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 i reakcija etilen monoklorohidrina s NaOH, dovode do stvaranja acetaldehida, a ne vinilnog alkohola. Acetaldehid i BC 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 prvi su 1924. godine dobili kemičari Willi Herrmann i Wolfram Haehnel reakcijom saponifikacije saponificiranjem otopine polivinil etera stehiometrijskom količinom kalijevog hidroksida KOH. Istraživanja u području dobivanja PVA početkom prošlog stoljeća proveli su znanstvenici Gonel, Hermann i Herbert Berg. Klasična metoda saponifikacije provedena je u okruženju apsolutnog (osušenog) etilnog alkohola u omjeru 0,8 mol sredstva za saponificiranje na 1,0 mol PVA, te 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 transformacije analogne polimeru. Tijekom 80 godina istraživanja prikupljeno je dosta eksperimentalnog materijala o problemu proizvodnje 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 priprema

Trenutno se industrijska sinteza PVA provodi transformacijama analognim polimerima, posebice korištenjem jednostavnih i polivinilnih etera, poput PVA, kao početnih polimera. Glavne metode za dobivanje PVA uključuju: razne opcije saponifikacija PVA u alkoholima 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

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 molekularne težine. Iz cjelokupne literature posvećene razvoju metoda za sintezu PVA može se izdvojiti pet glavnih pravaca:

1. Alkoholiza polivinil estera u mediju osušenih nižih alifatskih alkohola (C1-C3), posebno metanola, u prisutnosti hidroksida alkalijskih metala. Proces alkalne alkoholize prati geliranje.
2. 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 prema reakcijskom mehanizmu alkalne alkoholize, prati geliranje.
3. Alkalna alkoholiza i hidroliza u smjesi nižih alifatskih alkohola s drugim otapalima (dioksanom, vodom, acetonom, benzinom ili esterima). Kada se koriste smjese u kojima je voda sastavni dio, u gotovo svim slučajevima njezina koncentracija ne prelazi 10%, a saponifikacija je popraćena stvaranjem gela.
4. Priprema PVA mehanizmom reakcije hidrolize u prisutnosti kiselih ili alkalnih sredstava, pri čemu voda djeluje kao reakcijski medij.
5. Razvoj posebnih dizajn hardvera, što omogućuje rješavanje tehnoloških problema povezanih s geliranjem tijekom procesa saponifikacije PVA.

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 je razrjeđivanje reakcijskog sustava ili korištenje sheme protoka za proizvodnju PVA, povećanje vremena sinteze i zagrijavanje. Međutim, to dovodi do povećane potrošnje otapala i, sukladno tome, potrebe za njegovom regeneracijom nakon sinteze, a zagrijavanje u prisutnosti saponificirajućeg sredstva dovodi do razaranja polimera. Drugi način je korištenje posebno dizajniranih mješalica (opremljenih oštricama) za mljevenje gela, međutim, ova upotreba posebnih reaktora ili mješalica povećava trošak konačnog troška PVA. Dodatno, gore navedene metode se koriste za proizvodnju širokog spektra kopolimera polivinil acetat-polivinil alkohol.

Alkalna alkoholiza vinil estera

Najčešća je alkoholiza vinilnih estera u mediju osušenih nižih alifatskih alkohola (C1-C3), posebice metanola, u prisutnosti hidroksida alkalijskih metala. Najrašireniji alkalni agensi su natrijev i kalijev hidroksid, metilat, etoksid i propoksid. Vjeruje se da preduvjet provođenje alkoholize je 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) izvornog sustava. Proces alkalne alkoholize prati geliranje. Poznata je metoda saponifikacije vodenih PVA disperzija s vodenim otopinama lužina, koja se može provesti u jednom stupnju. 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 provođenje procesa saponifikacije PVA, 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) i alifatski ugljikovodici predloženi su kao sredstva za taloženje kopolimera BC i VA. 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 vrijeme geliranja također se može postići uvođenjem surfaktanta, na primjer: 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 molekularne težine s niskim sadržajem zaostalih acetatnih skupina kada se koristi THF kao medij. Ovaj izum primijenjen je na saponifikaciju polivinil pivalata da se dobije sindiotaktički PVA. Međutim, primjeri ne daju nikakve naznake 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 proizvodnju PVA. Predložena je metoda za saponifikaciju PVA u mediju monoetanolamina, etanola ili smjese etanol-monoetanolamin pod utjecajem 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.

