Polüvinüülalkohol

Polüvinüülalkoholi struktuurivalem

Polüvinüülalkohol(PVA, rahvusvaheline PVOH, PVA või PVAL) on kunstlik vees lahustuv termoplastne polümeer. PVA süntees viiakse läbi leeliselise/happelise hüdrolüüsi või polüvinüülestrite alkoholilüüsi reaktsioonil. PVA tootmise peamine tooraine on polüvinüülatsetaat (PVA). Erinevalt enamikust vinüülmonomeeridel põhinevatest polümeeridest ei saa PVA-d otse vastavast monomeerist, vinüülalkoholist (VA). Mõned reaktsioonid, mis eeldatavasti tekitavad monomeerset BC-d, nagu näiteks vee lisamine atsetüleenile, monokloroetüleeni hüdrolüüs ja etüleenmonoklorohüdriini reaktsioon NaOH-ga, viivad vinüülalkoholi asemel atseetaldehüüdi moodustumiseni. Atsetaldehüüd ja BC on sama ühendi keto- ja enooltautomeersed vormid, millest ketovorm (atsetaldehüüd) on palju stabiilsem, mistõttu PVA süntees monomeerist on võimatu:

Vinüülalkoholi ketoenooltautomeeria

Lugu

Polüvinüülalkoholi said esmakordselt 1924. aastal keemikud Willi Herrmann ja Wolfram Haehnel seebistamisreaktsiooni teel, seebistades polüvinüüleetri lahust stöhhiomeetrilise koguse kaaliumhüdroksiidi KOH-ga. Uuringuid PVA saamise valdkonnas viisid eelmise sajandi alguses läbi teadlased Gonel, Hermann ja Herbert Berg. Klassikaline seebistamismeetod viidi läbi absoluutse (kuivatatud) etüülalkoholi keskkonnas suhtega 0,8 mol seebistavat ainet 1,0 mol PVA kohta ja toimus peaaegu täielik PVA seebistamine. Leiti, et polüvinüülalkoholi saab saada polüvinüülatsetaadi (PVA) ümberesterdamise reaktsioonil katalüütilise koguse leelise juuresolekul. See reaktsioon on klassikaline näide polümeeriga analoogsest transformatsioonist. Üle 80-aastase uurimistöö on PVA tootmise probleemi kohta kogunenud päris palju katsematerjali. PVA-alase kirjanduse üksikasjalik ülevaade on esitatud S. N. Ushakovi (1960), A. Finchi (1973, 1992), M. E. Rosenbergi (1983) ja T. Sakurada (1985) monograafiates.

Süntees ja valmistamine

Praegu toimub PVA tööstuslik süntees polümeeriga analoogsete transformatsioonidega, kasutades lähtepolümeeridena eelkõige lihtsaid ja polüvinüüleetreid, nagu PVA. Peamised meetodid PVA saamiseks on järgmised: erinevaid valikuid PVA seebistamine alkoholides või vees aluste ja hapete juuresolekul. Sõltuvalt kasutatavast keskkonnast ja katalüsaatori tüübist võib PVA seebistamise protsesse kujutada järgmise üldskeemiga:

Üldised meetodid polüvinüülalkoholi tootmiseks

Antud reaktsiooniskeemid võib jagada kolme rühma: alkoholüüs (1), aluseline või happeline hüdrolüüs (2.3) ja aminolüüs (4.5). PVA süntees atseetaldehüüdist polüaldooli kondensatsioonireaktsiooni kaudu on seni toonud kaasa madala molekulmassiga polümeeri. Kogu PVA sünteesimeetodite väljatöötamisele pühendatud kirjanduse andmetest saab eristada viit peamist suunda:

1. Polüvinüülestrite alkoholiseerimine kuivatatud madalamate alifaatsete alkoholide (C1-C3) keskkonnas, eriti metanoolis, leelismetallide hüdroksiidide juuresolekul. Aluselise alkoholüüsi protsessiga kaasneb geelistumine.
2. Alkoholüüs hapete juuresolekul. Selle meetodi puhul on teatatud tööde arv palju väiksem kui aluselise seebistamise puhul. Happelise alkoholilüüsi protsessiga, nagu ka PVA seebistamisel leeliselise alkoholilüüsi reaktsioonimehhanismi järgi, kaasneb geelistumine.
3. Leeliseline alkoholilüüs ja hüdrolüüs madalamate alifaatsete alkoholide segus teiste lahustitega (dioksaan, vesi, atsetoon, bensiin või estrid). Kui kasutatakse segusid, mille komponendiks on vesi, ei ületa selle kontsentratsioon peaaegu kõigil juhtudel 10% ja seebistumisega kaasneb geeli moodustumine.
4. PVA valmistamine hüdrolüüsireaktsiooni mehhanismi abil happeliste või aluseliste ainete juuresolekul, kus reaktsioonikeskkonnana toimib vesi.
5. Spetsiaalse arendamine riistvara disain, mis võimaldab lahendada geelistumisega seotud tehnoloogilisi probleeme PVA seebistumisprotsessi käigus.

