Поливиниловый спирт — свойства, получение, применение

Поливиниловый спирт: свойства и применение

Поливиниловый спирт представляет собой синтетический водорастворимый и при этом термопластичный полимер. Синтезируется данное вещество благодаря обменной реакции алкоголиза и щелочного гидролиза. Впервые поливиниловый спирт был открыт в 1924 году. Создано вещество было немецкими химиками Вольфрамом Гонелем и Вилли Германом.

Поливиниловый спирт: получение

В отличие от многих виниловых полимеров, данное вещество образуется не в результате полимеризации соответствующих компонентов. Мономер этого продукта встречается только в виде таутомерной формы ацетальдегидов. Поливиниловый спирт получают путем полного или же частичного гидролиза такого вещества, как поливинилацетат. Этот способ позволяет удалить из конечного спирта этилацетатовые группы.

Что касается промышленного производства поливинилового продукта, то здесь существует несколько способов. В данном случае происходит омыление вещества в спиртовой среде или же в водной в присутствии оснований и кислоты.

Под руководством А. А. Кузнецова в 2002 году был разработан более эффективный способ получение продукта. В данном случае его изготавливали безгелевым методом. Этот способ обладает множеством преимуществ по сравнению с предыдущими. Прежде всего следует выделить относительно низкую стоимость, кратковременный синтез и высокую производительность.

Какими свойствами обладает вещество

Поливиниловый спирт широко применяется во многих областях. Объяснить это можно его основными свойствами. Это вещество обладает склеивающими, эмульгирующими и пленкообразующими свойствами.

Помимо этого, ПВС (поливиниловый спирт) прекрасно переносит воздействие растворителей, жиров и масел. Вещество не обладает запахом и совершенно нетоксично. Полимер обладает высокой прочностью при растяжении и гибкостью. Стоит отметить, что в составе поливинилового спирта очень много кислорода.

Однако стоит учесть, что данные свойства продукта напрямую зависят от некоторых факторов, среди которых влажность. При повышении данного показателя вещество начинает впитывать воду. Она же действует на полимер как пластификатор. В результате этого поливиниловый спирт теряет свою прочность. В некоторых случаях вещество полностью распадается, а затем растворяется в воде.

Основные свойства

Что же это за вещество – поливиниловый спирт? Применение его достаточно широко. Итак, что нужно знать о продукте:

  1. Молекулярная формула – С2Н4Ох.
  2. Температура, при которой вещество закипает: 228°С.
  3. Плотность – 1,19 – 1,31 г/см 3 .
  4. Температура, при которой вещество плавится – 200°С.

Применение вещества для получения полимеров

Чаще всего поливиниловый спирт используют для получения прочих полимеров, например:

  1. Ацеталь поливиниловый. Данное вещество образуется в результате взаимодействия поливинилового спирта с альдегидами.
  2. Нитрат поливиниловый представляет собой эфир из поливинилового спирта и азотной кислоты.

В качестве чего используют и где

Благодаря своим свойствам поливиниловый спирт используют в качестве модификатора и загустителя в составе поливинилацетатных клеев. В Китае данное вещество применяют как стабилизатор эмульсионной полимеризации, а также как защитный коллоид в процессе изготовления поливинилацетатных дисперсий.

Зачастую продукт используют и в текстильной промышленности. В Северной Корее и в Японии поливиниловый спирт получил широкое распространение при производстве волокон.

В каких отраслях вещество применяется

Поливиниловый спирт уже давно применяется в совершенно разных сферах и отраслях. Из него изготавливаются:

  1. Покрытие бумажное для лайнеров.
  2. Барьерный слой в полиэтилентерефталатовых емкостях для диоксида углеродов.
  3. Водорастворимая пленка для производства стиральных порошков в специальных капсулах.
  4. Смазка для твердых контактных линз, он же добавляется в капли для глаз.
  5. Фиксатор, необходимый для сбора образцов.
  6. Волокна для армирующих элементов в бетонном растворе.
  7. Агент эмболизации при проведении медицинских процедур.
  8. Адгезионное вещество и сгуститель при производстве всевозможных шампуней, а также латекса.
  9. Эмульгатор во многих отраслях пищевой промышленности.
  10. Эмболизирующий агент при лечении онкологических заболеваний без хирургического вмешательства.

Медицинская и пищевая промышленность

Поливиниловый спирт представляет собой физиологически нейтральное вещество. Именно поэтому его часто используют не только в медицинской, но и пищевой промышленности. Как правило, этот продукт используют как глазирующую, влагоудерживающую и пленкообразующую добавку. Ей было присвоено международное название – Е1203.

Благодаря поливиниловому спирту, после всевозможных обработок в продуктах удается сохранить влагу в нужном количестве. Стоит отметить, что добавку Е1203 часто используют для изготовления глазури, которой покрываются многие морепродукты.