Kisela alkoholiza 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 kao katalizator koristi sumporna kiselina, dio hidroksilnih skupina PVA se esterificira sumpornom kiselinom u sulfatni ester, što uzrokuje toplinsku nestabilnost PVA. Upotreba klorovodične kiseline obično rezultira obojenim PVA. Perklorna kiselina u uvjetima saponifikacije ne stvara estere s PVA, 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 izvesti u vodenom okruženju bez dodatka organskog otapala.

Razvoj posebne opreme 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 provođenje procesa saponifikacije u reaktorima opremljenim posebno dizajniranim mješalicama ili u ekstruderima na 20-250C. Saponifikacija u takvim reaktorima provodi se prema jednoj shemi: alkoholiza zrnatog PVA u alkoholnoj otopini saponificirajućeg sredstva. Prijavljeni patenti se razlikuju po modifikaciji opreme i činjenici da se tijekom saponifikacije mijenja broj okretaja miješalice/puža, geometrija reaktora i miješalice/puža. 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 eliminirati nikakvim uređajem za miješanje. Većina metoda za proizvodnju PVA je šaržna, ali postoji dovoljan broj patenata posvećenih kontinuiranoj tehnologiji za saponifikaciju PVA. Jedna od tih tehnologija razvijena je u NPO Plastpolymer (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 u reakcijski sustav kao sredstva za taloženje. Prilikom dodavanja benzina u metanolnu otopinu PVA, koja obično sadrži do 1% tež. vode, nastaje heterogeni sustav. Ovisno o količini benzina dodanog u kupelj za saponifikaciju, reakcija alkalne alkoholize PVA može započeti u homogenom ili heterogenom sustavu. Kada se u metanolnu PVA otopinu unese više od 30% benzina po težini ukupne tekuće faze, nastaje nestabilna emulzija. S povećanjem udjela benzina u saponifikacijskoj kupelji smanjuje se vrijeme reakcije prije početka geliranja i smanjuje se stupanj saponifikacije oslobođenog polimera. Povećanje udjela benzina na 45% tež. dovodi do stvaranja grubog praha. Kada se u saponifikacijsku kupelj uvede benzin, povećava se brzina reakcije alkalne alkoholize PVA, posebno nakon što se otopina odvoji 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 saponifikacije PVA 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 se u fazi sušenja tekuća faza obogaćuje benzinom, a čestice kopolimera završavaju u mediju za taloženje, što sprječava lijepljenje čestica i dovodi do stvaranja rastresitog praha.

Alternativne metode za dobivanje PVA

Obećavajuća i obećavajuća metoda za dobivanje PVA može biti razvoj proizvodnje PVA iz BC. Međutim, trenutni stupanj razvoja znanosti i tehnologije ne dopušta pomak ravnoteže prema stvaranju BC u paru "BC-Acetaldehid". Stoga se riječ "alternativa" koristi u kontekstu razvoja metode koja smanjuje ili uklanja nedostatke prethodnih metoda sinteze. Od 1924. do 2002. izumljeno je i primijenjeno mnogo različitih metoda za proizvodnju 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 korištenja raznih tehnoloških inovacija. O rješenju problema geliranja raspravljalo se gore.

Metoda proizvodnje polivinil alkohola bez gela

Godine 2002. u znanstvenoj skupini Instituta za sintet Polimerni materijali ih. Enikolopov (ISPM RAS, Moskva) pod vodstvom Viktora Viktoroviča Bojka, novi, visoko učinkovita metoda PVA saponifikacija. Značajke ove metode su:

• Visoke performanse
• Niski troškovi energije
• Kratko vrijeme sinteze
• Bez geliranja
• Mogućnost provođenja procesa u visoko koncentriranim sustavima
• Prvi put su dobiveni amorfizirani 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 (slično dijagramima za saponifikaciju u sustavu benzin-metanol) odabrani su uvjeti za provođenje sinteze ne samo u bezgelskom načinu (dobivanje komercijalnog polimera u obliku praha), već također u potpuno homogenom načinu (dobivanje gotove otopine za predenje). Glavna razlika ovog procesa je u tome što se sinteza odvija u području spinodalne dekompozicije (klasične metode se temelje na sintezi u području binodalne dekompozicije). U ovom načinu, brzina rasta formiranih čestica nove polimerne faze premašuje brzinu stvaranja novih čestica, što zauzvrat dovodi do stvaranja u reakcijskom volumenu ne prostorne mreže s čvorovima u česticama (kristalizacija centri), ali od pojedinačnih čestica. 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 definitivno nov i revolucionaran.