Kasutatavate tehnoloogiate peamine ja peamine puudus on kõva geeli moodustumine reaktsiooniaparaadi täismahus, kui saavutatakse ligikaudu 50% konversioon, ja PVA hüdrolüüsi mittetäielik aste. Selle probleemi tehnoloogiline lahendus on reaktsioonisüsteemi lahjendamine või vooluskeemi kasutamine PVA tootmiseks, sünteesiaja pikendamiseks ja kuumutamiseks. See aga suurendab lahusti tarbimist ja seega vajadust selle sünteesi järel regenereerida ning kuumutamine seebistava aine juuresolekul viib polümeeri hävimiseni. Teine võimalus on kasutada geeli jahvatamiseks spetsiaalselt konstrueeritud (teradega varustatud) miksereid, kuid selline spetsiaalsete reaktorite või segistite kasutamine suurendab PVA lõpphinna maksumust. Lisaks kasutatakse ülaltoodud meetodeid mitmesuguste polüvinüülatsetaadi-polüvinüülalkoholi kopolümeeride tootmiseks.

Vinüülestrite leeliseline alkoholüüs

Kõige tavalisem on vinüülestrite alkoholüüs kuivatatud madalamate alifaatsete alkoholide (C1-C3) keskkonnas, eriti metanoolis, leelismetallide hüdroksiidide juuresolekul. Enim kasutatavad leeliselised ained on naatrium- ja kaaliumhüdroksiid, metülaat, etoksiid ja propoksiid. Arvatakse, et eelduseks alkoholüüsi läbiviimine on alkoholi põhjalik kuivatamine.

Polüvinüülatsetaadi leeliselise alkoholilüüsi mehhanism

Alkoholüüsiprotsesse saab jagada algse süsteemi homogeensuse (leelise lisamine homogeensele PVA lahusele) või heterogeensuse (leelise lisamine PVA dispersioonile) alusel. Aluselise alkoholüüsi protsessiga kaasneb geelistumine. On teada meetod PVA vesidispersioonide seebistamiseks leeliste vesilahustega, mida saab läbi viia ühes etapis. 1,10 6 - 2,10 6 molekulmassiga PVA dispersiooni leeliseline hüdrolüüs viiakse antud juhul läbi temperatuuril 0 - 20 °C 2 - 5 tunni jooksul.

Leeliseline alkoholüüs mittealkohoolses keskkonnas

Kuna geelistumine muudab PVA seebistamisprotsessi läbiviimise keeruliseks, on seda probleemi püütud lahendada protsessi tingimusi muutes. Niisiis, geelitaolise massi tiheduse vähendamiseks viiakse reaktsioonikeskkonda: "... orgaaniline ühend, millel on metanooliga võrreldes madalam termodünaamiline afiinsus PVA suhtes." Mitmehüdroksüülsete alkoholide ja rasvhapete, metüülatsetaadi (MeAc) ja alifaatsete süsivesinike estreid on pakutud kopolümeeride BC ja VA sadestajatena. Kuni 40% metüülatsetaadi lisamine reaktsioonisegusse võimaldab vähendada PVA seebistumisastet faasisiirde ajal 60%-lt 35%-le. Reaktsioonimassi viskoossuse vähenemist geelistumise ajal saab saavutada ka pindaktiivse aine, näiteks OP-7, OP-10 või proksanoolide sisseviimisega. Kirjanduses on andmeid, et reaktsioonikeskkonnana võib kasutada mitte ainult alkohole, vaid ka segusid dioksaani ja tetrahüdrofuraaniga (THF), mis on head lahustid polüvinüülestrite jaoks. Töös kirjeldatakse seebistamisprotsessi, mis võimaldab saada kõrge molekulmassiga PVA-d madala jääkatsetaatrühmade sisaldusega THF-i kasutamisel söötmena. Seda leiutist rakendati polüvinüülpivalaadi seebistamiseks, et saada sündiotaktiline PVA. Näited ei viita aga PVA võimalikule seebistamisele. Näidustused dioksaani kasutamiseks reaktsioonikeskkonnana on olemas.

Seebistamine aminolüüsi mehhanismi abil

Tuleb märkida Venemaa teadlaste, eriti S. N. Ušakovi ja tema kolleegide tööd, kes on pühendunud uute PVA tootmise meetodite väljatöötamisele. Välja on pakutud meetod PVA seebistamiseks monoetanoolamiini, etanooli või etanooli-monoetanoolamiini segus seebistava ainena kasutatava monoetanoolamiini mõjul. Selle meetodiga saadud PVA sisaldab vähem kui 1% atsetaatrühmade jääke ja saadakse peene pulbrina. Sarnaselt on taotluses tehtud ettepanek teostada PVA dispersiooni moodustamiseks metanoolis graanulitega PVA heterogeenset seebistamist mono-, di-, trietanoolamiinide või ammoniaagi segu toimel.

Vinüülestrite happeline alkoholüüs

PVA-d ja teisi polüvinüülestreid saab hapete juuresolekul alkoholilüüsi mehhanismi abil seebistada.

Polüvinüülatsetaadi happelise alkoholilüüsi mehhanism

Enim kasutatavad happed on väävel-, vesinikkloriid- ja perkloorhape. Väävelhappe kasutamisel katalüsaatorina aga esterdatakse osa PVA hüdroksüülrühmadest väävelhappega, moodustades sulfaatestri, mis põhjustab PVA termilise ebastabiilsuse. Vesinikkloriidhappe kasutamisel saadakse tavaliselt värviline PVA. Perkloorhape seebistamise tingimustes PVA-ga estreid ei moodusta, kuid selle kasutamine on ebastabiilsuse ja plahvatusohtliku lagunemise tõttu raskendatud. PVA happeline seebistamine viiakse läbi alkoholilahuses (metüül- või etüülalkohol). Kasutatakse nii 96% etüülalkoholi kui ka veevaba etüül- või metüülalkoholi, tuleb tähele panna, et eelistatud on metanool. PVA “happelist” seebistamist saab läbi viia ka vesikeskkonnas ilma orgaanilist lahustit lisamata.

