234518
Autorska potvrda Rusije RU32205191
Bojko Viktor Viktorovič Sinteza polivinil alkohola u vodeno-alkoholnom mediju: Dis. ... kand. kem. Znanosti: 02.00.06: Moskva, 2004. 112 str. RSL OD, 61:04-2/321

Polivinil alkohol je sintetski umjetni termoplastični polimer koji je topiv u vodi. Sinteza spoja je reakcija izmjene alkoholize ili alkalne hidrolize.

Polimer su prvi put dobili kemičari Gonel i Hermann 1924. godine reakcijom saponifikacije otopine polivinil etera s kalijevim hidroksidom. Do danas se sinteza polivinil alkohola provodi polimer-analognim transformacijama upotrebom polivinil etera i polivinil etera kao početnog materijala. Glavne metode proizvodnje su različite varijante saponifikacije u vodenom ili alkoholnom mediju uz prisutnost kiselina i baza.

Godine 2002. u Moskvi je pod vodstvom Kuznjecova otkrivena metoda dobivanja alkohola bez gela, koja ima nekoliko prednosti u odnosu na druge metode, kao što su visoka produktivnost, niska cijena i kratkotrajna sinteza.

Jedno od svojstava polivinil alkohola je stabilnost na masti, ulja, organska otapala. Također, polimer se smatra izvrsnim ljepilom, emulgatorom i sredstvom za stvaranje filma. Sljedeće svojstvo je visok stupanj vlačne čvrstoće i fleksibilnosti koji ovise o razini vlage u zraku. Voda djeluje kao plastifikator na spoj. U uvjetima visoke vlažnosti alkohol gubi vlačnu čvrstoću, ali mu raste elastičnost.

Područja upotrebe

Polivinil alkohol djeluje kao sirovina za proizvodnju drugih polimera:

polivinil acetal - dobiven interakcijom aldehida i alkohola;
polivinil nitrat je ester alkohola i dušične kiseline.

Sredstvo je našlo svoju primjenu kao modifikator i zgušnjivač u polivinil acetatnim ljepilima. U Kini se spoj koristi kao zaštitni koloid za proizvodnju polivinil acetatnih disperzija, kao i kao stabilizator za polimerizaciju emulzije. U području tekstilne proizvodnje, polimer se koristi tijekom proizvodnje vlakana.

Ostale primjene:

ljepilo i zgušnjivač u ljepilima, šamponima, lateksu;
komponenta proizvoda za njegu djece i žena;
djeluje kao sloj barijere za ugljični dioksid u PET bocama;
kao emulgator u prehrambenoj industriji;
komponenta za stvaranje zaštitnog sloja tijekom proizvodnje umjetnih vlakana;
u filmovima topivim u vodi tijekom proizvodnje materijala za pakiranje;
u proizvodnji polivinil butirala;
u mikrobiologiji u imobilizaciji enzima i stanica;
kao surfaktant za stvaranje inkapsuliranih nanočestica;
u otopinama za kontaktne leće i kapima za oči kao lubrikant;
u papirnoj presvlaci za košuljice;
kao vlakno za armiranje u betonu;
kao sredstvo za embolizaciju u medicinskim slučajevima;
kao fiksativ za prikupljanje uzoraka;
kao vodotopivi film za pakiranje deterdženta za rublje u tabletama za otapanje.

U prehrambenoj industriji polimer se koristi kao sredstvo za glaziranje i komponenta koja veže vodu. Alkohol se nalazi u smjesama za glaziranje plodova mora i ribe, filmovima i premazima za površinsku obradu sireva i kobasica.

Utjecaj na osobu

Kao što je utvrđeno, prehrambeni aditiv pod brojem E1203 ne može imati negativan učinak na ljudsko tijelo. Tvar je dopuštena na području Ukrajine i zemalja Europske unije, ali je zabranjena u Rusiji.

Popularni članci Pročitajte više članaka

02.12.2013