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 vezanih “glava uz glavu” je na razini 1-2% i potpuno ovisi o njihovom sadržaju u izvornom polivinil acetatu. Karike koje se spajaju jedna na drugu imaju veliki utjecaj na fizikalna svojstva polimera, kao i njegovu topljivost u vodi. U pravilu, PVA je slabo razgranati polimer. Grananje je posljedica reakcije prijenosa lanca u fazi proizvodnje polivinil acetata. Centri grana su najviše slabe točke polimerni lanac i duž njih se lanac prekida tijekom reakcije saponifikacije i, kao rezultat toga, smanjuje se molekularna težina polimera. Stupanj polimerizacije PVA je 500-2500 i ne podudara se sa stupnjem polimerizacije izvornog PVA.

Stupanj hidrolize PVA ovisi o njegovoj budućoj upotrebi i kreće se u području od 70 - 100 mol%. Ovisno o uvjetima i vrsti djelomične saponifikacije, zaostale acetatne skupine mogu se nalaziti duž polimernog lanca nasumično ili u obliku blokova. Raspodjela zaostalih acetatnih skupina utječe na to važne karakteristike polimeri kao što su talište, površinska napetost vodenih otopina ili zaštitnih koloida i temperatura staklastog prijelaza.

Polivinil alkohol, izveden iz polivinil acetata, je taktički polimer. Kristaličnost PVA je posljedica prisutnosti velikog broja hidroksilnih skupina u polimeru. Na kristalnost polimera također utječe pozadina priprave polimera, grananje, stupanj hidrolize i vrsta raspodjele zaostalih acetatnih skupina. Što je veći stupanj hidrolize, veća je kristalnost PVA uzorka. Na toplinska obrada potpuno saponificiranog proizvoda, njegova kristalnost se povećava i dovodi do smanjenja njegove topljivosti u vodi. Što je veći broj rezidualnih acetatnih skupina u PVA, manje je stvaranje kristalnih zona. Izuzetak za topljivost je PVA dobiven prema metodi V.V. Boyko. 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 na polimer kao plastifikator. Pri visokoj vlažnosti, rastezna čvrstoća PVA se smanjuje, ali raste elastičnost. Talište je oko 230 °C (pod dušikom), a temperatura staklastog prijelaza je 85 °C za potpuno hidrolizirani oblik. Na zraku pri 220 °C PVA se nepovratno raspada 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. Dakle, za sindiotaktički PVA talište leži u području od 280 °C, a temperatura staklenog prijelaza za PVA-PVA kopolimer sa sadržajem PVA jedinica od 50 mol% je ispod 20 °C. Amorfizirani PVA dobiven prema metodi Boyko V.V. nema karakteristično endotermno područje odgovorno za taljenje kristalne faze, međutim, njegova toplinska razgradnja je identična dobivenom PVA na klasičan način.

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
• Sastojci u proizvodima za žensku higijenu i njegu djece
• Sredstvo za stvaranje zaštitnog sloja za kaljenje u proizvodnji umjetnih vlakana
• U Industrija hrane kao emulgator
• Vodotopivi filmovi u procesu proizvodnje ambalažnih materijala
• Imobilizacija stanica i enzima u mikrobiologiji
• Proizvodnja polivinil butirala
• U otopinama za kapi za oči i kontaktne leće kao lubrikant
• Za nekirurško liječenje raka - kao emboličko sredstvo
• Kao surfaktant za proizvodnju inkapsuliranih nanočestica

