Polivinil alkol zararlı mı? Polivinil alkol. Sentez ve üretim

Polivinil alkol- yapay bir suda çözünür sentetik termoplastik polimer. Polivinil alkolün sentezi, alkali hidroliz veya alkolizin bir değişim reaksiyonudur.

Polivinil alkolün öncüleri 1924'te Alman kimyagerler Willie Hermann ve Wolfram Gönel'di.

Birçok vinil polimerinin aksine polivinil alkol, karşılık gelen monomerlerin polimerleştirilmesiyle üretilmez. Polivinil alkol monomeri, yalnızca dirençli asetaldehitin totomerik bir formu olarak bulunur. Polivinil alkol, etil asetat gruplarını uzaklaştırmak için polivinil asetatın kısmi veya tam hidrolizi ile elde edilir.

Polivinil alkol üretimi için endüstriyel yöntemler, polivinil alkolün sulu veya alkollü bir ortamda asitler ve bazlar varlığında sabunlaştırılması için çeşitli seçeneklerdir.

2002 yılında, AA Kuznetsov'un önderliğinde, ısıya dayanıklı termoplastik ISPM laboratuvarı adını aldı. Enikolopov tarafından Moskova'da, düşük maliyet, yüksek üretkenlik ve kısa vadeli sentez gibi diğer yöntemlere göre bir takım avantajlara sahip olan polivinil alkol üretmek için jelsiz bir yöntem geliştirildi.

Polivinil alkolün özellikleri

Polivinil alkolün film oluşturma, emülsifiye etme ve yapıştırma özellikleri, çeşitli endüstrilerde ve alanlarda kullanılmasına izin verir. Polivinil alkol sıvı, katı yağlar ve çözücülere karşı dayanıklıdır. Kokusuz ve toksik değildir, yüksek çekme mukavemetine ve esnekliğe sahiptir ve ayrıca yüksek oksijen içeriğine sahiptir.

Bununla birlikte, polivinil alkolün bu özellikleri, su emdiği bir artışla nem içeriği ile doğru orantılıdır. Plastikleştirici görevi gören su, polivinil alkolün gücünü azaltır. İçinde tamamen parçalanır ve hızla çözülür.

Polivinil alkolün moleküler formülü C2H4Ox, yoğunluk - 1.19 ila 1.31 g / cm³, erime noktası - 200 ° C, kaynama noktası - 228 ° C'dir.

polivinil alkol kullanımı

Polivinil alkol, aşağıdakiler gibi diğer polimerlerin üretimi için bir hammaddedir:

• Polivinil nitrat, bir eterdir. Nitrik asit ve polivinil alkol;
• Polivinil asetal - aldehitlerin polivinil alkol ile reaksiyona girmesiyle elde edilir.

Polivinil asetat yapıştırıcılarda koyulaştırıcı ve değiştirici olarak polivinil alkolün kullanıldığı da bilinmektedir.

Çin'de polivinil alkol, emülsiyon polimerizasyonu için bir stabilizatör ve polivinil asetat dispersiyonlarının üretimi için koruyucu bir kolloid olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

Japon tekstil endüstrisinde ve Kuzey Kore Lif üretiminde polivinil alkol kullanımı yaygındır.

Polivinil alkol, çeşitli endüstrilerde ve alanlarda şu şekilde uygulama bulmuştur:

• Astarlar için kağıt kaplama;
• Çözünen tabletlerde çamaşır tozu paketlemek için suda çözünür film;
• PET şişelerde karbondioksit için bariyer tabakası;
• Göz damlaları ve sert kontakt lensler için yağlayıcılar;
• Betonda takviye için lifler;
• Polimer kapsüllü nanopartiküller oluşturmak için yüzey aktif madde;
• Numune toplamak için kelepçe;
• Tıbbi prosedürlerde embolizasyon ajanı;
• Şampuan ve lateks üretimi için kıvam arttırıcı ve yapıştırıcı;
• Gıda endüstrisinde emülgatör;
• Kanserin cerrahi olmayan tedavisinde embolize edici bir ajan.

PVOH, polivinil alkol.

Kimyasal özellikler

Suda çözünür yapay termoplastik polimer. Madde, bir alkali hidroliz reaksiyonu ile polivinil asetattan elde edilir veya alkoliz ... Kimyasal bileşik ilk olarak 1924'te elde edildi. Zayıf dallanmış bir polimerdir, polimerizasyon derecesi yaklaşık 500-2500'dür. Madde yırtılmaya karşı yeterince dayanıklı, esnek ve film oluşturma özelliğine sahiptir. Ortalama erime noktası 230 derece, cam geçiş sıcaklığı 85 santigrat derecedir. Alkol yağlara, katı yağlara ve organik çözücülere karşı stabildir. Polivinil Alkolün özgül ısısı = 1 derece başına kg başına 1.26 kJ. Rusya Federasyonu topraklarında, madde uyarınca serbest bırakılır GOST 10779 78.