Spetsiaalse riistvara väljatöötamine seebistamisprotsesside jaoks

Nagu eespool märgitud, tekitab geelistumine PVA sünteesi ajal tõsiseid tehnoloogilisi probleeme, mis on seotud polümeeri segamise ja eraldamisega. Selle probleemi lahendamiseks tehakse ettepanek seebistamise protsessi läbi viia spetsiaalselt selleks ette nähtud segistitega varustatud reaktorites või ekstruuderites temperatuuril 20-250 C. Seebistamine sellistes reaktorites toimub ühe skeemi järgi: helmestega PVA alkoholüüs seebistava aine alkoholilahuses. Taotletavad patendid erinevad seadmete modifitseerimise ja selle poolest, et seebistamise käigus varieeritakse mikseri/kruvi pöörete arvu, reaktori ja segisti/kruvi geomeetriat. Kõikidel juhtudel väidavad autorid, et selle tehnoloogia abil saadud PVA on valge pulber, mille atsetaatrühmade jääksisaldus on väike. Siiski tuleb märkida, et seebistamist ei saa ühegi segamisseadmega kõrvaldada. Enamik PVA tootmismeetodeid on partiipõhised, kuid PVA seebistamise pidevale tehnoloogiale on pühendatud piisavalt patente. Üks neist tehnoloogiatest töötati välja ettevõttes NPO Plastpolymer (Peterburg).

Tehnoloogia PVA tootmiseks metanool-bensiini süsteemis

PVA seebistamise vaheetappidel geelistumisega seotud tehnoloogiliste raskuste lahendamiseks on pakutud välja lähenemisviis, mis hõlmab bensiini sisestamist reaktsioonisüsteemi sadestajana. Bensiini lisamisel PVA metanoolilahusele, mis sisaldab tavaliselt kuni 1 massiprotsenti. vesi, moodustub heterogeenne süsteem. Olenevalt seebistamisvanni lisatud bensiini kogusest võib PVA leeliseline alkoholüüsi reaktsioon alata homogeenses või heterogeenses süsteemis. Kui metanooli PVA lahusesse sisestatakse rohkem kui 30% bensiini kogu vedelfaasi massist, moodustub ebastabiilne emulsioon. Bensiinisisalduse suurenemisega seebistamisvannis väheneb reaktsiooniaeg enne geelistumise algust ja väheneb vabanenud polümeeri seebistumisaste. Bensiinisisalduse suurendamine 45 massiprotsendini. viib jämeda pulbri moodustumiseni. Kui bensiin sisestatakse seebistamisvanni, suureneb PVA leeliselise alkoholüüsi reaktsioonikiirus, eriti pärast lahuse jagamist kaheks segunematuks faasiks. Autorite hinnangul võib reaktsiooni kiirenemise põhjuseks olla PVA atsetaatrühmade solvateerumisastme vähenemine metanooli toimel bensiini juuresolekul. Autorite välja pakutud PVA seebistamise meetod annab eelise üle 25% (mol.) atsetaatrühmade, aga ka madala molekulmassiga kopolümeeride BC ja BA polümeeri (eriti kuivatamisetapis) saamise tehnoloogias. See seisneb selles, et kuivatusfaasis rikastatakse vedelat faasi bensiiniga ja kopolümeeri osakesed satuvad sadestuskeskkonda, mis takistab osakeste kokkukleepumist ja põhjustab lahtiste pulbrite moodustumist.

Alternatiivsed meetodid PVA saamiseks

Paljutõotav ja paljutõotav meetod PVA saamiseks võib olla BC-st PVA tootmise arendamine. Kuid praegune teaduse ja tehnoloogia arengutase ei võimalda tasakaalul nihkuda BC moodustumise suunas "BC-atsetaldehüüdi" paaris. Seetõttu kasutatakse sõna "alternatiiv" varasemate sünteesimeetodite puudusi vähendava või kõrvaldava meetodi väljatöötamise kontekstis. Aastatel 1924–2002 leiutati ja rakendati palju erinevaid meetodeid PVA tootmiseks, kuid protsessi peamiseks lahustumatuks ja peamiseks puuduseks oli geelistumine seebistamise etapis. Just see puudus toob kaasa vajaduse töötada välja uus riistvarakujundus või kasutada erinevaid tehnoloogilisi uuendusi. Eespool arutati geelistumise probleemi lahendust.

Geelivaba meetod polüvinüülalkoholi tootmiseks

2002. aastal sünteesiinstituudi teadusrühmas Polümeermaterjalid neid. Enikolopov (ISPM RAS, Moskva) Viktor Viktorovich Boyko juhtimisel uus, kõrgelt tõhus meetod PVA seebistamine. Selle meetodi omadused on järgmised:

• Suur jõudlus
• Madalad energiakulud
• Lühike sünteesiaeg
• Ei mingit geelistumist
• Võimalus teostada protsessi väga kontsentreeritud süsteemides
• Esmakordselt saadi amorfiseeritud PVA proovid, mille kristallilisusaste ei ületanud 5%.
• Meetod sobib suure molekulmassiga PVA seebistamiseks ilma polümeeri molekulmassi järsu vähenemiseta.