Поливиниловый спирт

Поливиниловым спиртом (ПВС) называют искусственный твёрдый белый (реже – светло-жёлтый или кремовый) полимер, имеющий вид порошка, хлопьев или крупинок. Кристаллическая составляющая вещества может доходить до 68%. Химическая формула поливинилового спирта выглядит следующим образом: [- CH2 – CH(OH) -]n, где n – степень полимеризации. Величина n может достигать 5000, то есть, молекула поливинилового спирта может иметь в своём составе до 5000 одинаковых звеньев.

Впервые этот термостойкий искусственный полимер был получен немецкими химиками В. Германом и В. Гонелем посредством реакции омыления поливинилового эфира гидроксидом калия (KOH).

Если большинство известных полимерных веществ получается путём полимеризации мономеров, то процесс получения поливинилового спирта имеет принципиальное отличие: для получения данного вещества необходима реакция полного или частичного гидролиза поливинилацетата, в результате которой удаляется этилацетатная группа.

Современный промышленный синтез ПВС происходит путём различных вариантов реакции омыления поливинилацетата в водной или спиртовой среде, в присутствии кислот или щелочей, играющих роль катализаторов.

В 2002 году произошло знаменательное событие, которое позволило ускорить и удешевить синтез поливинилового спирта. Коллектив учёных под руководством А. А. Кузнецова открыл и разработал безгелевый способ получения ПВС.

Свойства поливинилового спирта

Чистый поливиниловый спирт не имеет запаха и вкуса, не является токсичным. Единственным его растворителем служит вода. Поливиниловый спирт не растворяется ни в одном из органических растворителей. Особенно стоек к действию любых масел, бензина, керосина и других углеводородов, а также – разбавленных щелочей и кислот.

ПВС гигроскопичен, и всегда содержит примерно 5% воды, которая в некоторой степени пластифицирует вещество. Но вода легко и быстро испаряется. Поэтому в качестве пластификаторов для этого полимера применяются этиленгликоль, бутиленгликоль, фосфорная кислота, глицерин. Лучшим пластификатором для ПВС является именно глицерин.

Благодаря своим свойствам, поливиниловый спирт широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности, в медицине, в различных отраслях народного хозяйства.

Применение поливинилового спирта

Поскольку описываемое вещество является физиологически нейтральным, то вполне объяснимо широкое применение поливинилового спирта в пищевой и медицинской промышленности. ПВС применяется в качестве плёнкообразователя, влагоудерживающей и глазирующей пищевой добавки, которой присвоено международное обозначение Е1203. Благодаря применению ПВС, в продуктах, подвергающихся разным способам обработки, удаётся сохранить необходимое количество влаги. Также поливиниловый спирт входит в состав глазури, которой покрывается свежезамороженная рыба и морепродукты. Е1203 включается в состав большинства видов оболочек, которыми покрывают готовые к употреблению продукты и полуфабрикаты. К примеру, колбасы и сосиски.

Е1203 официально разрешена к применению в Украине и странах ЕЭС. В России эта пищевая добавка официально не запрещена, однако нет и официального разрешения для применения поливинилового спирта при изготовлении продуктов питания.

Свойства поливинилового спирта позволяют широко использовать его в качестве материала для производства медицинского оборудования, инструментов и аппаратов. В фармацевтической промышленности ПВС применяется при изготовлении оболочек и наполнителей для различных таблеток. Кроме того, поливиниловый спирт иногда используют при переливании крови как плазмозаменитель. Нередки случаи, когда при лечении онкологических заболеваний ПВС применяется как эмболизирующий агент (в тех случаях, когда операция противопоказана или в ней нет необходимости). Используется этот термостойкий полимер и для производства особых волокон, которыми выполняют внутренние хирургические швы, рассасывающиеся в течение определённого времени. Также ПВС в качестве лубриканта включается в состав жидкостей для контактных линз и глазных капель. Часто это вещество применяют при изготовлении детских и женских средств гигиены, кремов.

Широко распространено использование ПВС для производства полимерных плёнок и волокон. Пластифицированный поливиниловый спирт применяется для изготовления стойких к агрессивным жидкостям шлангов.

Некоторые технологии окрашивания тканей также требуют применения ПВС.

ВВЕДЕНИЕ

ПВС — продукт омыления ПВА в спиртовых растворах в присутствии щелочных или кислотных катализаторов — представляет собой порошок белого или слегка желтоватого цвета, растворимый в воде. Промышленностью выпускается несколько марок ПВС, отличающихся по молекулярной массе и степени омыления. Марки с содержанием ацетатных групп от 3 до 27 % (масс.) принято называть сольварами. Омыление ПВА проводят в основном в метаноле, метнладетате или этаноле (для марок медицинского и пищевого назначения) в присутствии щелочи как периодическим, так и непрерывным методом.

