Acasă Designer Proprietăți și aplicații ale alcoolului polivinilic. E1203 Alcool polivinilic Farmacopeea alcoolului polivinilic

Proprietăți și aplicații ale alcoolului polivinilic. E1203 Alcool polivinilic Farmacopeea alcoolului polivinilic

Alcool polivinilic este un polimer sintetic solubil în apă și în același timp termoplastic. Această substanță este sintetizată datorită reacției de schimb de alcooliză și hidroliză alcalină. Alcoolul polivinilic a fost descoperit pentru prima dată în 1924. Substanța a fost creată de chimiștii germani Wolfram Gonel și Willy Hermann.

Alcool polivinilic: preparat

Spre deosebire de mulți polimeri vinilici, această substanță nu se formează ca urmare a polimerizării componentelor corespunzătoare. Monomerul acestui produs apare numai ca formă tautomeră a acetaldehidelor. Alcoolul polivinilic se obține prin hidroliza completă sau parțială a unei substanțe precum acetatul de polivinil. Această metodă îndepărtează grupările de acetat de etil din alcoolul final.

În ceea ce privește producția industrială de produse din polivinil, există mai multe metode. În acest caz, saponificarea substanței are loc într-un mediu alcoolic sau într-un mediu apos în prezența bazelor și acizilor.

Sub conducerea lui A. A. Kuznetsov, mai mult mod eficient primirea produsului. În acest caz, a fost produs folosind o metodă fără gel. Această metodă are multe avantaje față de cele anterioare. În primul rând, ar trebui să evidențiem costul relativ scăzut, sinteza pe termen scurt și productivitatea ridicată.

Ce proprietăți are substanța?

Alcoolul polivinilic este utilizat pe scară largă în multe domenii. Acest lucru poate fi explicat prin proprietățile sale de bază. Această substanță are proprietăți adezive, emulsionante și filmogene.

În plus, PVA (alcool polivinilic) tolerează perfect efectele solvenților, grăsimilor și uleiurilor. Substanța este inodoră și complet netoxică. Polimerul are rezistență ridicată la tracțiune și flexibilitate. Este de remarcat faptul că alcoolul polivinilic conține mult oxigen.

Cu toate acestea, merită luat în considerare faptul că aceste proprietăți ale produsului depind direct de mai mulți factori, inclusiv de umiditate. La crestere acest indicator substanta incepe sa absoarba apa. De asemenea, acționează asupra polimerului ca plastifiant. Ca urmare, alcoolul polivinilic își pierde rezistența. În unele cazuri, substanța se dezintegrează complet și apoi se dizolvă în apă.

Proprietăți de bază

Ce fel de substanță este aceasta - alcoolul polivinilic? Aplicația sa este destul de largă. Deci, ce trebuie să știți despre produs:

Formula moleculară - C 2 H 4 O x.
Temperatura la care fierbe substanța: 228°C.
Densitate - 1,19 - 1,31 g/cm3.
Temperatura la care se topește substanța este de 200°C.

Utilizarea substanțelor pentru producerea polimerilor

Cel mai adesea, alcoolul polivinilic este utilizat pentru a produce alți polimeri, de exemplu:

Polivinil acetal. Această substanță se formează ca urmare a interacțiunii alcoolului polivinilic cu aldehidele.
Nitratul de polivinil este un ester al alcoolului polivinilic și al acidului azotic.

La ce se foloseste si unde?

Datorită proprietăților sale, alcoolul polivinilic este folosit ca modificator și agent de îngroșare în adezivii din acetat de polivinil. În China, această substanță este utilizată ca stabilizator pentru polimerizarea în emulsie și, de asemenea, ca coloid protector în producerea dispersiei de acetat de polivinil.

Produsul este adesea folosit în industria textilă. În Coreea de Nord și Japonia, alcoolul polivinilic este utilizat pe scară largă în producția de fibre.

În ce industrii este utilizată substanța?

Alcoolul polivinilic a fost folosit de mult timp în domenii și industrii complet diferite. Este realizat din:

Acoperire din hârtie pentru căptușeală.
Strat de barieră în recipiente de polietilen tereftalat pentru dioxid de carbon.
Film solubil în apă pentru producerea de pulberi de spălat în capsule speciale.
Lubrifiant pentru lentile de contact dure, se adaugă și picăturilor pentru ochi.
Fixativ necesar pentru recoltarea probei.
Fibre pentru elementele de armare din mortar de beton.
Agent de embolizare în timpul procedurilor medicale.
Un agent adeziv și un agent de îngroșare în producția de toate tipurile de șampoane, precum și latex.
Emulgator în multe industrii industria alimentară.
Agent embolic pentru tratamentul cancerului fără intervenție chirurgicală.

Industria medicala si alimentara

Alcoolul polivinilic este o substanță neutră din punct de vedere fiziologic. De aceea este adesea folosit nu numai în domeniul medical, ci și în industria alimentară. În mod obișnuit, acest produs este utilizat ca aditiv pentru geamuri, reține umiditatea și formează peliculă. I s-a dat numele internațional - E1203.