V. V. Boyko avastatud meetod põhineb alg-, vahe- ja lõpptoote faasidiagrammide analüüsil „Alkohol-vesi“ süsteemis. Faasidiagrammide põhjal (sarnaselt bensiini-metanooli süsteemi seebistamise diagrammidele) valiti tingimused sünteesi läbiviimiseks mitte ainult geelivabas režiimis (saades kaubandusliku polümeeri pulbri kujul), vaid ka täiesti homogeensel režiimil (saades valmis ketruslahuse). Selle protsessi peamine erinevus seisneb selles, et süntees viiakse läbi spinodaalse lagunemise piirkonnas (klassikalised meetodid põhinevad sünteesil binodaalse lagunemise piirkonnas). Selles režiimis ületab uue polümeerifaasi moodustunud osakeste kasvukiirus uute osakeste moodustumise kiirust, mis omakorda viib reaktsioonimahus, mitte ruumilise võrgustiku moodustumiseni osakeste sõlmedega (kristallisatsioon). keskused), vaid üksikutest osakestest. Sünteesis kasutatav lahusti toimib ka saadud PVA plastifikaatorina. Sellise PVA kristallilisuse aste võib kunstlikult varieeruda vahemikus 5 kuni 75%. See meetod on kindlasti uus ja revolutsiooniline.

Struktuur ja omadused

Keemiline struktuur

Kuna polüvinüülalkoholi tootmise lähtepolümeer (polüvinüülatsetaat) saadakse "peast sabani" polümerisatsioonireaktsiooniga, on saadud PVA struktuur sarnane. Pealt pea külge kinnitatud monomeeride koguarv on 1-2% ja sõltub täielikult nende sisaldusest algses polüvinüülatsetaadis. Pea-pea külge kinnitatud lülidel on suur mõju polümeeri füüsikalistele omadustele, samuti selle lahustuvusele vees. Reeglina on PVA nõrgalt hargnenud polümeer. Hargnemine on tingitud ahelülekande reaktsioonist polüvinüülatsetaadi valmistamise etapis. Harunduskeskusi on kõige rohkem nõrgad kohad polümeeri ahel ja just neid mööda katkeb ahel seebistumisreaktsiooni käigus ning selle tulemusena väheneb polümeeri molekulmass. PVA polümerisatsiooniaste on 500-2500 ja see ei lange kokku algse PVA polümerisatsiooniastmega.

PVA hüdrolüüsi aste sõltub selle edasisest kasutamisest ja jääb vahemikku 70–100 mol%. Sõltuvalt osalise seebistamise tingimustest ja tüübist võivad atsetaadi jääkrühmad paikneda piki polümeeriahelat juhuslikult või plokkidena. Jääkatsetaatrühmade jaotus mõjutab selliseid olulised omadused polümeerid, nagu sulamistemperatuur, vesilahuste või kaitsekolloidide pindpinevus ja klaasistumistemperatuur.

Polüvinüülatsetaadist saadud polüvinüülalkohol on taktikaline polümeer. PVA kristallilisus tuleneb suure hulga hüdroksüülrühmade olemasolust polümeeris. Polümeeri kristallilisust mõjutavad ka polümeeri valmistamise taust, hargnemine, hüdrolüüsiaste ja jääkatsetaatrühmade jaotustüüp. Mida kõrgem on hüdrolüüsi aste, seda suurem on PVA proovi kristallilisus. Kell kuumtöötlus täielikult seebistatud toode, selle kristallilisus suureneb ja selle vees lahustuvus väheneb. Mida suurem on jääkatsetaatrühmade arv PVA-s, seda vähem tekivad kristalsed tsoonid. Lahustuvuse erand on V. V. Boyko meetodil saadud PVA. Madala algkristallilisuse tõttu lahustub polümeer (olenemata molekulmassist) vees suurepäraselt.

Füüsikalised omadused

Polüvinüülalkohol on suurepärane emulgeeriv, kleepuv ja kilet moodustav polümeer. Sellel on kõrge tõmbetugevus ja paindlikkus. Need omadused sõltuvad õhuniiskusest, kuna polümeer adsorbeerib niiskust. Vesi toimib polümeerile plastifikaatorina. Kõrge õhuniiskuse korral PVA tõmbetugevus väheneb, kuid elastsus suureneb. Täielikult hüdrolüüsitud vormi sulamistemperatuur on umbes 230 °C (lämmastiku keskkonnas) ja klaasistumistemperatuur on 85 °C. Õhus temperatuuril 220 °C laguneb PVA pöördumatult koos CO, CO 2, äädikhappe vabanemisega ja polümeeri värvuse muutumisega valgest tumepruuniks. Klaasistumistemperatuur ja sulamistemperatuur sõltuvad polümeeri molekulmassist ja selle taktikalisusest. Seega on sündiotaktilise PVA sulamistemperatuur vahemikus 280 °C ja PVA-PVA kopolümeeri klaasistumistemperatuur PVA ühikute sisaldusega 50 mol% on alla 20 °C. Boyko V.V. meetodil saadud amorfiseeritud PVA-l puudub iseloomulik endotermiline piirkond, mis vastutab kristalse faasi sulamise eest, kuid selle termiline lagunemine on identne saadud PVA-ga. klassikalisel viisil.

Keemilised omadused

Polüvinüülalkohol on stabiilne õlide, rasvade ja orgaaniliste lahustite suhtes.