Polivinil Alkol Uygulaması:

• tutkal, şampuan, lateks ürünlerinde yapıştırıcı madde ve kıvam arttırıcı olarak;
• suni elyaf üretiminde, çocuk bakımı için kozmetik;
• gıda endüstrisinde emülgatör olarak;
• enzimlerin ve hücrelerin immobilizasyonu için mikrobiyolojide araştırma yaparken;
• yapılmış şişelerde karbon dioksit için bir bariyer tabakası sağlamak polietilen tereftalat ;
• polivinil asetallerin üretiminde;
• tıpta göz damlası ve kontakt lens saklama solüsyonlarının bir parçası olarak, bazı ilaçlarda kanser tedavisinde embolize edici bir ajan olarak.

farmakolojik etki

Keratoprotektif, nem tutma.

Farmakodinamik ve farmakokinetik

Madde, gözün derisini ve mukoza zarlarını, korneayı maruz kalmaya karşı korur. dış faktörler... Polivinil Alkol, sıvının yoğun buharlaşması sırasında göz yüzeyini yumuşatır ve nemlendirir ve gözyaşı filminin stabilitesini arttırır. Çare, konjonktival bezlerin doğal ürününe benzer özellikler gösterir - müsin ... Topikal olarak kullanıldığında, ilaç kan dolaşımına girmez.

Kullanım endikasyonları

Araç, diğer maddelerle birlikte kullanılır:

• rahatsızlık ve yanma hissini ortadan kaldırmak, göz kuruluğu;
• ;
• gözyaşı sıvısı üretiminin yoğunluğunda bir azalma ile gözyaşı ikamesi şeklinde;
• kronik tedavisi için, pürülan orta kulak iltihabı , varisli ve trofik ülserler;
• pürülan cerrahi hastalıklar için, kimyasal ve termal yanıklar .

Kontrendikasyonlar

Madde ne zaman kullanılamaz.

Yan etkiler

Polivinil alkol nadiren ters reaksiyonlara neden olur. Bazen görünürler alerjik reaksiyonlar .

Kullanım talimatları (Yöntem ve dozaj)

Ajanın dozajı ve uygulama yöntemi, dozaj formuna, hastalığa ve alkolün kullanım amacına bağlıdır.

İlaçlar topikal olarak kullanılır, nazofarenks yıkanır veya konjonktival keseye damlatılır.

aşırı doz

Doz aşımı vakalarına dair bir kanıt yoktur.

Etkileşim

Madde ile uyumsuz fosfatlar , sülfatlar ve diğer organik tuzlar, bir çökelti oluşabilir.

Bileşik, güçlü asitlere ve zayıf alkalilere maruz kaldığında yok edilir.

Boraks varlığında madde jelleşebilir.

Satış şartları

Rez reçete izni.

Özel Talimatlar

Araç değiştirilirken kullanılamaz görünüm, bulanıklık, yağış.

(Analoglar) içeren müstahzarlar

Madde müstahzarlarda bulunur:, Oftolik BK , Sicaprotect ... Tıbbi olmayan kullanım dahil olmak üzere, fonlar markalar altında üretilir: Alcotex, gelvatol, poliviol, kartonol vb.

Popüler Makaleler

Kilo vermek hızlı bir süreç olamaz. Çoğu kilo vermenin ana hatası, birkaç gün oruç tuttuktan sonra harika sonuçlar elde etmek istemeleridir. Ama sonuçta, birkaç gün içinde kilo alınmadı! Ekstra kilo n ...

E-1203 polivinil alkol - gıda katkı maddesi, su tutucu madde, camlama maddesi.

karakteristik:

polivinil alkol suda çözünür ve termoplastik yapay bir polimerdir. harici olarak E-1203- beyaz (daha az sıklıkla - açık sarı veya krem) ince dağılmış kristal tozdur, kokusuz ve tatsızdır. Suda iyi çözünür, etil alkolde orta derecede çözünür, yağlara, sıvı yağlara, benzine, alkali ve asit çözeltilerine karşı dayanıklıdır. Higroskopiktir, bileşimindeki maddeyi plastikleştiren yaklaşık %5 su içeriğinden dolayı büyük elastikiyet ve mukavemete sahiptir. Ayrıca nem emildiğinde elastikiyeti artar ve mukavemeti azalır. Ayrıca polivinil alkol ışığa ve mikroorganizmalara karşı dayanıklıdır. Kimyasal formül: (C2H4O) n, burada n, polimerizasyon derecesidir. Polivinil alkol elde etmenin ana yöntemi, polivinil asetatın asit bazlar varlığında su veya alkol ortamında sabunlaştırılmasıdır. İyi bir emülsifiye edici, nem emici ve film oluşturucu polimerdir, özellikleri E-1203 nem ve oksidasyona karşı koruma sağlar.