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

Izvori

1. Ushakov S.N. “Polivinil alkohol i njegovi derivati” M.-L.; Izdavačka kuća Akademije znanosti SSSR-a, 1960., svezak 1,2.
2. “Polivinil alkohol, svojstva i primjena” // J. Wiley: London - NY - Sydney - Toronto, 1973.
3. Rosenberg M. E. “Polimeri na bazi polivinil acetata” - L.; Kemija Lenjingradska podružnica, 1983.
4. Finch C.A. "Polyvinyl Alcohol - Developments", Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
5. Auto. datum SSSR 267901
6. Auto. datum SSSR 211091
7. Auto. datum SSSR 711045
8. Pogladiti. USA 6162864, 2000 Polivinil alkohol
9. Automatski svid. SSSR 141302
10. Automatski svid. SSSR 143552
11. Pogladiti. USA 2513488, 1950 Metanoliza polivinil estera
12. Pogladiti. Francuska 951160, 1949
13. Pogladiti. SAD 2668810, 1951. Postupak za saponifikaciju polivinil estera
14. Pogladiti. Njemačka 3000750, 1986.
15. Pogladiti. Njemačka 19602901, 1997.
16. Pogladiti. USA 3072624, 1959. Postupak saponifikacije za pripremu polivinil alkohola
17. Lee S., Sakurada I., “Die responseskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 sv. 184A, str. 268
18. “Enciklopedija polimera” - M.; Sovjetska enciklopedija, 1972. vol. 1-3.
19. Linderman M. “Polimerizacija vinilnih monomera” - M.; Kemija, 1973.
20. Automatski certifikat Rusije RU12265617
21. Automatski certifikat Rusije RU22234518
22. Automatski certifikat Rusije RU32205191
23. Bojko Viktor Viktorovič. Sinteza polivinil alkohola u vodeno-alkoholnim medijima: Dis. ...kand. kem. Znanosti: 02.00.06: Moskva, 2004. 112 str. RSL OD, 61:04-2/321

E-1203 Polivinil alkohol je dodatak hrani, sredstvo za zadržavanje vlage, sredstvo za glaziranje.

Karakteristika:

Polivinil alkohol je u vodi topiv i termoplastičan umjetni polimer. Izvana E-1203– to je bijeli (rjeđe svijetložuti ili krem) fini kristalni prah, bez mirisa i okusa. Vrlo je topiv u vodi, umjereno topljiv u etilnom alkoholu, a otporan je na masti, ulja, benzin, otopine lužina i kiselina. Higroskopan je, ima veliku elastičnost i čvrstoću, zbog sadržaja oko 5% vode u svom sastavu, koja plastificira tvar. Štoviše, kada se vlaga apsorbira, njegova se elastičnost povećava, ali se njegova čvrstoća smanjuje. Također Polivinil alkohol je otporan na svjetlost i mikroorganizme. Kemijska formula: (C2H4O)n, gdje je n stupanj polimerizacije. Glavna metoda za proizvodnju polivinil alkohola je saponifikacija polivinil acetata u vodi ili alkoholnom mediju, u prisutnosti kiselih baza. Ima dobra svojstva emulgiranja, upijanja vlage i stvaranja filma E-1203 pružaju zaštitu od vlage i oksidacije.

Primjena:

U prehrambenoj industriji djelomično hidroliziran Polivinil alkohol. Koristi se kao sredstvo za zadržavanje vlage u tehnologiji proizvodnje hrane, za vezanje vode koja ostaje u proizvodima nakon proizvodni procesi. Aditiv E-1203 koristi se u rješenjima za glaziranje u tehnologiji proizvodnje smrznute ribe, kao sredstvo za glaziranje za stvaranje glatke, sjajne ljuske Gotovi proizvodi. Polivinil alkohol se koristi u filmovima i premazima za površinsku obradu kobasica, narezaka, sireva i njihovih ovitaka. U proizvodnji dodataka prehrani (biološki aktivni dodaci) hrani u količini od 45 g/kg. Široko se koristi u mnogim industrijama:

• kemikalija u proizvodnji ljepila i lateksa kao ljepljivog materijala i zgušnjivača;
• papir;
• tekstilna industrija za proizvodnju polivinil alkoholnih vlakana;
• agroindustrijski kompleks (sintetičko gnojivo);
• u metalurgiji za kaljenje čelika;
• parfumerijska i kozmetička industrija, uključena u proizvode za njegu djece i osobnu higijenu za žene, šampone;
• u građevinarstvu;
• industrija izrade instrumenata;
• u farmaceutici kao punilo u proizvodnji tabletiranih lijekova;
• u mikrobiologiji - za imobilizaciju enzima i stanica;
• u medicini kao emboličko sredstvo u liječenju onkoloških bolesti koje ne zahtijevaju kiruršku intervenciju, kao lubrikant za kontaktne leće i kapi za oči, kao nadomjestak plazme za transfuziju krvi. I E-1203 koristi se u proizvodnji polimernih folija za pakiranje prehrambenih proizvoda i robe široke potrošnje ili za potrebe kućanstva.