Rakendus

• Paksendaja ja liimimaterjal šampoonides, liimides, lateksides
• CO 2 tõkkekiht PET (polüetüleentereftalaat) pudelites
• Naiste hügieeni- ja lapsehooldustoodete koostisosad
• Toode kaitsekihi loomiseks tehiskiudude tootmisel
• IN Toidutööstus emulgaatorina
• Vees lahustuvad kiled pakkematerjalide valmistamise protsessis
• Rakkude ja ensüümide immobiliseerimine mikrobioloogias
• Polüvinüülbutüraalide tootmine
• Silmatilkade lahustes ja kontaktläätsed määrdeainena
• Vähi mittekirurgiliseks raviks – emboolia ainena
• Pindaktiivse ainena kapseldatud nanoosakeste tootmiseks

Polüvinüülalkoholi kaubamärgid on Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® ja Polyviol®.

Allikad

1. Ušakov S.N. “Polüvinüülalkohol ja selle derivaadid” M.-L.; NSVL Teaduste Akadeemia kirjastus, 1960, kd 1,2.
2. “Polüvinüülalkohol, omadused ja kasutusala” // J. Wiley: London – NY – Sydney – Toronto, 1973.
3. Rosenberg M. E. "Polüvinüülatsetaadipõhised polümeerid" - L.; Keemia Leningradi filiaal, 1983.
4. Finch C.A. "Polüvinüülalkohol – arengud", Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
5. Automaatne. kuupäeva NSVL 267901
6. Automaatne. kuupäeva NSVL 211091
7. Automaatne. kuupäeva NSVL 711045
8. Pat. USA 6162864, 2000 Polüvinüülalkohol
9. Automaatne svid. NSVL 141302
10. Automaatne svid. NSVL 143552
11. Pat. USA 2513488, 1950 Polüvinüülestrite metanolüüs
12. Pat. Prantsusmaa 951160, 1949
13. Pat. USA 2668810, 1951 Polüvinüülestrite seebistamise protsess
14. Pat. Saksamaa 3000750, 1986.
15. Pat. Saksamaa 19602901, 1997.
16. Pat. USA 3072624, 1959 Seebistamisprotsess polüvinüülalkoholi valmistamiseks
17. Lee S., Sakurada I., „Die responseskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 kd. 184A, lk. 268
18. "Polümeeride entsüklopeedia" - M.; Nõukogude entsüklopeedia, 1972. kd 1-3.
19. Linderman M. "Vinüülmonomeeride polümerisatsioon" - M.; Keemia, 1973.
20. Venemaa automaatne sertifikaat RU12265617
21. Venemaa automaatne sertifikaat RU22234518
22. Venemaa automaatne sertifikaat RU32205191
23. Boiko Viktor Viktorovitš. Polüvinüülalkoholi süntees vesi-alkohoolses keskkonnas: Dis. ...kann. chem. Teadused: 02.00.06: Moskva, 2004 112 lk. RSL OD, 61:04-2/321

E-1203 Polüvinüül alkohol on toidu lisaaine, niiskust säilitav aine, glasuuriaine.

Iseloomulik:

Polüvinüül alkohol on vees lahustuv ja termoplastne keemiline polümeer. Väliselt E-1203– see on valge (harvemini helekollane või kreemjas) peen kristalne pulber, lõhnatu ja maitsetu. See lahustub hästi vees, lahustub mõõdukalt etüülalkoholis ning on vastupidav rasvadele, õlidele, bensiinile, leelise- ja happelahustele. See on hügroskoopne, suure elastsuse ja tugevusega, kuna selle koostises on umbes 5% vett, mis plastifikeerib ainet. Veelgi enam, niiskuse imendumisel selle elastsus suureneb, kuid tugevus väheneb. Samuti Polüvinüül alkohol on vastupidav valgusele ja mikroorganismidele. Keemiline valem: (C2H4O)n, kus n on polümerisatsiooniaste. Peamine meetod polüvinüülalkoholi tootmiseks on polüvinüülatsetaadi seebistamine vees või alkoholikeskkonnas happeliste aluste juuresolekul. See on hea emulgeeriv, niiskust imav ja kilet moodustav polümeer, omadused E-1203 pakkuda kaitset niiskuse ja oksüdatsiooni eest.

Rakendus:

Toiduainetööstuses osaliselt hüdrolüüsitud Polüvinüül alkohol. Seda kasutatakse toiduainete tootmistehnoloogias niiskust säilitava ainena, et siduda pärast toodetesse jäänud vett tootmisprotsessid. Lisand E-1203 kasutatakse glasuurilahendustes külmutatud kala tootmistehnoloogias, glasuuriainena sileda läikiva kesta loomiseks valmistooted. Polüvinüül alkoholi kasutatakse kiledes ja katetes vorstide, lihalõikude, juustude ja nende kestade pinnatöötluseks. Toidulisandite (bioloogiliselt aktiivsete lisandite) tootmisel toidule koguses 45 g/kg. Laialdaselt kasutatav paljudes tööstusharudes:

• kemikaal liimi ja lateksi tootmisel kleepuva materjalina ja paksendajana;
• paber;
• tekstiilitööstus polüvinüülalkoholkiudude tootmiseks;
• agrotööstuskompleks (sünteetiline väetis);
• metallurgias terase karastamiseks;
• parfümeeria- ja kosmeetikatööstus, mis sisaldub naiste lastehooldus- ja isikliku hügieeni toodetes, šampoonides;
• ehituses;
• instrumentide valmistamise tööstus;
• farmaatsiatoodetes täiteainena tabletiravimite tootmisel;
• mikrobioloogias - ensüümide ja rakkude immobiliseerimiseks;
• meditsiinis emboolia tekitava vahendina onkoloogiliste haiguste ravis, mis ei vaja kirurgilist sekkumist, kontaktläätsede ja silmatilkade määrdeainena, vereülekande plasmaasendajana. Ja E-1203 kasutatakse toiduainete ja tarbekaupade pakendamiseks või majapidamises kasutatavate polümeerkilede valmistamisel.