Uygulama:

Gıda endüstrisinde, kısmen hidrolize polivinil alkol. Üretim teknolojisinde su tutucu olarak kullanılır. Gıda Ürünleri, üretim işlemlerinden sonra üründe kalan suyu bağlamak için. Katkı E-1203 Dondurulmuş balık üretim teknolojisindeki cam çözümlerinde, pürüzsüz parlak bir kabuk oluşturmak için bir camlama maddesi olarak kullanılır bitmiş ürün. polivinil alkol, sosislerin, sosislerin, peynirlerin ve bunların kılıflarının yüzey işlemleri için filmlerde ve kaplamalarda kullanılır. 45 g / kg miktarında gıdaya diyet takviyeleri (biyolojik olarak aktif katkı maddeleri) üretiminde. Birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır:

• yapıştırıcı madde ve kıvam arttırıcı olarak tutkal ve lateks üretiminde kimyasal;
• kağıt;
• polivinil alkol liflerinin üretimi için tekstil endüstrisi;
• tarımsal sanayi kompleksi (sentetik gübre);
• çelik sertleştirme için metalurjide;
• parfümeri ve kozmetik sanayi, kadın çocuk bakımı ve kişisel hijyen ürünleri, şampuanlar;
• yapım aşamasında;
• enstrüman yapım endüstrisi;
• farmasötiklerde tabletli ilaçların üretiminde dolgu maddesi olarak;
• mikrobiyolojide - enzimlerin ve hücrelerin immobilizasyonu için;
• tıpta cerrahi müdahale gerektirmeyen onkolojik hastalıkların tedavisinde embolize edici bir ajan olarak, kontakt lensler ve göz damlaları için bir kayganlaştırıcı olarak, kan transfüzyonu için bir plazma ikamesi olarak. Birlikte E-1203 gıda ve tüketim mallarının paketlenmesi veya evsel amaçlar için polimer filmlerin imalatında kullanılır.

  İnsan vücudu üzerindeki etkileri:

  Toksik değildir ve insan vücudu üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur, güvenli bir gıda katkı maddesi olarak kabul edilir ve ilaçlarda yaygın olarak kullanılır. İzin verilen maksimum günlük alım E-1203 belirtilmemiş. polivinil alkol, AB ülkeleri, Ukrayna ve diğer ülkelerde gıda üretiminde kullanım için onaylanmıştır. Rusya Federasyonu... Ancak Avustralya ve Yeni Zelanda'da besin takviyesi olarak kullanılması yasaklanmıştır.

Polivinil alkol

Polivinil alkolün yapısal formülü

Polivinil alkol(PVA, uluslararası PVOH, PVA veya PVAL) yapay, suda çözünür, termoplastik bir polimerdir. PVA'nın sentezi, polivinil esterlerin alkali / -asit hidrolizi veya alkolizinin reaksiyonu ile gerçekleştirilir. PVA üretimi için ana hammadde polivinil asetattır (PVA). Vinil monomerlerine dayalı çoğu polimerin aksine, PVA doğrudan ilgili monomer olan vinil alkolden (VS) elde edilemez. Örneğin, asetilene su eklenmesi, monokloretilenin hidrolizi, etilen monoklorohidrinin NaOH ile reaksiyonu gibi monomerik VS elde etmeyi bekleyebileceğiniz bazı reaksiyonlar, vinil alkol yerine asetaldehit oluşumuna yol açar. Asetaldehit ve BC, keto formunun (asetaldehit) çok daha kararlı olduğu aynı bileşiğin keto ve enol tautomerik formlarıdır, bu nedenle monomerden PVA sentezi imkansızdır:

Vinil alkolün keto-enol tautomerizmi

Öykü

Polivinil alkol ilk olarak 1924 yılında kimyagerler Willi Herrmann ve Wolfram Haehnel tarafından bir polivinil eter çözeltisinin stokiyometrik miktarda potasyum hidroksit KOH ile sabunlaştırılmasıyla sabunlaştırılarak elde edildi. Geçen yüzyılın başında PVA elde etme alanındaki araştırmalar, bilim adamları Gonel, Hermann (Hermmann) ve Herbert Berg (Berg) tarafından yapıldı. Klasik sabunlaştırma yöntemi, 1,0 mol PVA başına 0,8 mol sabunlaştırma maddesi oranında mutlaklaştırılmış (kurutulmuş) etil alkol içindeki bir ortamda gerçekleştirilirken, PVA'nın pratik olarak tam sabunlaşması meydana geldi. Polivinil alkolün, polivinil asetatın (PVA) katalitik miktarlarda alkali varlığında transesterifikasyon reaksiyonu ile üretilebileceği bulunmuştur. Bu reaksiyon klasik bir örnektir - polimer-analog dönüşüm. 80 yılı aşkın araştırma, PVA elde etme probleminde oldukça büyük miktarda deneysel materyal birikmiştir. Ayrıntılı genel bakış PVS ile ilgili literatür, S.N. Ushakov (1960), A. Finch (1973, 1992), M.E. Rosenberg (1983) ve T. Sakurada (1985) tarafından monograflarda sunulmaktadır.