Datorită alcoolului polivinilic, după diferite tratamente este posibilă reținerea umidității în produse în cantitatea necesară. Este demn de remarcat faptul că aditivul E1203 este adesea folosit pentru a face glazuri care acoperă multe produse din fructe de mare.

Este o pulbere albă (mai rar galben deschis sau crem), inodoră și fără gust. Este un polimer termoplastic solid artificial. Este foarte solubil în apă, solubil în glicoli alifatici, glicerină, soluții apoase de uree, dimetilformamidă, dimetil sulfoxid. Rezistent la majoritatea solvenților organici universali, uleiuri, benzină, kerosen și alte hidrocarburi, acizi diluați și soluții alcaline. Non-toxic.
Alcoolul polivinilic este higroscopic și conține întotdeauna aproximativ 5% apă, care plastifiază substanța într-o oarecare măsură. Dar apa se evaporă ușor și rapid. Prin urmare, etilenglicolul, butilenglicolul, acidul fosforic și glicerina sunt utilizați ca plastifianți pentru acest polimer.
Densitate - 1,3 g/cm³. Punct de topire 225°C, temperatura de descompunere 230°C.

Formula chimică: (C 2 H 4 O) x, unde x este gradul de polimerizare.

În prezent, sinteza industrială a alcoolului polivinilic este realizată prin transformări analoge polimerului, în special, utilizând eteri polivinilici și eteri polivinilici, cum ar fi acetatul de polivinil (PVA), ca polimeri de pornire. Principalele metode de preparare includ diferite opțiuni de saponificare a PVA în alcooli sau în apă în prezența bazelor și acizilor.

Utilizarea alcoolului polivinilic.
Alcoolul polivinilic este un polimer excelent emulsionant, adeziv și filmogen. Are rezistență ridicată la tracțiune și flexibilitate. Aceste proprietăți depind de umiditatea aerului, deoarece polimerul absoarbe umiditatea. Apa acționează asupra polimerului ca plastifiant. La umiditate ridicată, rezistența la tracțiune a PVA scade, dar elasticitatea acestuia crește.

Alcoolul polivinilic (PVA) este utilizat pe scară largă în multe industrii:
ÎN industria chimică este folosit pentru a produce fibre de alcool polivinilic și filme polimerice, este, de asemenea, utilizat ca stabilizator în polimerizarea apoasă a acetatului de vinil și este o componentă importantă (agent adeziv și agent de îngroșare) în producția de adezivi și latexuri. Acționează ca materie primă pentru producerea altor polimeri: acetal de polivinil și nitrat de polivinil.
În sectorul agricol, este folosit ca îngrășământ sintetic care îmbunătățește fertilitatea solului.
În metalurgie - pentru călirea oțelului.
În industria parfumeriei și cosmeticelor - ca componentă pentru produsele de îngrijire a copiilor și pentru femei.
În construcții, PVA este utilizat ca strat de protecție. materiale de constructii si ca fibra pentru armarea in beton.
În industria hârtiei, textilelor și articolelor din piele, alcoolul polivinilic este utilizat pentru lipirea resturilor de țesătură, piele, hârtie și carton, lipirea etichetelor și etichetelor produselor etc.
În industria de fabricare a instrumentelor - pentru producerea de clișee ciclografice și diverse plăci de circuite imprimate.
În microbiologie - pentru imobilizarea enzimelor și celulelor.
În Occident, PVA a devenit larg răspândit în conservarea picturilor monumentale încă din anii 1950. În țara noastră, PVA este utilizat în principal pentru etanșarea preventivă și ca componentă a grundurilor de restaurare.

În medicină, alcoolul polivinilic este utilizat ca înlocuitor de plasmă pentru transfuzii de sânge, ca agent de embolizare în proceduri medicale, ca fixator pentru recoltarea probelor etc.). Alcoolul polivinilic cu greutate moleculară mică, purificat cu grijă de impurități, este utilizat pentru a face medicamentul „iodinol”.

Grade speciale de alcool polivinilic cu greutate moleculară mică sunt utilizate în industria alimentară (aditiv alimentar E1203) ca agent de glazură și componentă care leagă apa. Alcoolul poate fi găsit în compuși pentru glazurarea fructelor de mare și a peștelui, folii și acoperiri pentru tratarea suprafeței brânzeturilor și cârnaților.

Marii producători de alcool polivinilic îl produc sub forma mai multor produse etichetate care diferă în compoziție și unele caracteristici fizice și chimice.

Caracteristicile fizico-chimice ale alcoolului polivinilic:* - Soluție apoasă 4% la 20°C.

Cerințe de securitate.
Nu este o substanță periculoasă conform Legii sau reglementărilor privind substanțele chimice substanțe periculoase, sau recomandările UE 67/548/CE și, de asemenea, 1999/45/CE.

Ambalare, transport si depozitare.
Alcoolul polivinilic este ambalat în pungi de hârtie cu o greutate de 20 kg.
Alcoolul polivinilic în ambalajul său original poate fi depozitat în încăperi închise, uscate, la temperatura camerei, aproape la nesfârșit.