  Mõju inimkehale:

  See on mittetoksiline ega avalda negatiivset mõju inimkehale, seda peetakse ohutuks toidulisandiks ja seda kasutatakse laialdaselt ravimites. Maksimaalne lubatud määr igapäevane tarbimine E-1203 pole kindlaks määratud. Polüvinüül alkohol on heaks kiidetud kasutamiseks toiduainete tootmisel Euroopa Liidus, Ukrainas ja Venemaa Föderatsioon. Kuid see on Austraalias ja Uus-Meremaal toidu lisaainena keelatud.

Polüvinüülalkohol on keemiline polümeer, mis lahustub vees kergesti. Selle said 1924. aastal kaks keemikut – Gonel ja Herman – seebistusreaktsiooni abil.

Füüsikalised omadused

Polüvinüülalkohol on valge pulber, millel on võime moodustada kilet. See polümeer on väga tugev ja painduv, kuid kuna need omadused sõltuvad niiskusest (imab vedelikku), siis tõmbetugevus väheneb ja teatud niiskusastmel ilmneb suurem elastsus. Sellel on hügroskoopsed omadused ja see lahustub kergesti (peamiselt vees). See ei lahustu orgaanilistes lahustites, nagu rasvad ja õlid. Kasutamisel ei ole sellel ainel toksilist toimet, mis tähendab, et seda võib pidada kahjutuks.

Alkoholi hankimine

Polüvinüülalkohol ehk PVA saadakse polüvinüülatsetaadist hüdrolüüsi või alkoholilüüsi teel ja seda toodetakse graanulite või pulbrina. PVA tootmisel kasutatakse mitmesuguseid tehnoloogilisi meetodeid, alates lihtsatest kuni üsna keerukate ja töömahukateni.

Polüvinüülalkohol - rakendus

PVA-d kasutatakse tänapäeval üsna laialdaselt. See võib toimida paksendajana liimi ja šampoonide valmistamisel ning seda kasutatakse lateksmaterjali tootmiseks. Restauraatorid kasutavad seda edukalt kunstiliste maalide taastamiseks. Tänu oma hügroskoopsusele on see leidnud laialdast rakendust hügieenitoodete loomisel. PVA abil valmistatakse kõikvõimalikud mähkmed, tampoonid ja padjakesed. Toidutootjad pole unustanud polüvinüülalkoholi. Seda kasutatakse emulgaatorina majoneesi, kastmete, ketšupite ja muude toiduainete valmistamisel, samuti kasutatakse seda kondiitritoodetena.

Kaasaegne meditsiin on võtnud kasutusele ka mõned PVA omadused. Seda kasutatakse pärast põhjalikku lisanditest puhastamist mõnede ravimite tootmisel. Oftalmoloogid kasutavad polüvinüülalkoholi valmistamisel ja kontaktläätsede määrdeainena. Isegi onkoloogid on leidnud PVS-i kasutamise vähiravis. Eelkõige on vaja läbi viia mittekirurgiline emboliseerimisprotseduur. Ja see ei ole kogu polüvinüülalkoholi kasutusala meditsiinis.

Tekstiilitööstuses kasutatakse PVA-d eemaldamiseks ja paberitööstuses eemaldamiseks, lisaks on see asendamatu komponent tselluloosi tootmisel. Polüvinüülalkohol on vajalik ehitajatele ja metallurgidele, parkimistöökodadele ning värvi- ja lakitoodete tootjatele. Kõik tehiskiude tootvad tehased kasutavad nende valmistamiseks PVA-d, mis annab neile tugevuse läbi niitide suuruse määramise.

Isegi selline teadus nagu mikrobioloogia hakkas rakkude protsessis kasutama PVA-d. Polüvinüülalkohol on leidnud rakendust ka trükkimises, eelkõige siiditrükis. Selles piirkonnas kasutatakse seda kopeerimisprotsessis polümeerikihina. Seda saab kasutada ka tootmises pakendi- või kaitsematerjalina detailide katmiseks, kuna PVA kiht on kergesti eemaldatav.

Seda polümeeri kasutavad edukalt ka ettevõtted, mis toodavad ja kasutavad vorme. Tänapäeval on PVA maailmas üha enam levinud rahvamajandus. See on soodne, lihtne transportida (tavaliselt sisse kilekotid, paberkottidesse pakitud) kinnises transpordis, et vältida märjaks saamist. Kuna polüvinüülalkohol on tuleohtlik, tuleb selle ladustamisel ja käsitsemisel olla ettevaatlik.

Polüvinüülalkohol on sünteetiline vees lahustuv ja termoplastne polümeer. See aine sünteesitakse alkoholilüüsi ja aluselise hüdrolüüsi vahetusreaktsiooni tõttu. Polüvinüülalkohol avastati esmakordselt 1924. aastal. Aine lõid Saksa keemikud Wolfram Gonel ja Willy Hermann.