Sentez ve üretim

Şu anda, PVA'nın endüstriyel sentezi, özellikle başlangıç ​​polimerleri olarak PVA gibi basit ve polivinil eterler kullanılarak, polimer-analog dönüşümler vasıtasıyla gerçekleştirilmektedir. PVA elde etmenin ana yöntemleri, PVA'nın alkollerde veya suda bazlar ve asitler varlığında sabunlaştırılması için çeşitli seçenekleri içerir. Kullanılan ortama ve katalizör tipine bağlı olarak, PVA sabunlaştırma işlemleri aşağıdaki genel şema ile temsil edilebilir:

Polivinil alkol üretimi için genel yöntemler

Yukarıdaki reaksiyon şemaları üç gruba ayrılabilir: alkoliz (1), alkalin veya asit hidrolizi (2,3) ve aminoliz (4,5). Asetaldehitten polialdol kondenzasyonunun reaksiyonu yoluyla PVA sentezi, şimdiye kadar düşük moleküler ağırlıklı bir polimerin üretimi ile sona erdi. PVA sentezi için yöntemlerin geliştirilmesine ayrılmış tüm literatür verilerinden beş ana yön ayırt edilebilir:

1. Polivinil eterlerin kuru düşük alifatik alkoller (Cı-C3) ortamında, özellikle metanol ortamında, alkali metal hidroksitlerin mevcudiyetinde alkolizi. Alkali alkoliz sürecine jelleşme eşlik eder.
2. Asitlerin varlığında alkoliz. Bu yöntem için rapor edilen çalışmaların sayısı, alkali sabunlaştırmaya göre çok daha azdır. PVA'nın alkali alkoliz reaksiyonu mekanizması ile sabunlaştırılması durumunda olduğu gibi asit alkoliz işlemine jelleşme eşlik eder.
3. Düşük alifatik alkollerin diğer çözücülerle (dioksan, su, aseton, benzin veya esterler) karışımında alkali alkoliz ve hidroliz. Bileşen olarak suyla karışımları kullanırken, hemen hemen tüm durumlarda konsantrasyonu %10'u geçmez ve sabunlaşmaya bir jel oluşumu eşlik eder.
4. Suyun reaksiyon ortamı olarak hareket ettiği asidik veya alkali ajanların varlığında hidroliz reaksiyonu mekanizması ile PVA elde edilmesi.
5. PVA sabunlaştırma sürecinde jelleşme ile ilgili teknolojik problemlerin çözülmesine olanak sağlayan özel donanım tasarımının geliştirilmesi.

Kullanılan teknolojilerin ana ve ana dezavantajı, yaklaşık %50'lik bir dönüşüme ve tamamlanmamış bir PVA hidroliz derecesine ulaşıldığında reaksiyon aparatının tam hacminde sert bir jel oluşmasıdır. Bu problemin teknolojik çözümü, reaksiyon sistemini seyreltmek veya PVA elde etmek için bir akış şeması kullanmak, sentez süresini arttırmak ve ısıtmaktan ibarettir. Bununla birlikte, bu, çözücünün artan tüketimine yol açar ve buna bağlı olarak, sentezden sonra yenilenmesi ihtiyacına yol açar ve bir sabunlaştırma maddesi varlığında ısıtma, polimerin tahrip olmasına yol açar. Başka bir yol, jeli öğütmek için özel tasarımlı (bıçaklarla donatılmış) karıştırıcılar kullanmaktır, ancak bu özel reaktörlerin veya karıştırıcıların kullanılması, PVA'nın nihai maliyetinin maliyetini artırır. Ek olarak, yukarıdaki yöntemler çok çeşitli polivinil asetat-polivinil alkol kopolimerlerini hazırlamak için kullanılır.

Vinil esterlerin alkali alkolizi

En yaygın olanı, kurutulmuş düşük alifatik alkoller (C1-C3), özellikle metanol ortamında, alkali metal hidroksitlerin mevcudiyetinde vinil esterlerin alkolizidir. En yaygın olarak kullanılan alkali maddeler sodyum ve potasyum hidroksit, metilat, etilat ve propilattır. kabul edilir ki önkoşul alkoliz yapmak, alkolün tamamen kurutulmasıdır.