Consumabile Plasma Company® LLC produse chimice dintr-un depozit din Harkov la timp și la prețuri accesibile, în condiții favorabile pentru dvs.

Alcool polivinilic

Formula structurală a alcoolului polivinilic

Alcool polivinilic(PVA, PVOH internațional, PVA sau PVAL) este un polimer termoplastic artificial, solubil în apă. Sinteza PVA este realizată prin reacția de hidroliză alcalină/acidă sau de alcoolizare a esterilor polivinilici. Principala materie primă pentru producția de PVA este acetatul de polivinil (PVA). Spre deosebire de majoritatea polimerilor pe bază de monomeri vinilici, PVA nu poate fi obținut direct din monomerul corespunzător, alcoolul vinilic (VA). Unele reacții care ar fi de așteptat să producă BC monomeric, cum ar fi adăugarea de apă la acetilenă, hidroliza monocloroetilenei și reacția etilenei monoclorhidrinei cu NaOH, duc la formarea acetaldehidei mai degrabă decât a alcoolului vinilic. Acetaldehida și BC sunt forme tautomere ceto și enol ale aceluiași compus, dintre care forma ceto (acetaldehida) este mult mai stabilă, astfel încât sinteza PVA din monomer este imposibilă:

Tautomerismul ceto-enol al alcoolului vinilic

Poveste

Alcoolul polivinilic a fost obținut pentru prima dată în 1924 de chimiștii Willi Herrmann și Wolfram Haehnel printr-o reacție de saponificare prin saponificarea unei soluții de eter polivinilic cu o cantitate stoechiometrică de hidroxid de potasiu KOH. Cercetările în domeniul obținerii PVA la începutul secolului trecut au fost efectuate de oamenii de știință Gonel, Hermmann și Herbert Berg. Metoda clasică de saponificare a fost efectuată într-un mediu de alcool etilic absolut (uscat) într-un raport de 0,8 mol de agent de saponificare la 1,0 mol de PVA și a avut loc o saponificare aproape completă a PVA. S-a descoperit că alcoolul polivinilic poate fi obținut prin reacția de transesterificare a acetatului de polivinil (PVA) în prezența unor cantități catalitice de alcali. Această reacție este un exemplu clasic de transformare analogă a polimerului. Peste 80 de ani de cercetare, s-a acumulat destul de mult material experimental pe problema producerii PVA. Revizuire detaliată literatura dedicată PVA este prezentată în monografiile lui S.N Ushakov (1960), A. Finch (1973, 1992), M.E Rosenberg (1983) și T. Sakurada (1985).

Sinteză și pregătire

În prezent, sinteza industrială a PVA este realizată prin transformări analoge de polimer, în special, utilizând eteri simpli și polivinilici, cum ar fi PVA, ca polimeri de pornire. Principalele metode de producere a PVA includ diferite opțiuni pentru saponificarea PVA în alcooli sau în apă în prezența bazelor și acizilor. În funcție de mediul utilizat și de tipul de catalizator, procesele de saponificare a PVA pot fi reprezentate prin următoarea schemă generală:

Metode generale de producere a alcoolului polivinilic

Schemele de reacție date pot fi împărțite în trei grupe: alcooliză (1), hidroliză alcalină sau acidă (2.3) și aminoliză (4.5). Sinteza PVA prin reacția de condensare a polialdolului din acetaldehidă a dus până acum la producerea unui polimer cu greutate moleculară mică. Din întregul corp de date din literatură dedicat dezvoltării metodelor pentru sinteza PVA, pot fi distinse cinci direcții principale:

Alcooliza esterilor polivinilici în alcooli alifatici inferiori uscați (C 1 -C 3), în special metanol, în prezența hidroxizilor metale alcaline. Procesul de alcooliză alcalină este însoțit de gelificare.
Alcooliză în prezența acizilor. Numărul de lucrări raportate pentru această metodă este mult mai mic decât pentru saponificarea alcalină. Procesul de alcoolizare acidă, ca și în cazul saponificării PVA conform mecanismului de reacție al alcoolizei alcaline, este însoțit de gelificare.
Alcoliză și hidroliză alcalină într-un amestec de alcooli alifatici inferiori cu alți solvenți (dioxan, apă, acetonă, benzină sau esteri). Când se utilizează amestecuri în care apa este o componentă, în aproape toate cazurile concentrația acesteia nu depășește 10% și saponificarea este însoțită de formarea unui gel.
Prepararea PVA prin mecanismul reacției de hidroliză în prezența agenților acizi sau alcalini, în care apa acționează ca mediu de reacție.
Dezvoltarea unui design hardware special de rezolvat probleme tehnologice, asociat cu gelificarea în timpul procesului de saponificare a PVA.