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА

ПВС — продукт омыления ПВА в спиртовых растворах в присутствии щелочных или кислотных катализаторов — представляет собой порошок белого или слегка желтоватого цвета, растворимый в воде. Промышленностью выпускается несколько марок ПВС, отличающихся по молекулярной массе и степени омыления. Марки с содержанием ацетатных групп от 3 до 27 % (масс.) принято называть сольварами. Омыление ПВА проводят в основном в метаноле, метнладетате или этаноле (для марок медицинского и пищевого назначения) в присутствии щелочи как периодическим, так и непрерывным методом.

Читайте также:  Лобстер — состав, полезные свойства, вред, пищевая ценность, витамины

В процессе производства порошкового ПВС периодическим способом вода используется на охлаждение реакционных смесей и оборудования, на промывку оборудования — омылителей, центрифуги и т. д. и для смыва полов. Если порошкообразный ПВС предназначен для переработки в поливинилацетали, то его растворяют в воде до получения 8–10 %- ного раствора. При этом вода (деминерализованная) используется как составная часть продукта.

Раствор поливинилацетата в этиловом спирте из мерника 2 и серную кислоту из мерника / сливают в омылитель 3, представляющий собой эмалированный реактор, снабженный паровой рубашкой, пропеллерной мешалкой и обратным холодильником 4. Процесс кислотного омыления протекает при температуре кипения спиртовой смеси или несколько более низкой в течение 8–24 ч.

При щелочном гидролизе сначала образуется гель, который после добавления новых порций катализатора (спиртового раствора щелочи) распадается. Это сопровождается образованием дисперсии поливинилового спирта. Процесс протекает при 30–35°С, а в конце омыления на короткое время смесь доводится до кипения.

Поливиниловый спирт отделяют от метилового спирта и мети-лацетата в центрифуге 7, куда с помощью насоса 6 реакционная смесь отдельными порциями подается из лавера 5. После фильтрации поливиниловый спирт в центрифуге 7 и во втором лавере 5 многократно очищается метиловым спиртом, подаваемым из мерника 5, от серной кислоты (при кислотном гидролизе) и от уксуснонатриевой соли (при щелочном гидролизе). Поливиниловый спирт, полученный омылением полимера в присутствии серной кислоты, стабилизируют, промывая его содовым раствором. Маточный раствор собирается в сборнике 15, из которого подается на переработку.

Загрязненный метиловый спирт, используемый для промывки поливинилового спирта, собирается в сборники, причем спирт от первых промывок сливается в сборник 18, а от конечных промывок– в сборник 20. Загрязненный спирт из сборника /5 поступает на ректификацию, а промытый порошок в вакуум-сушилку 21, где высушивается при температуре 60°С.

Операцию омыления и ректификацию производят на установке, состоящей из перегонного куба 13, ректификационной колонны 10, дефлегматора //, холодильника 12 и приемника 14. Необходимый раствор щелочи поступает в куб, проходя через мерник 9. Чистый метиловый спирт сливается из приемника 14 в сборник 16, откуда он передается в мерник 8 при помощи центробежного насоса 17.

В зависимости от условий омыления поливиниловый спирт выпадает из раствора в виде порошка, хлопьев, нитей или пленки. По мере омыления поливинилацетата уменьшается растворимость полимера в спирте и повышается его водорастворимость.

Поливиниловый спирт является кристаллическим полимером. Поливиниловый спирт, содержащий менее 5% ацетатных групп, не растворяется в холодной воде, но легко растворяется в воде, нагретой до 65°С. При 4О°/о ацетатных групп поливиниловый спирт растворяется в воде при комнатной температуре, но выпадает из раствора при повышении температуры до 35–40°С. При 50% ацетатных групп поливиниловый спирт теряет способность растворяться в холодной и горячей воде, но растворяется в одном метиловом спирте.

Пленки поливинилового спирта, полученные из водных растворов, прозрачны, характеризуются высокой прочностью, стойкостью к истиранию и высокой газопроницаемостью.

Особо ценным свойством поливинилового спирта является его исключительная стойкость к действию масел, жиров и большинства органических растворителей. Под влиянием тепла поливиниловый спирт начинает существенно изменяться лишь с температуры 150– 160°С. Наиболее интересной и широко применяемой в технике реакцией поливинилового спирта является реакция конденсации его с альдегидами. В результате этой реакции образуются поливинилацетали.

Растворимость поливинилового спирта в воде является ценным свойством, но в ряде случаев требуется нерастворимый в воде поливиниловый спирт. Водонерастворимость спирта достигается различными способами: нагреванием его выше 220°С, введением фосфорной кислоты, обработкой формальдегидом, «сшивкой» с помощью органических веществ и т. д.

Поливиниловый спирт имеет следующие показатели: плотность 1200–1300 кг/м3, показатель преломления 1,49–1,53, предел прочности при растяжении 60–120 МПа, температуру стеклования 85°С, теплостойкость по Вика 120°С, коэффициент линейного расширения (7–12)10

6, высокое сопротивление истиранию (в 10 раз больше, чем у резины), низкую газопроницаемость (в 20 раз меньше, чем у резины).