Polivinil asetatın alkali alkoliz mekanizması

Alkoliz işlemleri, başlangıç ​​sisteminin homojenlik (homojen bir PVA çözeltisine alkali eklenmesi) veya heterojenlik (bir PVA dağılımına alkali eklenmesi) işaretine göre bölünebilir. Alkali alkoliz sürecine jelleşme eşlik eder. PVA'nın sulu dispersiyonlarının, bir aşamada gerçekleştirilebilen, sulu alkali çözeltileri ile bilinen bir sabunlaştırma yöntemi vardır. 1 · 106 - 2 · 106 moleküler ağırlığa sahip bir PVA dispersiyonunun alkali hidrolizi, bu durumda 2 - 5 saat boyunca 0 - 20 ° C sıcaklıkta gerçekleştirilir.

Alkolsüz ortamda alkali alkoliz

Jelleşmenin PVA'nın sabunlaşma sürecini gerçekleştirmeyi zorlaştırması nedeniyle, bu sorunu işlemin koşulları değiştirilerek çözülmeye çalışıldı. Bu nedenle, jel benzeri kütlenin yoğunluğunu azaltmak için, reaksiyon ortamına aşağıdakiler eklenir: "... metanol ile karşılaştırıldığında PVA için termodinamik afinitesi daha düşük olan bir organik bileşik". Polihidrik alkollerin ve yağ asitlerinin esterleri, metil asetat (MeAc) ve alifatik hidrokarbonlar, BC ve BA kopolimerleri için çökelticiler olarak önerilmiştir. Reaksiyon ortamına %40'a kadar metil asetat eklenmesi, faz geçişi sırasında PVA'nın sabunlaşma derecesinin %60'tan %35'e düşürülmesini mümkün kılar. Jelleşme sırasında reaksiyon kütlesinin viskozitesinde bir azalma, örneğin OP-7, OP-10 veya proksanoller gibi bir yüzey aktif maddenin eklenmesiyle de sağlanabilir. Literatürde sadece alkollerin değil, polivinil eterler için iyi çözücüler olan dioksan ve tetrahidrofuran (THF) ile karışımların da reaksiyon ortamı olarak kullanılabileceği bilgisi bulunmaktadır. Kağıt, bir ortam olarak THF kullanıldığında, düşük bir kalıntı asetat grubu içeriğine sahip yüksek moleküler ağırlıklı PVA elde edilmesini sağlayan sabunlaştırma işlemini anlatmaktadır. Bu buluş, sindiyotaktik PVA elde etmek için polivinil pivalatın sabunlaştırılmasına uygulanmıştır. Aynı zamanda örnekler, PVA'nın olası sabunlaşmasına ilişkin talimatlar sağlamamaktadır. Dioksanın reaksiyon ortamı olarak kullanımına ilişkin göstergeler vardır.

Aminoliz mekanizması ile sabunlaşma

PVA elde etmek için yeni yöntemlerin geliştirilmesine adanmış Rus araştırmacıların, özellikle S. N. Ushakov ve meslektaşlarının çalışmalarını not etmek gerekir. Bir sabunlaştırma maddesi olarak kullanılan monoetanolamin etkisi altında bir monoetanolamin, etanol veya bir etanol-monoetanolamin karışımı içinde PVA'nın sabunlaştırılması için bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntemle elde edilen PVA, %1'den daha az kalıntı asetat grupları içerir ve ince bir toz halinde elde edilir. Benzer şekilde, başvuru, bir PVA dispersiyonu oluşturmak için bir mono-, di-, trietanolaminler veya amonyak karışımının etkisi altında metanol içinde boncuk PVA'nın heterojen sabunlaştırılmasını gerçekleştirmeyi önerir.

Vinil esterlerin asidik alkolizi

PVA ve diğer polivinil esterler, asitlerin mevcudiyetinde alkoliz ile sabunlaştırılabilir.

Polivinil asetatın asit alkolizinin mekanizması

En yaygın olarak kullanılan asitler sülfürik, hidroklorik ve perklorik asitlerdir. Bununla birlikte, bir katalizör olarak sülfürik asit kullanıldığında, PVA'nın bazı hidroksil grupları, PVA'nın termal kararsızlığının nedeni olan sülfat esteri oluşturmak için sülfürik asit ile esterleştirilir. Hidroklorik asit kullanımı genellikle renkli PVA ile sonuçlanır. Perklorik asit, sabunlaşma koşullarında PVA ile ester oluşturmaz, ancak kararsızlığı ve patlama ile ayrışma eğilimi nedeniyle kullanımı zordur. PVA'nın asidik sabunlaşması, bir alkol çözeltisinde (metil veya etil alkol) gerçekleştirilir. %96 olarak uygulandı etanol ve susuz etil veya metil alkol, metanolün tercih edildiğine dikkat edilmelidir. PVA'nın "asidik" sabunlaştırması, organik bir çözücü eklenmeden sulu bir ortamda gerçekleştirilebilir.