Principalul și principalul dezavantaj al tehnologiilor utilizate este formarea unui gel dur în întregul volum al aparatului de reacție atunci când se realizează o conversie de aproximativ 50% și gradul incomplet de hidroliză a PVA. Soluție tehnologică Această problemă constă în diluarea sistemului de reacție sau utilizarea unei diagrame de flux pentru producerea de PVA, creșterea timpului de sinteză și încălzire. Cu toate acestea, acest lucru duce la un consum crescut de solvent și, în consecință, la necesitatea regenerării acestuia după sinteză, iar încălzirea în prezența unui agent de saponificare duce la distrugerea polimerului. O altă modalitate este de a folosi mixere special concepute (echipate cu lame) pentru a măcina gelul, totuși, această utilizare a reactoarelor sau mixerelor speciale crește costul costului final al PVA. În plus, metodele de mai sus sunt utilizate pentru a prepara o gamă largă de copolimeri acetat de polivinil-alcool polivinilic.

Alcoliza alcalină a esterilor vinilici

Cea mai comună este alcooliza esterilor vinilici într-un mediu de alcooli alifatici inferiori uscați (C1-C3), în special metanol, în prezența hidroxizilor de metale alcaline. Cei mai folosiți agenți alcalini sunt hidroxidul de sodiu și potasiu, metilatul, etoxidul și propoxidul. Se crede că condiție prealabilă efectuarea alcoolizei este uscarea temeinică a alcoolului.

Mecanismul alcoolizei alcaline a acetatului de polivinil

Procesele de alcooliză pot fi împărțite pe baza omogenității (adăugarea de alcali la o soluție omogenă de PVA) sau eterogenitatea (adăugarea de alcali la o dispersie de PVA) a sistemului inițial. Procesul de alcooliză alcalină este însoțit de gelificare. Există o metodă cunoscută de saponificare a dispersiilor apoase de PVA cu soluții apoase de alcali, care poate fi efectuată într-o singură etapă. Hidroliza alcalină a unei dispersii de PVA cu o greutate moleculară de 1.106 - 2.106 în acest caz este efectuată la o temperatură de 0 - 20°C timp de 2 - 5 ore.

Alcooliza alcalină în medii nealcoolice

Datorită faptului că gelificarea face dificilă realizarea procesului de saponificare a PVA, s-au făcut încercări de rezolvare a acestei probleme prin modificarea condițiilor procesului. Deci, pentru a reduce densitatea masei asemănătoare gelului, în mediul de reacție se introduce următorul: „... un compus organic care are o afinitate termodinamică mai mică pentru PVA în comparație cu metanolul”. Eteri ai alcoolilor polihidroxilici și acizi grași, acetat de metil (MeAc), hidrocarburi alifatice. Introducerea a până la 40% acetat de metil în mediul de reacție face posibilă reducerea gradului de saponificare a PVA în momentul tranziției de fază de la 60% la 35%. O scădere a vâscozității masei de reacție în momentul gelificării poate fi realizată și prin introducerea unui surfactant, de exemplu: OP-7, OP-10 sau proxanoli. Există informații în literatură că nu numai alcoolii, ci și amestecurile cu dioxan și tetrahidrofuran (THF), care sunt solvenți buni pentru esterii polivinilici, pot fi utilizați ca mediu de reacție. Lucrarea descrie un proces de saponificare care face posibilă obținerea de PVA cu greutate moleculară mare cu un conținut scăzut de grupări acetat reziduale atunci când se utilizează THF ca mediu. Această invenție a fost aplicată la saponificarea pivalatului de polivinil pentru a obține PVA sindiotactic. Cu toate acestea, exemplele nu oferă nicio indicație privind posibila saponificare a PVA. Există indicații pentru utilizarea dioxanului ca mediu de reacție.

Saponificare prin mecanism de aminoliză

Este necesar să se remarce munca cercetătorilor ruși, în special, S. N. Ushakov și colegii săi, care sunt dedicați dezvoltării de noi metode de producere a PVA. A fost propusă o metodă pentru saponificarea PVA într-un mediu de monoetanolamină, etanol sau un amestec etanol-monoetanolamină sub influența monoetanolaminei utilizată ca agent de saponificare. PVA obtinut prin aceasta metoda contine mai putin de 1% grupe acetat reziduale si se obtine sub forma unei pulberi fine. În mod similar, cererea propune să se realizeze saponificarea eterogenă a PVA cu perle în metanol sub acțiunea unui amestec de mono-, di-, trietanolamine sau amoniac pentru a forma o dispersie de PVA.

Alcooliza acidă a esterilor vinilici

PVA și alți esteri polivinilici pot fi saponificati prin mecanismul alcoolizei în prezența acizilor.

Mecanismul de alcoolizare acidă a acetatului de polivinil

Cei mai folosiți acizi sunt sulfuric, clorhidric și percloric. Cu toate acestea, atunci când se utilizează acid sulfuric ca catalizator, o parte din grupările hidroxil ale PVA este esterificată cu acid sulfuric pentru a forma ester sulfat, care provoacă instabilitatea termică a PVA. Utilizarea acidului clorhidric are ca rezultat de obicei PVA colorat. Acidul percloric în condiții de saponificare nu formează esteri cu PVA, dar utilizarea lui este dificilă din cauza instabilității și tendinței de a se descompune exploziv. Saponificarea acidă a PVA se realizează într-o soluție de alcool (alcool metilic sau etilic). Se aplică ca 96% etanol, și alcool etilic sau metilic anhidru, trebuie remarcat faptul că metanolul este preferat. Saponificarea „acidă” a PVA poate fi realizată și într-un mediu apos fără adăugarea unui solvent organic.