Основные области применения поливинилового спирта — изготовление бензино- и бензолостойких шлангов, прокладок и листов; он служит эмульгатором в процессах полимеризации; применяется в качестве полупродукта для производства поливинилацеталей, волокон, пленок и клеев. В строительной технике этот ценный полимер еще не нашел большого применения, но его следует отнести к весьма перспективным полимерам ввиду разнообразия его свойств, многие из которых — прочность; плотность, устойчивость к органическим растворителям — могут быть широко использованы и в строительстве.

Поливинилацетали получают действием на водный раствор поливинилового спирта альдегидами (двухвагшый способ) или совмещением омыления поливинилацетата с ацеталированием образующегося поливинилового спирта (однованный способ). В качестве катализаторов ацетилирования применяют серную, соляную или фосфорную кислоту. Обычно ацетилирование протекает не полностью, и поливинилацетали содержат свободные гидроксильные и ацетильные группы.

Физико-механические свойства поливинилацеталей (при одинаковой степени замещения) зависят от альдегида, использованного для ацетилирования. С увеличением молекулярной массы альдегида возрастает водостойкость, морозостойкость и эластичность поливинилацетали, но снижаются температура размягчения, твердость и прочность. Свойства поливииилацеталей изменяются в зависимости от степени замещения гидроксильиых групп. С повышением ее уменьшается твердость и температура размягчения, возрастают водостойкость и эластичность. Поливинилацетали с низкой степенью замещения растворимы только в спиртах, при средней степени замещения — в смесях спирта с неполярными

растворителями ароматического характера, высокозамещенные поливинилацетали– в ароматических растворителях, за исключением поливинилформаля, в котором имеют плохую растворимость. Все поливинилацеталн низших альдегидов имеют высокие адгезионные свойства к различным материалам, в том числе и многим строительным материалам. Они обладают высокой химической стойкостью, прозрачностью и светостойкостью.

Поливинилбутираль (бутвар) содержит 55–75 мол.% бутиральных групп, температура стеклования его примерно 55°С. Обычно используют полившшлбутираль, содержащий 15–35% (по массе) пластификатора (дибутилсебацианат, диоктилфталат и др.). Поливинилбутираль применяют в качестве адгезионного слоя при изготовлении безосколочиого стекла — триплекса. Методом экструзии из него можно вырабатывать трубы, шланги. В сочетании с фенольными полимерами поливинилбутираль используют для приготовления универсальных клеев, например широко известного марки БФ.

Поливиниловый спирт

Поливиниловый спирт – искусственный водорастворимый синтетический термопластичный полимер. Синтезом поливинилового спирта является обменная реакция щелочного гидролиза или алкоголиза.

Первооткрывателями поливинилового спирта были немецкие химики Вилли Герман и Вольфрам Гонель в 1924 году.

В отличие от многих виниловых полимеров получение поливинилового спирта не происходит путем полимеризации соответствующих мономеров. Мономер поливинилового спирта существует исключительно в виде таутомерной формы устойчивых ацетальдегид. Получение поливинилового спирта происходит путем частичного или полного гидролиза поливинилацетата, чтобы удалить этилацетатовые группы.

Промышленными способами получения поливинилового спирта являются различные варианты омыления поливинилового спирта в водной или спиртовой среде в присутствии кислот и оснований.

В 2002 году под руководством Кузнецова А. А. лабораторией термостойких термопластов ИСПМ им. Ениколопова в Москве был разработан безгелевый способ получения поливинилового спирта, имеющий ряд преимуществ по сравнению с другими способами, такие как низкая стоимость, высокая производительность и кратковременный синтез.

Свойства поливинилового спирта

Пленкообразующие, эмульгирующие и склеивающие свойства поливинилового спирта позволяют использовать его в различных отраслях и сферах. Поливиниловый спирт устойчив к воздействию масел, жиров и растворителей. Он не имеет запаха и нетоксичен, имеет высокую прочность на растяжение и гибкость, а также обладает высоким содержанием кислорода.

Однако, эти свойства поливинилового спирта находятся в прямой зависимости от влажности, при повышении которой он впитывает воду. Вода, которая действует как пластификатор, уменьшает прочность поливинилового спирта. Он полностью распадается и быстро растворяется в ней.

Молекулярная формула поливинилового спирта – C2H4Ox, плотность – от 1,19 до 1,31 г/см³, температура плавления – 200°C, температура кипения – 228°C.

Применение поливинилового спирта

Поливиниловый спирт является сырьем для изготовления других полимеров, таких как:

  • Поливиниловый нитрат – это эфир из азотной кислоты и поливинилового спирта;
  • Поливиниловый ацеталь – его получают путем взаимодействия альдегидов с поливиниловым спиртом.

Также известно применение поливинилового спирта в качестве загустителя и модификатора в поливинилацетатные клеи.

В Китае широко распространенно применение поливинилового спирта в качестве стабилизатора эмульсионной полимеризации и защитного коллоида для производства поливинилацетатных дисперсий.