Polüvinüülalkohol: valmistamine

Erinevalt paljudest vinüülpolümeeridest ei moodustu see aine vastavate komponentide polümerisatsiooni tulemusena. Selle toote monomeer esineb ainult atseetaldehüüdide tautomeerse vormina. Polüvinüülalkohol saadakse sellise aine nagu polüvinüülatsetaadi täielikul või osalisel hüdrolüüsil. See meetod eemaldab etüülatsetaatrühmad lõplikust alkoholist.

Mis puudutab tööstuslik tootmine polüvinüültoode, on mitu võimalust. Sel juhul toimub aine seebistamine alkoholikeskkonnas või vesikeskkonnas aluste ja hapete juuresolekul.

A. A. Kuznetsovi juhtimisel töötati 2002. aastal välja tõhusam meetod toote saamiseks. Antud juhul valmistati see geelivaba meetodiga. Sellel meetodil on eelmistega võrreldes palju eeliseid. Esiteks tuleks esile tõsta suhteliselt madalat maksumust, lühiajalist sünteesi ja kõrget tootlikkust.

Millised omadused sellel ainel on?

Polüvinüülalkoholi kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades. Seda saab seletada selle põhiomadustega. Sellel ainel on kleepuvad, emulgeerivad ja kilet moodustavad omadused.

Lisaks talub PVA (polüvinüülalkohol) suurepäraselt lahustite, rasvade ja õlide mõju. Aine on lõhnatu ja täiesti mittetoksiline. Polümeeril on kõrge tõmbetugevus ja paindlikkus. Väärib märkimist, et polüvinüülalkohol sisaldab palju hapnikku.

Siiski tasub arvestada, et need toote omadused sõltuvad otseselt mitmest tegurist, sealhulgas niiskusest. Kui see indikaator suureneb, hakkab aine vett absorbeerima. Samuti toimib see polümeerile plastifikaatorina. Selle tulemusena kaotab polüvinüülalkohol oma tugevuse. Mõnel juhul laguneb aine täielikult ja lahustub seejärel vees.

Põhiomadused

Mis aine see on – polüvinüülalkohol? Selle rakendusala on üsna lai. Niisiis, mida peate toote kohta teadma:

1. Molekulaarvalem - C 2 H 4 O x.
2. Aine keemistemperatuur: 228°C.
3. Tihedus - 1,19 - 1,31 g / cm3.
4. Aine sulamistemperatuur on 200°C.

Aine kasutamine polümeeride tootmiseks

Kõige sagedamini kasutatakse polüvinüülalkoholi muude polümeeride tootmiseks, näiteks:

1. Polüvinüülatsetaal. See aine moodustub polüvinüülalkoholi interaktsiooni tulemusena aldehüüdidega.
2. Polüvinüülnitraat on polüvinüülalkoholi ja lämmastikhappe ester.

Milleks ja kus seda kasutatakse?

Oma omaduste tõttu kasutatakse polüvinüülalkoholi modifikaatorina ja paksendajana polüvinüülatsetaatliimides. Hiinas kasutatakse seda ainet emulsioonpolümerisatsiooni stabilisaatorina ja polüvinüülatsetaadi dispersioonide valmistamisel ka kaitsva kolloidina.

Toodet kasutatakse sageli tekstiilitööstuses. Põhja-Koreas ja Jaapanis kasutatakse polüvinüülalkoholi laialdaselt kiudude tootmisel.

Millistes tööstusharudes ainet kasutatakse?

Polüvinüülalkoholi on pikka aega kasutatud täiesti erinevates valdkondades ja tööstusharudes. See on valmistatud:

1. Voodri paberkate.
2. Tõkkekiht polüetüleentereftalaadist mahutites süsinikdioksiidi jaoks.
3. Vees lahustuv kile pesupulbrite tootmiseks spetsiaalsetes kapslites.
4. Määrdeaine kõvadele kontaktläätsedele, seda lisatakse ka silmatilkadele.
5. Proovide kogumiseks vajalik fiksaator.
6. Kiud betoonmördis elementide tugevdamiseks.
7. Embolisaator meditsiiniliste protseduuride ajal.
8. Liimiaine ja paksendaja igasuguste šampoonide, aga ka lateksi tootmisel.
9. Emulgaator paljudes toiduainetööstuse sektorites.
10. Emboolne aine vähi raviks ilma operatsioonita.

Meditsiini- ja toiduainetööstus

Polüvinüülalkohol on füsioloogiliselt neutraalne aine. Seetõttu kasutatakse seda sageli mitte ainult meditsiinis, vaid ka toiduainetööstuses. Tavaliselt kasutatakse seda toodet klaasimise, niiskust säilitava ja kilet moodustava lisandina. Sellele anti rahvusvaheline nimi - E1203.

Tänu polüvinüülalkoholile on pärast erinevaid töötlusi võimalik säilitada toodetes niiskust vajalikus koguses. Tasub teada, et lisandit E1203 kasutatakse sageli glasuuride valmistamiseks, mis katavad paljusid mereande.

Polüvinüülalkoholi keemiline valem on (C2H4O)x, kus x vastutab polümerisatsiooniastme eest. See aine on valge või heleda kreemja pulbri kujul.

Polüvinüülalkoholil ei ole spetsiifilist lõhna ega maitset. Seda peetakse termoplastseks polümeeriks, seetõttu lahustub see hästi erinevates vedelikes: glütseriinis, vees, uureas, dimetüülformaldehüüdis. PVA keeb temperatuuril 228°C, kuid hakkab sulama juba 200°C juures.