Sabunlaştırma işlemleri için özel donanım tasarımının geliştirilmesi

Yukarıda belirtildiği gibi, PVA sentezi sürecindeki jelleşme, karıştırma ve polimer salımı ile bağlantılı ciddi teknolojik problemler yaratır. Bu sorunu çözmek için sabunlaştırma işleminin özel tasarım karıştırıcılarla donatılmış reaktörlerde veya 20-25C'de ekstrüderlerde yapılması önerilmektedir. Bu tür reaktörlerde sabunlaştırma aynı şemaya göre gerçekleştirilir: bir sabunlaştırıcı maddenin alkollü bir çözeltisinde boncuklu PVA'nın alkolizi. Talep edilen patentler, aparatın modifikasyonunda ve sabunlaştırma sırasında karıştırıcının/vidanın devir sayısının, reaktörün ve karıştırıcının/vidanın geometrisinin değişmesi gerçeğinde farklılık gösterir. Her durumda, yazarlar bu teknolojiyle elde edilen PVA'nın düşük miktarda kalıntı asetat grubu içeren beyaz bir toz olduğunu belirtmektedir. Bununla birlikte, sabunlaşma jelleşmesinin herhangi bir karıştırıcı tarafından göz ardı edilemeyeceğine dikkat edilmelidir. PVA elde etmek için yöntemlerin çoğu topludur, ancak sürekli PVA sabunlaştırma teknolojisine ayrılmış yeterli sayıda patent vardır. Bu teknolojilerden biri NPO Plastpolymer'de (St. Petersburg) geliştirildi.

Metanol-benzin sisteminde PVA üretim teknolojisi

PVA sabunlaştırmasının ara aşamalarında jelleşme ile ilgili teknolojik zorlukları çözmek için, reaksiyon sistemine bir çökeltici olarak benzinin dahil edilmesini içeren bir yaklaşım önerilmiştir. Genellikle ağırlıkça %1'e kadar olan bir PVA metanol çözeltisine benzin eklenirken. su, heterojen bir sistem oluşur. Sabunlaştırma banyosuna eklenen benzin miktarına bağlı olarak, PVA'nın alkali alkoliz reaksiyonu homojen veya heterojen bir sistemde başlayabilir. PVA'nın metanol çözeltisine tüm sıvı fazın ağırlıkça %30'undan fazlasının benzinin eklenmesiyle, kararsız bir emülsiyon oluşur. Sabunlaştırma banyosundaki benzin içeriğinin artmasıyla, jelleşmenin başlamasından önceki reaksiyonun süresi azalır ve salınan polimerin sabunlaşma derecesi azalır. Benzin içeriğini ağırlıkça %45'e kadar arttırmak. kaba bir toz oluşumuna yol açar. Sabunlaştırma banyosuna benzin eklendiğinde, özellikle çözeltinin karışmaz iki faza ayrılmasından sonra, PVA'nın alkali alkolizinin reaksiyon hızı artar. Yazarlara göre, reaksiyonun hızlanması, benzin varlığında metanol ile PVA'nın asetat gruplarının çözünme derecesindeki bir azalmadan kaynaklanabilir. Yazarlar tarafından önerilen PVA'nın sabunlaştırılması yöntemi, %25 mol'den fazla asetat grupları ve ayrıca düşük moleküler ağırlıklı kopolimerler BC ve BA içeren bir polimer (özellikle kurutma aşamasında) elde etme teknolojisinde bir avantaj sağlar. Kurutma aşamasında, sıvı fazın benzinle zenginleştirilmesi ve kopolimer parçacıklarının, parçacıkların birbirine yapışmasını önleyen ve serbest akış oluşumuna yol açan çökeltici ortamında bulunmasından oluşur. tozlar.

PVA elde etmenin alternatif yöntemleri

PVA elde etmek için umut verici ve umut verici bir yöntem, VS'den PVA elde etmenin geliştirilmesi olabilir. Bununla birlikte, bilim ve teknolojinin mevcut gelişme düzeyi, dengeyi bir çift "VS-Acetaldehit" içinde VS oluşumuna kaydırmaya izin vermez. Bu nedenle, "alternatif" kelimesi, önceki sentez yöntemlerinin dezavantajlarını azaltan veya ortadan kaldıran bir yöntem geliştirme bağlamında kullanılmaktadır. 1924'ten 2002'ye kadar, PVA elde etmenin birçok farklı yöntemi icat edildi ve uygulandı, ancak işlemin ana çözünmez ve ana dezavantajı sabunlaştırma aşamasında jelleşmeydi. Yeni bir donanım tasarımı geliştirme veya çeşitli teknolojik yenilikleri uygulama ihtiyacına yol açan bu eksikliktir. Jelleşme sorununun çözümü yukarıda tartışılmıştır.