В текстильной промышленности Японии и Северной Кореи применение поливинилового спирта широко распространенно в производстве волокна.

Поливиниловый спирт нашел применение в различных отраслях и сферах в качестве:

  • Бумажного покрытия для лайнеров;
  • Водорастворимой пленки для упаковки стирального порошка в растворяющихся таблетках;
  • Барьерного слоя для диоксида углерода в полиэтилентерефталатовых бутылках;
  • Смазки в глазные капли и твердые контактные линзы;
  • Волокон для арматуры в бетоне;
  • Поверхностно-активного вещества для образования полимера инкапсулированных наночастиц;
  • Фиксатора для сбора образцов;
  • Агента эмболизации в медицинских процедурах;
  • Сгустителя и адгезионного материала для производства шампуней и латекса;
  • Эмульгатора в пищевой промышленности;
  • Эмболизирующего агента при нехирургическом лечении онкологических заболеваний.
Читайте также:  Ирга — полезные свойства, употребление, калорийность

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.

Производство и применение поливинилового спирта

Химическая формула поливинилового спирта – (C2H4O)x, где x – отвечает за степень полимеризации. Это вещество представлено в виде белого или светло-кремового порошка.

Поливиниловый спирт не имеет специфического запах и вкуса. Его считают термопластичным полимером, поэтому он хорошо растворяется в различных жидкостях: глицерине, воде, мочевине, диметилформальдегиде. Закипает ПВС при температуре 228°C, но начинает плавиться уже при 200°C.

На поливиниловый спирт не действуют агрессивные вещества:

Кроме того, это вещество не выделяет токсинов. В своем составе этот порошок всегда содержит около 5% воды. Такой компонент делает спирт более пластичным. Также для повышения пластифицирующих свойств в состав поливинилового спирта добавляют:

  • • глицерин,
  • • бутиленгликоль,
  • • фосфорную кислоту.

В промышленных масштабах этот порошок получают в результате полимераналогичных реакций. В них берут участие как простые, так и сложные соединения поливиниловых эфиров. На практике этот процесс происходит за счет омыления поливинилацетата в спиртовой среде. Также ПВА может вступать в реакции с основаниями и кислотами, которые находятся в воде.

Существует несколько марок поливинилового спирта, они разделяются на: полностью гидролизованные и частично гидролизованные. Одной из самых востребованных марок в текстильной промышленности считается 16 марка. Поливиниловый спирт 16 имеет белый цвет, производиться в виде гранул. Его используют во время обработки тканей и кожи.

Свойства ПВС

Свойства поливинилхлорида достаточно разнообразные, так как на него сильно может влиять влажность воздуха. При повышенной влажности он начинает терять плотность. При нормальных климатических показателях это вещество имеет высокую эластичность и прочность. Этот спирт способен придавать сырью склеивающие свойства.

ПВС обладает также пленкообразующими свойствами, но при этом, он не способен к растворению в кислотах, щелочах и растворителях. Если на сухой порошок ПВС попадет вода, то этот материал полностью в ней раствориться.

Клей на основе поливинилового спирта отличается высокой плотность и вязкостью. Его применяют в процессе производства тары, пошива одежды. Он устойчив к бензину, маслам и кислотам.

Применение ПВС

Этот порошок участвует в процессе изготовления других полимерных соединений. С его помощью получают:

  • • поливиниловый нитрат,
  • • поливиниловый ацеталь,
  • • поливинилацетатные дисперсии.

В странах Азии ПВС участвует в производстве текстильных волокон и тканей. Если рассматривать этот материал с точки зрения универсальности, то он применяется практически во всех сферах человеческой деятельности.

В сфере аграрного хозяйства его добавляют в составы к синтетическим удобрениям, они качественно улучшают состав почвы.

В металлургической сфере ПВС применяют для закалки стального металла.

Поливиниловый спирт является незаменимым компонентом в процессе производства строительных материалов. Он помогает защищать покрытие многих материалов.

Этот материал можно найти в составах парфюмерной и косметической продукции.

Раствор поливинилового спирта в составе клея, помогает склеивать различные ткани, кожу, бумагу и прочие материалы. С его помощью приклеивают бирки и этикетки.

В западных странах это вещество нашло свое применение даже в сфере живописи. С его помощью производят консервацию образотворческих старинных экспонатов.
Производство поливинилового спирта помогает медикам производить переливание крови, делать фиксацию при сборе образцов.

Низкомолекулярный ПВС применяют в процессе производства продуктов питания. Его вводят в составы продуктов в качестве глазирующего агента. Им обрабатывают рыбу, морепродукты, колбасные изделия.

Также стоит отметить, что данный порошок вводят в составы:

  • • глазных капель,
  • • смывок для контактных линз,
  • • строительной арматуры,
  • • упаковочных водорастворимых материалов,
  • • шампуней, гелей и бальзамов.