  Utjecaj na ljudsko tijelo:

  Nije toksičan i nema negativan učinak na ljudsko tijelo, smatra se sigurnim aditivom u hrani i naširoko se koristi u lijekovima. Najveća dopuštena stopa dnevna potrošnja E-1203 nije utvrđeno. Polivinil alkohol je odobren za upotrebu u proizvodnji hrane u Europskoj uniji, Ukrajini i Ruska Federacija. Ali zabranjeno je koristiti kao dodatak hrani u Australiji i Novom Zelandu.

Polivinil alkohol je umjetni polimer koji se lako otapa u vodi. Dobili su ga 1924. godine dva kemičara - Gonel i Herman - reakcijom saponifikacije.

Fizička svojstva

Polivinil alkohol je bijeli prah sa sposobnošću stvaranja filma. Ovaj polimer je vrlo čvrst i fleksibilan, ali budući da te kvalitete ovise o vlažnosti (upija tekućinu), vlačna čvrstoća se smanjuje, a pri određenom stupnju vlažnosti javlja se veća rastezljivost. Ima higroskopna svojstva i lako se otapa (uglavnom u vodi). Ne može se otopiti u organskim otapalima kao što su masti i ulja. Kada se koristi, ova tvar nema toksični učinak, što znači da se može smatrati bezopasnom.

Dobivanje alkohola

Polivinil alkohol ili PVA dobiva se iz polivinil acetata hidrolizom ili alkoholizom i proizvodi se u obliku granula ili praha. U proizvodnji PVA koriste se različite tehnološke metode, od jednostavnih do prilično složenih i radno intenzivnih.

Polivinil alkohol - primjena

PVA se danas koristi prilično široko. Može djelovati kao zgušnjivač u proizvodnji ljepila i šampona, a koristi se za proizvodnju materijala od lateksa. Uspješno ga koriste restauratori za restauraciju umjetničkih slika. Zbog svoje higroskopnosti pronašao je široku primjenu u stvaranju higijenskih proizvoda. Sve vrste pelena, tampona i uložaka izrađuju se od PVA. Proizvođači hrane nisu zaboravili polivinil alkohol. Koristi se kao emulgator u proizvodnji majoneze, umaka, kečapa i drugih prehrambenih proizvoda, a koristi se i kao konditorski proizvod.

Moderna medicina također je usvojila neka svojstva PVA. Koristi se u proizvodnji nekih lijekova, nakon što se temeljito očisti od nečistoća. Oftalmolozi koriste polivinil alkohol za pripremu i kao lubrikant za kontaktne leće. Čak su i onkolozi pronašli primjenu PVS-a u liječenju raka. Posebno je potrebno provesti nekirurški postupak embolizacije. A ovo nije cijeli raspon upotrebe polivinil alkohola u medicini.

U tekstilnoj industriji PVA se koristi za skidanje, au industriji papira za skidanje, a osim toga nezaobilazna je komponenta u proizvodnji celuloze. Polivinilalkohol je neophodan građevinarima i metalurzima, kožarima i proizvođačima boja i lakova. Sve tvornice koje proizvode umjetna vlakna za njihovu izradu koriste PVA koji im daje čvrstoću kroz proces dimenzioniranja niti.

Čak je i takva znanost kao mikrobiologija počela koristiti PVA u procesu stanica. Polivinil alkohol također je našao primjenu u tiskarstvu, posebice u sitotisku. U ovom području se koristi kao polimerni sloj za proces kopiranja. Također se može koristiti kao ambalaža ili zaštitni materijal u proizvodnji za pokrivanje dijelova, zbog činjenice da se PVA sloj lako uklanja.

Poduzeća koja proizvode i koriste kalupe također uspješno koriste ovaj polimer. Danas PVA postaje sve rašireniji u nacionalno gospodarstvo. Pristupačan je, jednostavan za transport (obično u plastične vrećice, pakiran u papirnate vrećice) u zatvorenom transportu kako bi se izbjeglo smočenje. Budući da je polivinil alkohol zapaljiv, treba biti oprezan pri skladištenju i rukovanju.