Dezvoltare de hardware special pentru procesele de saponificare

După cum sa menționat mai sus, gelificarea în timpul sintezei PVA creează probleme tehnologice grave asociate cu amestecarea și izolarea polimerului. Pentru rezolvarea acestei probleme se propune efectuarea procesului de saponificare in reactoare echipate cu mixere special concepute sau in extrudere la 20-250C. Saponificarea în astfel de reactoare se efectuează conform unei scheme: alcooliza PVA cu mărgele într-o soluție de alcool a unui agent de saponificare. Brevetele aplicate se deosebesc prin modificarea echipamentului si prin faptul ca in timpul saponificarii sunt variate numarul de rotatii ale mixerului/surubului, geometria reactorului si mixerului/surubului. În toate cazurile, autorii afirmă că PVA obținut prin această tehnologie este o pulbere albă cu un conținut scăzut de grupări reziduale de acetat. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că gelificarea în timpul saponificării nu poate fi eliminată de niciun dispozitiv de amestecare. Majoritatea metodelor de producere a PVA sunt în serie, dar există un număr suficient de brevete dedicate tehnologie continuă Saponificarea PVA. Una dintre aceste tehnologii a fost dezvoltată la NPO Plastpolymer (Sankt Petersburg).

Tehnologie de producere a PVA în sistemul metanol-benzină

Pentru a rezolva dificultățile tehnologice asociate gelării în etapele intermediare ale saponificării PVA, a fost propusă o abordare care implică introducerea benzinei în sistemul de reacție ca precipitant. Când se adaugă benzină la o soluție de metanol de PVA, care conține de obicei până la 1% în greutate. apă, se formează un sistem eterogen. În funcție de cantitatea de benzină adăugată în baia de saponificare, reacția de alcooliză alcalină a PVA poate începe într-un sistem omogen sau eterogen. Când mai mult de 30% din greutatea benzinei din întreaga fază lichidă este introdusă într-o soluție de metanol PVA, se formează o emulsie instabilă. Odată cu creșterea conținutului de benzină în baia de saponificare, timpul de reacție înainte de debutul gelificării este redus și gradul de saponificare a polimerului eliberat este redus. Creșterea conținutului de benzină la 45% în greutate. duce la formarea de pulbere grosieră. Când benzina este introdusă în baia de saponificare, viteza de reacție a alcoolizei alcaline a PVA crește, mai ales după ce soluția este separată în două faze nemiscibile. Potrivit autorilor, accelerarea reacției poate fi cauzată de o scădere a gradului de solvatare a grupărilor acetat de PVA de către metanol în prezența benzinei. Metoda de saponificare a PVA propusă de autori oferă un avantaj în tehnologia de producere a unui polimer (în special în stadiul de uscare) care conține mai mult de 25 mol.% grupări acetat, precum și copolimeri cu greutate moleculară mică BC și BA. Constă în faptul că în etapa de uscare faza lichidă este îmbogățită cu benzină, iar particulele de copolimer ajung în mediul precipitant, ceea ce împiedică lipirea particulelor și duce la formarea de pulberi libere.

Metode alternative de obținere a PVA

O metodă promițătoare și promițătoare pentru obținerea PVA poate fi dezvoltarea producției de PVA din BC. Cu toate acestea, nivelul actual de dezvoltare a științei și tehnologiei nu permite echilibrului să se deplaseze către formarea BC în perechea „BC-Acetaldehidă”. Prin urmare, cuvântul „alternativă” este folosit în contextul dezvoltării unei metode care reduce sau elimină dezavantajele metodelor anterioare de sinteză. Din 1924 până în 2002, au fost inventate și implementate multe metode diferite de producere a PVA, dar principalul dezavantaj insolubil și principal al procesului a fost gelificarea în etapa de saponificare. Acest dezavantaj este cel care duce la necesitatea dezvoltării unui nou design hardware sau a utilizării diverselor inovații tehnologice. Soluția la problema gelării a fost discutată mai sus.

Metodă fără gel pentru producerea alcoolului polivinilic

În 2002, în grupul științific al Institutului de Materiale polimerice sintetice numit după. Enikolopov (ISPM RAS, Moscova), sub conducerea lui Viktor Viktorovich Boyko, a fost dezvoltată și patentată o nouă metodă foarte eficientă de saponificare a PVA. Caracteristicile acestei metode sunt:

Performanță ridicată
Costuri reduse la energie
Timp scurt de sinteză
Fara gelificare
Posibilitatea efectuarii procesului in sisteme foarte concentrate
Au fost obținute pentru prima dată probe de PVA amorfizate cu un grad de cristalinitate de cel mult 5%.
Metoda este potrivită pentru saponificarea PVA cu greutate moleculară mare fără o scădere bruscă greutate moleculară polimer