Некоторые интернет-ресурсы утверждают, что раньше поливиниловый спирт можно было найти в любой аптеке. На данный момент этот полимер запрещено использовать в пищевой отрасли на территории Российской Федерации. В мире могут маркировать в качестве пищевой добавки Е1203.

Производители и стоимость

Главными мировыми производителями поливинилового спирта считаются страны:

В Российской Федерации этот материал производят компании:

  • • ООО ОдиХим,
  • • ООО ВитаХим,
  • • ООО Экономкемикал,
  • • ООО Статус.

Средняя цена на поливиниловый спирт составляет 2,5-3,5$. Фасовка ПВС производиться в мешки, массой от 20 кг. Хранить данный материал необходимо в сухих и хорошо вентилируемых помещениях. Температура воздуха должна быть комнатной.

На складах с ПВС категорически запрещена повышенная влажность воздуха. Складировать поливиниловый спирт можно штабельным способом. Если будут выдержаны все требования по хранению этого материала, то он может сохранять свои свойства неограниченно долго.

Свойства и применение поливинилового спирта

Поливиниловый спирт – материал, обладающий специфическими свойствами и используемый в различных промышленных направлениях. Ввиду его популярности и активного применения, считаем необходимым поговорить о нем более детально. Поэтому в данной статье расскажем, что он собой представляет, какими свойствами обладает, а также где применяется и, собственно, где продается в Украине на выгодных условиях. Если вам интересна такая информация в подробностях, читайте далее.

Table of Contents

Что такое поливиниловый спирт и каковы его свойства?

Поливиниловый спирт, или сокращенно ПВС (PVOH, PVA, PVAL) – это твердое вещество органической этимологии, принадлежащее к группе термопластов (полимерных материалов, которые могут обратимо становиться при нагревании высокоэластичными или вязкотекучими). Выглядит как белая (иногда – светло-желтая или кремовая) порошкообразная либо гранулированная масса, сформированная, соответственно, белыми, желтоватыми или бесцветными частицами. Ароматических характеристик и вкусовых параметров лишена.

Физические и химические свойства

Этот термопластичный полимер отлично растворяется в воде, а еще в таких средах, как ациклические двухатомные спирты, пропантриол-1,2,3, водные растворы карбамида, ДМФА и ДМСО. Проявляет стойкость к преимущественному количеству универсальных органических растворителей, масел, бензина, керосина и прочих углеводородов, к разбавленным кислотам, окислителям и щелочным растворам. Не разрушается под влиянием солнечного излучения и микроорганизмов. Имеет высокие клеящие качества, выступает превосходным эмульгатором, пленкообразователем и адгезионным полимером. Токсичного воздействия не осуществляет.

Стоит учитывать гигроскопичность ПВС и постоянное вхождение в его состав около 5 % воды, в некой степени пластифицирующей его. При этом вода беспрепятственно и оперативно испаряется, а поэтому есть потребность в задействовании иных пластификаторов, каковыми в данном случае могут выступать 1,2-диоксиэтан, 1,3-бутандиол, фосфорная кислота и глицерин.

Хотя, в целом, данному материалу характерны высокие прочностные параметры на разрыв и гибкость, на прочность может влиять окружающая влажность. Когда он впитывает влагу, становится более эластичным, но не таким прочным, как до этого. Гранулированный продукт в присутствии влаги и под давлением сбивается в комки.

ПВС – горючее вещество. При разложении в ходе нагрева образует воду, углекислоту, монооксид углерода и этановую к-ту. При этом меняется окрас: на смену белому приходит темно-коричневый.

Как многоатомный спирт, это хим. соединение реагирует с кислотами, образуя сложные эфиры (реакция этерификации), и с альдегидами (ацеталирование). Сочетание с йодом приводит к появлению синих комплексов (качественная реакция на ПВС).

Плотность – 1,19-1,31 г/см³, вязкость – 5 мПа•с, степень гидролиза – 88 моль%, степень полимеризации – 500-5000, кристалличность – 30-70 % (зависит от производственных аспектов). Термосвойства: t плавления – 225 °C, t разложения – 230 °C, t стеклования – 85 °C. Хим. формула: (C2H4O)x, где x оповещает о степени полимеризации.

Важно! Поливиниловый спирт выпускается под разными марками. Различные виды маркированных средств могут отличаться составом и рядом физ.-хим. параметров. Варьируется уровень полимеризации и гидролиза. Разные водные р-воры проявляют различные физические и химические свойства. Если рассматривать название той или иной марки, первая цифра будет говорить о вязкости 4 % водного р-вора при t 20 °C, вторая – о степени гидролиза. При значении последнего 86,5-96 моль% ПВС омыленный частично, при 98 моль% – полностью.