Polivinil alkol üretmek için jel içermeyen yöntem

2002 yılında bilimsel grup Sentetik Enstitüsü Polimer Malzemeler onlara. Viktor Viktorovich Boyko liderliğinde Enikolopov (ISPM RAS, Moskova), PVA'nın yeni, oldukça etkili bir sabunlaştırma yöntemi geliştirildi ve patenti alındı. Bu yöntemin özellikleri şunlardır:

• Yüksek performans
• Düşük enerji tüketimi
• Hızlı sentez zamanı
• jelleşme eksikliği
• İşlemi yüksek konsantrasyonlu sistemlerde gerçekleştirme imkanı
• İlk kez, %5'ten fazla olmayan bir kristallik derecesine sahip amorfize PVA numuneleri elde edildi.
• Yöntem, polimerin moleküler ağırlığında keskin bir azalma olmaksızın yüksek moleküler ağırlıklı PVA'nın sabunlaştırılması için uygundur.

Boyko V.V. tarafından keşfedilen yöntemin temeli, "Alkol-Su" sisteminde ilk, ara ve nihai ürün için faz diyagramlarının analizidir. Faz diyagramlarına dayanarak ("Benzin-Metanol" sistemindeki sabunlaştırma diyagramlarına benzer), sentezin yalnızca jelsiz modda (toz şeklinde ticari bir polimer elde edilmesi) gerçekleştirilmesine yönelik koşullar seçildi. , aynı zamanda tamamen homojen bir modda (hazır bir eğirme çözümü elde etmek). Bu işlem arasındaki temel fark, spinodal ayrıştırma alanındaki sentezdir (klasik yöntemler, binodal ayrıştırma alanındaki senteze dayanır). Bu modda, yeni polimer fazının oluşturulan parçacıklarının büyüme hızı, yeni parçacıkların oluşum hızını aşar ve bu da, reaksiyon hacminde, parçacıklarda düğümler bulunan uzamsal bir ağın (kristalleşme) oluşumuna yol açar. merkezler), ancak tek parçacıklar. Sentezde kullanılan çözücü ayrıca ortaya çıkan PVA için bir plastikleştirici görevi görür. Bu tür PVA'nın kristallik derecesi yapay olarak %5 ila %75 arasında değiştirilebilir. Bu yöntem kesinlikle yeni ve devrim niteliğindedir.

Yapı ve özellikler

Kimyasal yapı

Polivinil alkol üretimi için ilk polimerin (polivinil asetat) baştan sona polimerizasyon reaksiyonu ile elde edilmesi gerçeğinden dolayı, elde edilen PVA benzer bir yapıya sahiptir. Baştan başa bağlanan monomer birimlerinin toplam sayısı %1-2 düzeyindedir ve tamamen başlangıçtaki polivinil asetat içindeki içeriklerine bağlıdır. Kafa kafaya bağlantılar sağlar büyük önemüzerinde fiziksel özellikler polimerin yanı sıra sudaki çözünürlüğü. Tipik olarak, PVA zayıf dallanmış bir polimerdir. Dallanma, polivinil asetat elde etme aşamasında zincir transfer reaksiyonundan kaynaklanır. Dallanma merkezleri polimer zincirinin en zayıf noktalarıdır ve sabunlaşma reaksiyonu sırasında zincirin kırılması ve bunun sonucunda polimerin moleküler ağırlığının azalması bu merkezlerdir. PVA'nın polimerizasyon derecesi 500-2500'dür ve ilk PVA'nın polimerizasyon derecesi ile örtüşmez.

PVA hidrolizinin derecesi, gelecekteki kullanımına bağlıdır ve %70 - 100 mol aralığındadır. Kısmi sabunlaşmanın koşullarına ve tipine bağlı olarak, kalıntı asetat grupları, polimer zinciri boyunca istatistiksel olarak veya bloklar şeklinde yer alabilir. Kalıntı asetat gruplarının dağılımı, polimerin erime noktası, sulu çözeltilerin veya koruyucu kolloidlerin yüzey gerilimi ve cam geçiş sıcaklığı gibi önemli özelliklerini etkiler.

Polivinil asetattan yapılan polivinil alkol, taktik bir polimerdir. PVA'nın kristalliği, polimerde çok sayıda hidroksil grubunun varlığından kaynaklanmaktadır. Polimerin kristalliği aynı zamanda polimer üretiminin geçmişi, dallanma, hidroliz derecesi ve kalıntı asetat gruplarının dağılım tipinden de etkilenir. Hidroliz derecesi ne kadar yüksek olursa, PVA numunesinin kristalliği de o kadar yüksek olur. Tamamen sabunlaştırılmış bir ürünün ısıl işlemi, kristalliğini arttırır ve sudaki çözünürlüğünde bir azalmaya yol açar. PVA'daki kalıntı asetat gruplarının sayısı ne kadar yüksek olursa, kristal bölgelerin oluşumu o kadar az olur. Çözünürlüğün bir istisnası, Boyko V.V. yöntemiyle elde edilen PVA'dır. Düşük başlangıç ​​kristalliği nedeniyle, polimer (molekül ağırlığına bakılmaksızın) suda mükemmel şekilde çözünür.