Polüvinüülalkoholi ei mõjuta agressiivsed ained:

• . õlid,
• . bensiin,
• . leeliselahused,
• . petrooleum jne.

Lisaks ei eralda see aine toksiine. See pulber sisaldab alati umbes 5% vett. See komponent muudab alkoholi plastilisemaks. Samuti lisatakse polüvinüülalkoholi koostisele plastifitseerivate omaduste suurendamiseks järgmist:

• . glütserool,
• . butüleenglükool,
• . fosforhappe.

IN tööstuslikus mastaabis see pulber saadakse polümeeriga analoogsete reaktsioonide tulemusena. Need hõlmavad nii lihtsaid kui ka kompleksseid polüvinüüleetrite ühendeid. Praktikas toimub see protsess polüvinüülatsetaadi seebistamise tõttu alkoholikeskkonnas. PVA võib reageerida ka vees olevate aluste ja hapetega.

Polüvinüülalkoholi kaubamärke on mitu, need jagunevad: täielikult hüdrolüüsitud ja osaliselt hüdrolüüsitud. Tekstiilitööstuse üheks populaarsemaks kaubamärgiks peetakse 16. klassi. Polüvinüülalkohol 16 on valget värvi ja toodetakse graanulite kujul. Seda kasutatakse kangaste ja naha töötlemisel.

PVA omadused

Polüvinüülkloriidi omadused on üsna mitmekesised, kuna õhuniiskus võib seda oluliselt mõjutada. Suurenenud niiskusega hakkab see tihedust kaotama. Tavalistes kliimatingimustes on sellel ainel kõrge elastsus ja tugevus. See alkohol on võimeline andma toorainetele kleepuvaid omadusi.

PVA-l on ka kilet moodustavaid omadusi, kuid samal ajal ei ole see võimeline hapetes, leelistes ja lahustites lahustuma. Kui kuivale PVA-pulbrile satub vett, lahustub see materjal selles täielikult.

Polüvinüülalkoholipõhisel liimil on kõrge tihedus ja viskoossus. Seda kasutatakse konteinerite tootmisel ja õmblemisel. See on vastupidav bensiinile, õlidele ja hapetele.

PVA pealekandmine

See pulber osaleb teiste polümeerühendite tootmisprotsessis. Selle abiga saate:

• . polüvinüülnitraat,
• . polüvinüülatsetaal,
• . polüvinüülatsetaadi dispersioonid.

Aasia riikides tegeleb PVA tootmisega tekstiilkiud ja kangad. Kui vaatleme seda materjali universaalsuse seisukohast, siis kasutatakse seda peaaegu kõigis inimtegevuse valdkondades.

Põllumajandussektoris lisatakse seda sünteetilistesse väetistesse, need parandavad kvalitatiivselt mulla koostist.

Metallurgia valdkonnas kasutatakse PVA-d terasmetalli karastamiseks.

Polüvinüülalkohol on tootmisprotsessis asendamatu komponent ehitusmaterjalid. See aitab kaitsta paljude materjalide viimistlust.

Seda materjali võib leida parfüümide ja kosmeetika koostistest.

Polüvinüülalkoholi lahus liimis aitab liimida erinevaid kangaid, nahka, paberit ja muid materjale. Seda kasutatakse siltide ja siltide liimimiseks.

IN lääneriigid see aine on leidnud kasutust isegi maalikunstis. Tema abiga konserveeritakse ikoonilised iidsed eksponaadid.
Polüvinüülalkoholi tootmine aitab arstidel teha vereülekandeid ja teha fiksatsioone proovide võtmisel.

Madala molekulmassiga PVA-d kasutatakse toiduainete tootmisprotsessis. Seda lisatakse toote koostistesse glasuuriainena. Nad töötlevad kala, mereande ja vorste.

Samuti väärib märkimist, et seda pulbrit lisatakse järgmistele koostistele:

• . silmatilgad,
• . kontaktläätsede eemaldajad,
• . ehitustarvikud,
• . vees lahustuvad pakkematerjalid,
• . šampoonid, geelid ja palsamid.

Mõned veebiallikad väidavad, et varem võis polüvinüülalkoholi leida igast apteegist. Praegu on selle polümeeri kasutamine toiduainetööstuses Vene Föderatsioonis keelatud. Maailmas võivad nad märgistada E1203 toidu lisaainena.

Tootjad ja maksumus

Peamised polüvinüülalkoholi tootjad maailmas on järgmised riigid:

• . Hiina,
• . Korea,
• . USA.
• . Jaapan,
• . Hispaania.

Vene Föderatsioonis toodavad seda materjali järgmised ettevõtted:

• . OdiHim LLC,
• . LLC VitaHim,
• . LLC Majanduslik,
• . LLC staatus.

Polüvinüülalkoholi keskmine hind on 2,5-3,5 dollarit. PVA on pakendatud kottidesse kaaluga alates 20 kg. Seda materjali tuleb hoida kuivas ja hästi ventileeritavas kohas. Õhutemperatuur peaks olema toatemperatuur.

PVS-iga ladudes on kõrge õhuniiskus rangelt keelatud. Polüvinüülalkoholi saab ladustada virnastatult. Kui kõik selle materjali ladustamisnõuded on täidetud, võib see oma omadused lõputult säilitada.