Преимущества

Подытоживая все вышеописанные характеристики указанного вещества, хотим выделить отдельно каждую из них, которая является неоспоримым плюсом:

– образование не имеющих окраса, прочных и эластичных покрытий;

– оперативное схватывание после реакции;

– повышенные прочностные параметры, прочность к разрыву и сопротивление к истиранию ПВС материалов, по сравнению с прочими продуктами;

– уменьшенное влагопоглощение, если проводить аналогию с растворимыми в воде смолами (акриловой и т.д.);

– высокая адгезия, прежде всего к синтетическим волокнам;

Читайте также:  Винная кислота — свойства, получение, применение

– высокопрочность и абразивостойкость покрытий;

– инертность к действию масел, жиров и всяческих растворителей;

– сравнительная однородность хим. структуры (лучше, чем у декстринов и казеина);

– значительные адгезивные качества при малом количестве сырья;

– хорошая защита пряжи + уменьшение вероятности повреждения нитей в производственном процессе до 50 %.

Получение. Если принимать во внимание большинство полимеров, то отличие от них у поливинилового спирта заключается в способе получения. Тогда как те создают путем полимеризации соответствующего мономера, ПВС производят косвенно, преимущественно из ПВА, а не из этенола. То есть поливинилацетат – главное сырье для производства ПВС. Современный пром. синтез этого вещества выглядит как полимераналогичные трансформации (разные варианты омыления ПВА в спиртовой или водной среде при наличии оснований или кислот).

Основные методы получения таковы:

– алкоголиз полимеров сложных виниловых эфиров. Среда – прошедшие осушение низшие ациклические спирты. Дополнительные участники – гидроокиси щелочных металлов. Специфическая особенность – гелеобразование;

– алкоголиз с участием кислот (кислотный алкоголиз). Аналогично дополняется возникновением геля;

– щелочной алкоголиз + сольволиз водой. Среда – совокупность низших ациклических спиртов и иных растворяющих материалов (воды, диоксана, диметилкетона, бензина либо эстеров). Если задействуется вода, почти всегда ее объем не более 10 %, а омыление так же дополняется появлением геля;

– гидролиз при наличии кислотных/щелочных агентов с водой в качестве реакционной среды.

Становится понятным, что гелеобразование – основной негативный технологичный нюанс, с которым нужно как-то справляться. Поэтому производственный процесс предвидит необходимость в спец. аппаратурном оформлении, позволяющем решать эту проблему.

Упаковка, транспортировка, хранение

Упаковывают ПВС, как правило, в бумажные, полимерные или двухслойные (бумага + ПЭ) мешки по 20-25 кг. Перевозка допустима разными видами транспортных средств, за исключением воздушных. И при перевозке, и при хранении важно предотвращать контакт данного полимера с атмосферными осадками, исключать влияние тепловых источников (солнечный свет – не исключение). Хранить поливиниловый спирт следует в упаковке производителя, обеспечивая ее целостность, в закрытых сухих складах с достаточно хорошим проветриванием. Оптимальный температурный режим – комнатная t.

Если соблюдать все указанное, период хранения будет практически неограниченным. Гарантийный срок годности составляет 1 год. Но после этого продукт не становится непригодным. Просто перед тем, как применять ПВС по истечении 12 месяцев со дня изготовления, нужно проверять его свойства.

Техника безопасности

Примечательно, что данный реактив является неопасным, если соблюдать нормальные условия обращения с ним. К тому же, некоторые сорта могут использоваться не только в промышленных целях, но даже в пищепроме и медицине, что также говорит о многом. Вместе с тем, стоит учитывать горючесть этого материала (t воспламенения от стороннего огнеисточника – 205 °С, t самовоспламенения – 344 °С) и способность выделять при нагревании до 180 °С токсический метаналь, угарный газ и пары уксусной кислоты. Из этого следует, что возгораний нельзя допускать, а в случае таковых важно позаботиться о безопасности окружающих и задействовать соответствующие меры по тушению. Что и как необходимо делать в такой ситуации, а также общая информация о безопасности вещества, как правило, подается в инструкции.

Где может применяться ПВС?

Спектр применения у данного соединения – широчайший, начиная с эмульсионной полимеризации, заканчивая созданием связок для растворов красок. Как уже упоминалось, это отличный эмульгатор, адгезионный и образующий пленку полимер.

Основные сферы, в которых задействуют поливиниловый спирт:

√ Химия. Производство ПВС волокон и полимерных пленок, стабилизация водной полимеризации винилового эфира уксусной к-ты, адгезия и загущение клеевой и латексной продукции. Кроме того, это популярное сырье для создания прочих полимеров (поливиниловых ацеталя и нитрата);

√ Сельское хозяйство. ПВС задействуется как синтетическое удобрение для улучшения плодородности почвы в роли влагоудерживателя и для защиты растений от различных негативных воздействий;

√ Металлургия. Принимает участие в закалке стали;

√ Строительство. Служит защитным средством для стройматериалов, а также выступает арматурным волокном в бетонах;

√ Бумажное и текстильное производства. Помогает склеивать куски бумаги, картона, тканей и кож. Кроме того, используется для крепления товарных бирок, этикеток, почтовых конвертов, пакетных клапанов и т.д.;