Metoda descoperită de V.V Boyko se bazează pe analiza diagramelor de fază pentru produsul inițial, intermediar și final în sistemul „Alcool-Apă”. Pe baza diagramelor de fază (asemănătoare cu diagramele pentru saponificare în sistemul Benzină-Metanol), au fost selectate condițiile pentru realizarea sintezei nu numai într-un mod fără gel (obținerea unui polimer comercial sub formă de pulbere), dar tot într-un mod complet omogen (obținerea unei soluții de filare finită). Principala diferență acest proces este de a efectua sinteza în regiunea de descompunere spinodală (metodele clasice se bazează pe realizarea sintezei în regiunea de descompunere binodale). În acest mod, rata de creștere a particulelor formate din noua fază de polimer depășește viteza de formare a particulelor noi, ceea ce, la rândul său, duce la formarea în volumul de reacție nu a unei rețele spațiale cu noduri în particule (cristalizare). centre), ci din particule simple. Solventul utilizat în sinteză servește și ca plastifiant pentru PVA rezultat. Gradul de cristalinitate al unui astfel de PVA poate varia în mod artificial de la 5 la 75%. Această metodă este cu siguranță nouă și revoluționară.

Structură și proprietăți

Structura chimică

Datorită faptului că polimerul de pornire (acetat de polivinil) pentru producerea alcoolului polivinilic este obținut printr-o reacție de polimerizare „cap la coadă”, PVA rezultat are o structură similară. Numărul total de unități monomerice atașate „cap la cap” este la nivelul de 1-2% și depinde complet de conținutul lor în acetatul de polivinil original. Legăturile atașate în mod cap-la-cap au o mare influență asupra proprietăților fizice ale polimerului, precum și asupra solubilității acestuia în apă. De regulă, PVA este un polimer slab ramificat. Ramificarea se datorează reacției de transfer în lanț în etapa de producere a acetatului de polivinil. Centrele de ramificare sunt cele mai slabe puncte ale lanțului polimeric și de-a lungul lor lanțul se rupe în timpul reacției de saponificare și, în consecință, greutatea moleculară a polimerului scade. Gradul de polimerizare a PVA este 500-2500 și nu coincide cu gradul de polimerizare a PVA original.

Gradul de hidroliză a PVA depinde de utilizarea sa viitoare și se află în regiunea de 70 - 100 mol%. În funcție de condițiile și tipul de saponificare parțială, grupările acetat reziduale pot fi localizate de-a lungul lanțului polimeric în mod aleatoriu sau sub formă de blocuri. Distribuția grupelor reziduale de acetat influențează caracteristicile importante ale polimerului, cum ar fi punctul de topire, tensiunea superficială a soluțiilor apoase sau a coloizilor de protecție și temperatura de tranziție sticloasă.

Alcoolul polivinilic, derivat din acetat de polivinil, este un polimer tactic. Cristalinitatea PVA se datorează prezenței unui număr mare de grupări hidroxil în polimer. Cristalinitatea polimerului este influențată și de fondul preparării polimerului, ramificare, gradul de hidroliză și tipul de distribuție a grupărilor acetat reziduale. Cu cât este mai mare gradul de hidroliză, cu atât este mai mare cristalinitatea probei de PVA. La tratament termicÎntr-un produs complet saponificat, cristalinitatea acestuia crește și duce la scăderea solubilității sale în apă. Cu cât este mai mare numărul de grupări acetat reziduale din PVA, cu atât mai puțină formarea zonelor cristaline. O excepție pentru solubilitate este PVA obținut conform metodei lui V.V. Datorită cristalinității inițiale scăzute, polimerul (indiferent de greutatea moleculară) este excelent solubil în apă.

Proprietăți fizice

Alcoolul polivinilic este un polimer excelent emulsionant, adeziv și filmogen. Are rezistență ridicată la tracțiune și flexibilitate. Aceste proprietăți depind de umiditatea aerului, deoarece polimerul absoarbe umiditatea. Apa acționează asupra polimerului ca plastifiant. La umiditate ridicată, rezistența la tracțiune a PVA scade, dar elasticitatea crește. Punctul de topire este de aproximativ 230 °C (sub azot), iar temperatura de tranziție sticloasă este de 85 °C pentru forma complet hidrolizată. În aer la 220 °C, PVA se descompune ireversibil cu eliberarea de CO, CO 2, acid acetic și o schimbare a culorii polimerului de la alb la maro închis. Temperatura de tranziție sticloasă și punctul de topire depind de greutatea moleculară a polimerului și de tacticitatea acestuia. Astfel, pentru PVA sindiotactic temperatura de topire se situează în regiunea de 280 °C, iar temperatura de tranziție sticloasă pentru copolimerul PVA-PVA cu un conținut de unități PVA de 50% mol este sub 20 °C. PVA amorfizat obținut conform metodei lui Boyko V.V nu are o regiune endotermă caracteristică responsabilă de topirea fazei cristaline, totuși, descompunerea sa termică este identică cu PVA obținut prin metoda clasică.

Proprietăți chimice

Alcoolul polivinilic este stabil împotriva uleiurilor, grăsimilor și solvenților organici.