Polivinil alkohol je sintetski vodotopljivi i termoplastični polimer. Ova tvar se sintetizira zbog reakcije razmjene alkoholize i alkalne hidrolize. Polivinil alkohol je prvi put otkriven 1924. Tvar su stvorili njemački kemičari Wolfram Gonel i Willy Hermann.

Polivinil alkohol: priprema

Za razliku od mnogih vinilnih polimera, ova tvar ne nastaje kao rezultat polimerizacije odgovarajućih komponenti. Monomer ovog proizvoda javlja se samo kao tautomerni oblik acetaldehida. Polivinil alkohol se dobiva potpunom ili djelomičnom hidrolizom tvari kao što je polivinil acetat. Ova metoda uklanja etil acetatne skupine iz konačnog alkohola.

O industrijska proizvodnja polivinil proizvod, postoji nekoliko načina. U ovom slučaju, saponifikacija tvari događa se u alkoholnom mediju ili u vodenom mediju u prisutnosti baza i kiselina.

Pod vodstvom A. A. Kuznetsova 2002. godine razvijena je učinkovitija metoda za dobivanje proizvoda. U ovom slučaju, proizveden je metodom bez gela. Ova metoda ima mnoge prednosti u odnosu na prethodne. Prije svega treba istaknuti relativno nisku cijenu, kratkotrajnost sinteze i visoku produktivnost.

Koja svojstva ima tvar?

Polivinil alkohol ima široku primjenu u mnogim područjima. To se može objasniti njegovim osnovnim svojstvima. Ova tvar ima svojstva ljepila, emulgatora i stvaranja filma.

Osim toga, PVA (polivinil alkohol) savršeno podnosi učinke otapala, masti i ulja. Tvar je bez mirisa i potpuno netoksična. Polimer ima visoku vlačnu čvrstoću i fleksibilnost. Važno je napomenuti da polivinil alkohol sadrži puno kisika.

Međutim, vrijedi uzeti u obzir da ova svojstva proizvoda izravno ovise o nekoliko čimbenika, uključujući vlažnost. Kada se ovaj pokazatelj poveća, tvar počinje apsorbirati vodu. Također djeluje na polimer kao plastifikator. Zbog toga polivinil alkohol gubi snagu. U nekim slučajevima tvar se potpuno raspada, a zatim se otapa u vodi.

Osnovna svojstva

Kakva je to tvar - polivinil alkohol? Primjena mu je prilično široka. Dakle, što trebate znati o proizvodu:

1. Molekulska formula - C 2 H 4 O x.
2. Temperatura na kojoj tvar vrije: 228°C.
3. Gustoća - 1,19 - 1,31 g / cm3.
4. Temperatura pri kojoj se tvar tali je 200°C.

Upotreba tvari za proizvodnju polimera

Najčešće se polivinil alkohol koristi za proizvodnju drugih polimera, na primjer:

1. Polivinil acetal. Ova tvar nastaje kao rezultat interakcije polivinil alkohola s aldehidima.
2. Polivinil nitrat je ester polivinil alkohola i dušične kiseline.

Čemu služi i gdje?

Polivinil alkohol se zbog svojih svojstava koristi kao modifikator i zgušnjivač polivinil acetatnih ljepila. U Kini se ova tvar koristi kao stabilizator za polimerizaciju emulzije, a također i kao zaštitni koloid u proizvodnji polivinil acetatnih disperzija.

Proizvod se često koristi u tekstilnoj industriji. U Sjevernoj Koreji i Japanu polivinil alkohol se široko koristi u proizvodnji vlakana.

U kojim se industrijama tvar koristi?

Polivinil alkohol se odavno koristi u potpuno različitim poljima i industrijama. Izrađuje se od:

1. Papirna obloga za košuljice.
2. Zaporni sloj u spremnicima od polietilen tereftalata za ugljični dioksid.
3. Vodotopivi film za proizvodnju praškova za pranje u posebnim kapsulama.
4. Lubrikant za tvrde kontaktne leće, dodaje se i kapima za oči.
5. Za uzimanje uzorka potreban je fiksativ.
6. Vlakna za armiranje elemenata u betonskom mortu.
7. Sredstvo za embolizaciju tijekom medicinskih postupaka.
8. Ljepilo i zgušnjivač u proizvodnji svih vrsta šampona, kao i lateksa.
9. Emulgator u mnogim sektorima prehrambene industrije.
10. Embolički agens za liječenje raka bez operacije.