√ Приборостроение. Участвует в изготовлении циклографических клише и всяческих печатных плат;

√ Электротехника. Производство керамических компаундов;

√ Пищепром. Известен как добавка к пище под кодом Е1203, выступающая глазирующим агентом, эмульгатором и связкой для воды (влагоудерживателем). Используется при глазировании рыбы и морепродуктов. Является частью пленочных покрытий сыров и колбасной продукции (пленкообразователь), а также ПЭТФ емкостей для жидких пищевых продуктов;

√ Медицина и фармацевтика. Выполняет роль плазмозаменителя при гемотрансфузии. Задействуется в эмболотерапии онкообразований терапевтическими методами (локализирует и блокирует опухоли). Способствует фиксации при сборе образцов (взятии анализов). Служит сырьем для производства медикаментов (например, иодинола – антисептического лекарства для наружного использования, а также глазных капель и жидкостей для контактных линз) и принимает участие в ряде иных не менее значимых медицинских процессов;

√ Косметическое и парфюмерное направления. Входит в состав различной уходовой косметики (шампуней, кремов, бальзамов…) и гигиенических средств, которые разрабатываются не только для взрослых, но и для детей;

√ Микробиология. Необходим для такого важного процесса, как иммобилизация клеток и ферментов;

√ Производство бытовой химии. Задействуется в изготовлении водорастворимых капсул, в частности для стиральных порошков;

√ Живопись. Находит применение в консервации образотворческих старинных экспонатов. С его помощью осуществляют профилактическую заклейку. Также он входит в состав реставрационных грунтов.

Клеевое сырье или клеящая основа многоразового действия, стабилизатор и защитный коллоид дисперсии полимеров, компонент фоточувствительных покрытий, участник гранулирования и микроинкапсуляции, полимеризатор, разделительный агент, загуститель и адгезионный материал, ПАВ для создания капсулированных наночастиц – это лишь малая часть обозначений, которыми можно описывать поливиниловый спирт. Сфер и процессов, для которых он важен, очень и очень много.

Приготовление раствора

Так как в большинстве перечисленных отраслей указанный хим. продукт используется в виде раствора, считаем необходимым рассмотреть его приготовление.

Использовать для этого нужно емкости, которые произведены из материалов, устойчивых к коррозионному воздействию. Они должны быть чистыми, без пленок и отложений.

Как готовить р-вор? В холодную воду нужно, размешивая, засыпать ПВС, а после нагревать состав до полного растворения. Для нагрева можно задействовать водяную баню или водяной пар с t до 90-95 °C. Чтобы не появилась пленка, когда раствор охлаждается, его необходимо перемешивать. Стоит учитывать:

– если повышается t, то растворение происходит с увеличенной скоростью;

– если увеличивается молярная масса, растворение замедляется;

– если осуществляется переход на высокие концентрации, растворение затрудняется.

Из этого следует, что концентрированные растворы, в частности 30 %, нужно готовить при максимальной t – 95 °C.

Когда ПВС раствор перемешивается или перемещается по трубопроводу, может появляться пена. Чтобы этого избежать, нужно использовать мешалку специальной формы (анкерную низкоскоростную) или не допускать участков падения. Если понадобится пеногаситель, так как предотвратить образование пены не удалось, можно задействовать n-октанол, трибутиловый эфир фосфорной кислоты или другие материалы с аналогичным действием в объеме 0,003-0,10 % от общей массы.

Длительное хранение р-вора приводит к увеличению вязкости, но это не страшно. Чтобы восстановить начальные вязкостные параметры, нужно выполнить нагревание и перемешивание рассматриваемого материала.

Для ускорения сушки клея можно использовать спирты или прибегать к дисперсии. Лучшая t сушки – максимально низкая и не более 130 °C. В ином случае будет ухудшена активация высохшего слоя.

Не забывайте и такое: если пластификатором выступает вода, прочность PVAL значительно уменьшается. В воде реализуются распад и мгновенное растворение.

Где купить поливиниловый спирт в Украине на выгодных условиях?

Если вам понадобился рассмотренный продукт и вы хотите купить его в Украине по хорошей цене и с гарантией высоких качественных параметров, обращайтесь в компанию «Система Оптимум». Наше предприятие не единственное, кто реализует PVOH, но уж точно одно из тех, которые предлагают самые выгодные условия приобретения. Работаем по всей Украине. Заявки принимаем онлайн, в телефонном режиме и через электронную почту. Высокое качество продукта подтверждено сертификатом. Цена на любые объемы – невысокая. Плюс при крупных оптовых заказах возможны скидки в индивидуальном порядке. Каждая партия товара доставляется своевременно, благодаря его постоянному наличию на складах и собственному автопарку нашей компании. Полный комплекс выгод сотрудничества гарантируем каждому заказчику!

Покупайте поливиниловый спирт у ЧП «Система Оптимум» – останетесь довольны выбором по максимуму!

Ссылка на основную публикацию