Aplicație

Material de îngroșare și adeziv în șampoane, adezivi, latexuri
Strat barieră pentru CO 2 în sticle PET (tereftalat de polietilenă).
Ingrediente in produse de igiena feminina si de ingrijire a copilului
Produs pentru crearea unui strat protector de dimensionare în producția de fibre artificiale
În industria alimentară ca emulgator
Filme solubile în apă în procesul de fabricație a materialelor de ambalare
Imobilizarea celulelor și enzimelor în microbiologie
Producția de polivinilbutirali
În soluții pentru picături pentru ochi și lentile de contact ca lubrifiant
Pentru tratamentul nechirurgical al cancerului - ca agent embolic
Ca surfactant pentru producerea de nanoparticule încapsulate

Mărcile de alcool polivinilic sunt Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® și Polyviol®.

Surse

Ushakov S.N. „Alcool polivinilic și derivații săi” M.-L.; Editura Academiei de Științe a URSS, 1960, vol. 1,2.
„Alcool polivinilic, proprietăți și aplicare” // J. Wiley: Londra - NY - Sydney - Toronto, 1973.
Rosenberg M.E. „Polimeri pe bază de acetat de polivinil” - L.; Departamentul de Chimie Leningrad, 1983.
Finch C.A. „Alcool polivinilic - Evoluții”, Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
Auto. data URSS 267901
Auto. data URSS 211091
Auto. data URSS 711045
Pat. SUA 6162864, 2000 Alcool polivinilic
Svid automat. URSS 141302
Svid automat. URSS 143552
Pat. SUA 2513488, 1950 Metanoliza esterilor polivinilici
Pat. Franța 951160, 1949
Pat. SUA 2668810, 1951 Procedeu de saponificare a esterilor polivinilici
Pat. Germania 3000750, 1986.
Pat. Germania 19602901, 1997.
Pat. SUA 3072624, 1959 Proces de saponificare pentru prepararea alcoolului polivinilic
Lee S., Sakurada I., „Die reactionskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 voi. 184A, p. 268
„Enciclopedia polimerilor” - M.; Enciclopedia sovietică, 1972. vol. 1-3.
Linderman M. „Polimerizarea monomerilor vinilici” - M.; Chimie, 1973.
Certificat automat al Rusiei RU12265617
Certificat automat al Rusiei RU22234518
Certificat automat al Rusiei RU32205191
Boiko Viktor Viktorovici. Sinteza alcoolului polivinilic în medii apos-alcoolice: Dis. ...cad. chimic. Științe: 02.00.06: Moscova, 2004 112 p. RSL OD, 61:04-2/321

Alcoolul polivinilic este un polimer artificial care se dizolvă ușor în apă. A fost obținut în 1924 de doi chimiști - Gonel și Hermann - folosind o reacție de saponificare.

Proprietăți fizice

Alcoolul polivinilic este o pulbere albă cu capacitatea de a forma o peliculă. Acest polimer este foarte puternic și flexibil, dar întrucât aceste calități depind de umiditate (absoarbe lichid), rezistența la tracțiune scade, iar la un anumit grad de umiditate apare o ductilitate mai mare. Are proprietăți higroscopice și se dizolvă ușor (în principal în apă). Nu se poate dizolva în solvenți organici, cum ar fi grăsimi și uleiuri. Când este utilizată, această substanță nu are un efect toxic, ceea ce înseamnă că poate fi considerată inofensivă.

Obținerea alcoolului

Alcoolul polivinilic sau PVA se obține din acetat de polivinil prin hidroliză sau alcooliză și este produs sub formă de granule sau pulbere. La producerea PVA, se utilizează o varietate de metode tehnologice, de la simple la destul de complexe și care necesită multă muncă.

Alcool polivinilic - aplicare

PVA este folosit destul de larg astăzi. Poate acționa ca un agent de îngroșare la fabricarea adezivului și a șampoanelor și este folosit pentru a produce material latex. Este folosit cu succes de restauratori pentru a restaura picturi artistice. Datorită higroscopicității sale, a găsit o largă aplicație în crearea de produse de igienă. Toate tipurile de scutece, tampoane și tampoane sunt realizate folosind PVA. Producătorii nu au uitat de alcoolul polivinilic produse alimentare. Este folosit ca emulgator în producția de maioneză, sosuri, ketchup-uri și alte produse alimentare și este folosit și ca produse de cofetărie.

Medicina modernă a adoptat, de asemenea, unele dintre proprietățile PVA. Este folosit la producerea unor medicamente, după ce a fost complet purificat de impurități. Oftalmologii folosesc alcool polivinilic pentru preparare și ca lubrifiant pentru lentile de contact. Chiar și oncologii au descoperit utilizarea PVS în tratamentul cancerului. În special, este necesar să se efectueze o procedură de embolizare non-chirurgicală. Și aceasta nu este întreaga gamă de utilizări ale alcoolului polivinilic în medicină.

În industria textilă, PVA este utilizat pentru decapare, iar în industria hârtiei - pentru decapare În plus, este o componentă indispensabilă în producția de celuloză. Alcoolul polivinilic este necesar pentru constructori și metalurgiști, tăbăcării și producătorii de produse de vopsea și lacuri. Toate fabricile care produc fibre artificiale folosesc PVA pentru a le realiza, ceea ce le conferă rezistență prin procesul de dimensionare a firelor.