Medicinska i prehrambena industrija

Polivinil alkohol je fiziološki neutralna tvar. Zbog toga se često koristi ne samo u medicinskoj, već iu prehrambenoj industriji. Obično se ovaj proizvod koristi kao aditiv za glaziranje, zadržavanje vlage i stvaranje filma. Dobio je međunarodno ime - E1203.

Zahvaljujući polivinil alkoholu, nakon različitih tretmana moguće je zadržati vlagu u proizvodima u potrebnoj količini. Važno je napomenuti da se aditiv E1203 često koristi za izradu glazura koje pokrivaju mnoge morske proizvode.

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, dimetil formaldehidu. 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 oslobađa toksine. Ovaj prah uvijek sadrži oko 5% vode. Ova komponenta čini alkohol plastičnijim. Također, za povećanje svojstava plastificiranja, u sastav polivinil alkohola dodaje se sljedeće:

• . glicerol,
• . butilen glikol,
• . fosforna kiselina.

U industrijsko mjerilo ovaj prah se dobiva kao rezultat polimer-analognih reakcija. Oni uključuju i jednostavne i složene spojeve polivinil etera. U praksi se ovaj proces događa zbog saponifikacije polivinil acetata u alkoholnom okruženju. PVA također može reagirati s bazama i kiselinama koje se nalaze u vodi.

Postoji nekoliko marki polivinil alkohola, dijele se na: potpuno hidrolizirani i djelomično hidrolizirani. Jedan od najpopularnijih brandova u tekstilnoj industriji smatra se 16. razred. Polivinil alkohol 16 bijele je boje i proizvodi se u obliku granula. Koristi se tijekom obrade tkanina i kože.

Svojstva PVA

Svojstva polivinil klorida vrlo su raznolika, budući da na njega uvelike utječe vlažnost zraka. S povećanom vlagom, počinje gubiti gustoću. U normalnim klimatskim uvjetima ova tvar ima visoku elastičnost i čvrstoću. Ovaj alkohol je sposoban dati adhezivna svojstva sirovinama.

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, ovaj materijal će se potpuno otopiti u njemu.

Ljepilo na bazi polivinilnog alkohola ima visoku gustoću i viskoznost. Koristi se u proizvodnji kontejnera i krojenju. Otporan je na benzin, ulja i kiseline.

Primjena PVA

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

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

U azijskim zemljama, PVA je uključen u proizvodnju tekstilna vlakna i tkanine. Ako uzmemo u obzir ovaj materijal s gledišta univerzalnosti, onda se koristi u gotovo svim sferama ljudske aktivnosti.

U poljoprivrednom sektoru dodaje se formulacijama sintetičkih gnojiva, kvalitativno poboljšavaju sastav tla.

U metalurškom području, PVA se koristi za otvrdnjavanje čelika.

Polivinil alkohol nezamjenjiva je komponenta u procesu proizvodnje Građevinski materijal. Pomaže u zaštiti završne obrade mnogih materijala.

Ovaj materijal se može naći u sastavima parfema i kozmetike.

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

U zapadne zemlje ova tvar je čak pronašla svoju primjenu u području slikarstva. Uz njegovu pomoć provodi se konzervacija ikoničnih antičkih eksponata.
Proizvodnja polivinil alkohola pomaže liječnicima u obavljanju transfuzija krvi i fiksacijama 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 i kobasice.

Također je vrijedno napomenuti da se ovaj prah dodaje sljedećim formulacijama:

• . kapi za oči,
• . skidači 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. Trenutačno je ovaj polimer zabranjen za upotrebu u prehrambenoj industriji u Ruskoj Federaciji. U svijetu E1203 mogu označiti kao prehrambeni aditiv.

Proizvođači i cijena

Glavni svjetski proizvođači polivinil alkohola su sljedeće zemlje:

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

U Ruskoj Federaciji ovaj materijal proizvode tvrtke:

• . OdiHim LLC,
• . doo VitaHim,
• . Ekonomemikal doo,
• . LLC status.

Prosječna cijena za polivinil alkohol je 2,5-3,5 dolara. PVA je pakiran u vrećama težine od 20 kg. Ovaj materijal mora se skladištiti u suhim i dobro prozračenim prostorima. Temperatura zraka treba biti sobna.

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