Fiziksel özellikler

Polivinil alkol mükemmel bir emülsifiye edici, yapışkan ve film oluşturucu polimerdir. Yüksek çekme mukavemetine ve esnekliğe sahiptir. Polimer nemi emdiği için bu özellikler havanın nemine bağlıdır. Su, polimer üzerinde bir plastikleştirici görevi görür. Yüksek nemde, PVA çekme mukavemetini azaltır, ancak elastikiyet artar. Erime noktası 230 °C (nitrojen atmosferinde) civarında olup, tam hidrolize form için camsı geçiş sıcaklığı 85 °C'dir. 220 ° C'de havada, PVA, CO, CO2, asetik asit salınımı ve polimerin renginde beyazdan koyu kahverengiye bir değişiklik ile geri dönüşümsüz olarak ayrışır. Cam geçiş sıcaklığı ve erime noktası, polimerin moleküler ağırlığına ve taktikliğine bağlıdır. Bu nedenle, sindiyotaktik PVA için, erime sıcaklığı 280 °C civarındadır ve PVA birim içeriği %50 mol olan bir PVA-PVA kopolimeri için cam geçiş sıcaklığı 20 °C'nin altındadır. Boyko V.V yöntemiyle elde edilen amorf PVA, kristal fazın erimesinden sorumlu karakteristik bir endotermik bölgeye sahip değildir, ancak termal bozunması klasik yöntemle elde edilen PVA ile aynıdır.

Kimyasal özellikler

Polivinil alkol sıvı, katı yağlar ve organik çözücülere karşı stabildir.

Uygulama

• Şampuanlarda, yapıştırıcılarda, latekste koyulaştırıcı ve yapıştırıcı
• PET şişelerde CO2 için bariyer tabakası (polietilen tereftalat)
• Kadın ve çocuk bakımı için hijyen ürünlerinin ayrılmaz bir parçası
• Suni elyaf üretiminde koruyucu bir pansuman tabakası oluşturmak için ürün
• Bir emülgatör olarak gıda endüstrisinde
• Ambalaj malzemeleri üretiminde suda çözünür filmler
• Mikrobiyolojide hücre ve enzimlerin immobilizasyonu
• Polivinil butirallerin üretimi
• Kayganlaştırıcı olarak göz damlası ve kontakt lens solüsyonlarında
• Onkolojik hastalıkların cerrahi olmayan tedavisinde - embolize edici bir ajan olarak
• Kapsüllenmiş nanopartiküllerin üretimi için bir yüzey aktif madde olarak

Polivinil alkol ticari markaları Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® ve Polyviol®'dur.

Kaynakları

1. Ushakov S.N. "Polivinil alkol ve türevleri" M.-L.; SSCB Bilimler Akademisi'nin yayınevi, 1960, v. 1.2.
2. "Polivinil alkol, Özellikler ve Uygulama" // J. Wiley: Londra - NY - Sidney - Toronto, 1973.
3. Rosenberg M. E. "Polivinil asetat bazlı polimerler" - L.; Kimya Leningrad Şubesi, 1983.
4. Finch C.A. "Polivinil Alkol - Gelişmeler", Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
5. Yetki zekâ. SSCB 267901
6. Yetki zekâ. SSCB 211091
7. Yetki zekâ. SSCB 711045
8. Pat. US 6162864, 2000 Polivinil alkol
9. Auth.svid. SSCB 141302
10. Auth.svid. SSCB 143552
11. Pat. ABD 2513488, 1950 Polivinil esterlerin metanolizi
12. Pat. Fransa 951160, 1949
13. Pat. ABD 2668810, 1951 Polivinil esterlerin sabunlaştırılması için proses
14. Pat. Almanya 3000 750, 1986.
15. Pat. Almanya 19602901, 1997.
16. Pat. ABD 3072624, 1959 Polivinil alkolün hazırlanması için sabunlaştırma işlemi
17. Lee S., Sakurada I., “Lösung'da die reaksiyonlarıkinetik der Fadenmoleküle. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates ", Z.physic. Chem., 1939 cilt. 184A, s. 268
18. "Polimerlerin Ansiklopedisi" - M.; Sovyet Ansiklopedisi, 1972.cilt 1-3.
19. Linderman M. "Vinil monomerlerin polimerizasyonu" - M.; Kimya, 1973.
20. Rusya'nın yazar sertifikası RU12265617
21. Rusya'nın yazar sertifikası RU22234518
22. Rusya'nın yazar sertifikası RU32205191
23. Boyko Viktor Viktorovich. Sulu-alkollü ortamda polivinil alkol sentezi: Dis. ... Cand. kimya Bilimler: 02.00.06: Moskova, 2004 112 s. RSL OD, 61: 04-2 / ​​​​321