Chiar și o știință precum microbiologia a început să folosească PVA în procesul de celule. Alcoolul polivinilic și-a găsit aplicație și în imprimare, în special în serigrafie. În această zonă, este folosit ca strat de polimer pentru procesul de copiere. Poate fi folosit și ca ambalaj sau material de protecție în producție pentru acoperirea pieselor, datorită faptului că stratul de PVA este ușor de îndepărtat.

Întreprinderile care produc și folosesc matrițe folosesc și ele cu succes acest polimer. Astăzi, PVA devine din ce în ce mai răspândit în economia națională. Este accesibil, ușor de transportat (de obicei în pungi de plastic, ambalate în pungi de hârtie) în transport închis pentru a evita udarea. Deoarece alcoolul polivinilic este inflamabil, trebuie să aveți grijă când îl depozitați și îl manipulați.

Alcoolul polivinilic este un polimer termoplastic artificial sintetic care este solubil în apă. Sinteza compusului este reacția de schimb de alcooliză sau hidroliză alcalină.

Polimerul a fost obținut pentru prima dată de chimiștii Gonel și Herman în 1924 prin reacția de saponificare a unei soluții de eter polivinilic cu hidroxid de potasiu. Astăzi, sinteza alcoolului polivinilic se realizează prin transformări analoge de polimer folosind eteri polivinilici și eteri polivinilici ca materii prime. Principalele metode de producție sunt variații variate de saponificare în mediu apos sau alcoolic cu prezența acizilor și bazelor.

În 2002, la Moscova, sub conducerea lui Kuznetsov, a fost descoperită o metodă fără gel de producere a alcoolului, care are o serie de avantaje față de alte metode, precum productivitate ridicată, cost redus și sinteza pe termen scurt.

Una dintre proprietățile alcoolului polivinilic este stabilitatea împotriva grăsimilor, uleiurilor și solvenților organici. Polimerul este, de asemenea, considerat un excelent adeziv, emulsionant și agent de formare a peliculei. Următoarea proprietate este un grad ridicat de rezistență la tracțiune și flexibilitate, care depind de nivelul de umiditate a aerului. Apa acționează asupra compusului ca un plastifiant. În condiții de umiditate ridicată, alcoolul își pierde rezistența la tracțiune, dar elasticitatea acestuia crește.

Aplicații

Alcoolul polivinilic acționează ca materie primă pentru producerea altor polimeri:

polivinil acetal - obținut prin interacțiunea aldehidelor și alcoolului;
nitrat de polivinil - un ester de alcool și acid azotic.

Produsul și-a găsit aplicația ca modificator și agent de îngroșare în adezivii din acetat de polivinil. În China, compusul este utilizat ca coloid protector pentru producerea de dispersii de acetat de polivinil și, de asemenea, ca stabilizator pentru polimerizarea în emulsie. În câmp producția textilă polimerul este utilizat în timpul fabricării fibrei.

Alte aplicatii:

agent adeziv si agent de ingrosare in adezivi, sampoane, latexuri;
componentă a produselor de îngrijire a copilului și a femeilor;
acționează ca un strat de barieră pentru dioxidul de carbon în sticlele PET;
ca emulgator în industria alimentară;
componentă pentru crearea unui strat protector în timpul producției de fibre artificiale;
în filme solubile în apă în timpul fabricării materialelor de ambalare;
în producția de butirali de polivinil;
în microbiologie în imobilizarea enzimelor și celulelor;
ca surfactant pentru formarea de nanoparticule încapsulate;
în soluții pentru lentile de contact și picături pentru ochi ca lubrifiant;
acoperire din hârtie pentru căptușeală;
ca fibra pentru armarea betonului;
ca agent de embolizare în aplicații medicale;
ca fixativ pentru colectarea probelor;
ca folie solubilă în apă pentru ambalarea detergentului de rufe în tablete de dizolvare.

În industria alimentară, polimerul este utilizat ca agent de glazură și ca componentă care asigură legare de apă. Alcoolul poate fi găsit în compuși pentru glazurarea fructelor de mare și a peștelui, folii și acoperiri pentru tratarea suprafeței brânzeturilor și cârnaților.

Impact asupra oamenilor

Sa constatat că aditivul alimentar numărul E1203 nu este capabil să provoace efecte adverse asupra corpului uman. Substanța este permisă în Ucraina și în alte țări Uniunea Europeană, cu toate acestea, este interzis în Rusia.

Articole populare Citiți mai multe articole

02.12.2013

Cu toții ne plimbăm mult în timpul zilei. Chiar dacă avem un stil de viață sedentar, tot mergem - până la urmă, noi...

611291 65 Mai multe detalii

10.10.2013

Cincizeci de ani pentru sexul frumos este un fel de piatră de hotar, trecerea pe care fiecare secundă...

453253 117 Mai multe detalii

02.12.2013

În zilele noastre, alergatul nu mai evocă o mulțime de recenzii elogioase, așa cum a făcut acum treizeci de ani. Atunci societatea ar...

357457 41 Mai multe detalii