Властивості й застосування полівінілового спирту

Полівініловий спирт – це матеріал, що має специфічні властивості й використовується в різних промислових напрямках. У зв’язку з його популярністю та активним застосуванням, вважаємо за необхідне поговорити про нього більш детально. Тому в цій статті розповімо, що він таке, якими властивостями володіє, а також де застосовується і, власне, де продається в Україні на вигідних умовах. Якщо вам цікава така інформація в подробицях, читайте далі.

Що таке полівініловий спирт і які його властивості?

Полівініловий спирт, або скорочено ПВС (PVOH, PVA, PVAL) – це тверда речовина органічної етимології, що належить до групи термопластів (полімерних матеріалів, які можуть зворотно ставати при нагріванні високоеластичними або в’язкоплинними). Виглядає як біла (іноді – світло-жовта або кремова) порошкоподібна чи гранульована маса, сформована, відповідно, білими, жовтими або безбарвними частинками. Ароматичних характеристик і смакових властивостей позбавлена.

Фізичні та хімічні властивості

Цей термопластичний полімер добре розчиняється в воді, а ще в таких середовищах, як ациклічні двоатомні спирти, пропантріол-1,2,3, водні розчини карбаміду, ДМФА і ДМСО. Проявляє стійкість до переважної кількості універсальних органічних розчинників, олій, бензину, гасу та інших вуглеводнів, до розбавлених кислот, окислювачів і лужних розчинів. Не руйнується під впливом сонячного випромінювання і мікроорганізмів. Має високі клейкі якості, виступає чудовим емульгатором, плівкоутворювачем і адгезійним полімером. Токсичного впливу не здійснює.

Варто враховувати гігроскопічність ПВС і постійне входження до його складу близько 5 % води, що певною мірою пластифікує його. При цьому вода безперешкодно і оперативно випаровується, а тому є потреба в залученні інших пластифікаторів, якими в цьому випадку можуть виступати 1,2-діоксіетан, 1,3-бутандіол, фосфорна кислота і гліцерин.

Хоча, загалом, цьому матеріалу характерні високі міцнісні показники на розрив і гнучкість, на міцність може впливати навколишня вологість. Коли він вбирає вологу, стає більш еластичним, але не таким міцним, як до цього. Гранульований продукт у присутності вологи і під тиском збивається в грудки.

ПВС – горюча речовина. При розкладанні під час нагрівання утворює воду, вуглекислоту, монооксид вуглецю і етанову к-ту. При цьому змінюється забарвлення: на зміну білому приходить темно-коричневе.

Як багатоатомний спирт, ця хім. сполука реагує з кислотами, утворюючи складні ефіри (реакція етерифікації), і з альдегідами (ацеталювання). Поєднання з йодом приводить до появи синіх комплексів (якісна реакція на ПВС).

Густина – 1,19-1,31 г/см³, в’язкість – 5 мПа•с, ступінь гідролізу – 88 моль%, ступінь полімеризації – 500-5000, кристалічність – 30-70 % (залежить від виробничих аспектів).

Термовластивості: t плавлення – 225 °C, t розкладання – 230 °C, t склування – 85 °C.

Хім. формула: (C₂H₄O)_x, де x сповіщає про ступінь полімеризації.

Важливо! Полівініловий спирт випускається під різними марками. Різні види маркованих засобів можуть відрізнятися складом і низкою фіз.-хім. параметрів. Варіюється рівень полімеризації та гідролізу. Різні водні р-чини проявляють відмінні фізичні та хімічні властивості. Якщо розглядати назву тієї чи іншої марки, перша цифра буде говорити про в’язкості 4 % водного р-чину при t 20 °C, друга – про ступінь гідролізу. При значенні останнього 86,5-96 моль% ПВС омилений частково, при 98 моль% - повністю.

Переваги

Підсумовуючи всі описані вище характеристики зазначеної речовини, хочемо виділити окремо кожну з них, яка є незаперечним плюсом:

відсутність запаху;
утворення безбарвних, міцних і еластичних покриттів;
оперативне схоплювання після реакції;
підвищені міцнісні показники, міцність до розриву і опір до стирання ПВС матеріалів, порівняно з іншими продуктами;
зменшене вологопоглинання, якщо проводити аналогію з розчинними у воді смолами (акриловою та ін.);
висока адгезія, передусім до синтетичних волокон;
високоміцність та абразивостійкість покриттів;
інертність до дії олій, жирів і всіляких розчинників;
порівняна однорідність хім. структури (краща, ніж у декстринів та казеїну);
значні адгезивні якості при малій кількості сировини;
добрий захист пряжі + зменшення ймовірності пошкодження ниток у виробничому процесі до 50 %.

Отримання. Якщо брати до уваги більшість полімерів, то відмінність від них у полівінілового спирту полягає в способі отримання. Тоді як ті створюють шляхом полімеризації відповідного мономеру, ПВС виробляють опосередковано, переважно з ПВА, а не з етенолу. Тобто полівінілацетат – головна сировина для виробництва ПВС. Сучасний пром. синтез цієї речовини виглядає як полімераналогічні трансформації (різні варіанти омилення ПВА в спиртовому або водному середовищі при наявності основ або кислот).

Основні методи отримання такі:

алкоголіз полімерів складних вінілових ефірів (лужний алкоголіз). Середовище – осушені нижчі ациклічні спирти. Додаткові учасники процесу – гідроксиди лужних металів. Специфічна особливість – гелеутворення;
алкоголіз за участю кислот (кислотний алкоголіз). Аналогічно доповнюється гелеутворенням;
лужний алкоголіз + сольволіз водою. Середовище – сукупність нижчих ациклічних спиртів та інших розчинювальних матеріалів (води, діоксану, диметилкетону, бензину або естерів). Якщо задіюється вода, майже завжди її обсяг не більше 10 %, а омилення так само доповнюється появою гелю;
гідроліз при наявності кислотних/лужних агентів з водою в якості реакційного середовища.

Стає зрозумілим, що гелеутворення – основний негативний технологічний нюанс, з яким потрібно якось давати раду. Тому виробничий процес передбачає необхідність в спец. апаратурному оформленні, що дозволяє вирішувати цю проблему.

Упакування, транспортування, зберігання

Упаковують ПВС, як правило, в паперові, полімерні або двошарові (папір + ПЕ) мішки по 20-25 кг. Перевезення допустиме різними видами транспортних засобів, за винятком повітряних. І при перевезенні, і при зберіганні важливо запобігати контакту цього полімеру з атмосферними опадами, унеможливлювати вплив теплових джерел (сонячне світло – не виняток). Зберігати полівініловий спирт слід в упаковці виробника, забезпечуючи її цілісність, в закритих сухих складах з достатнім провітрюванням. Оптимальний температурний режим – кімнатна t.

Якщо дотримуватися всього вказаного, період зберігання буде практично необмеженим. Гарантійний термін придатності становить 1 рік. Але після цього продукт не стає непридатним. Просто перед тим, як застосовувати ПВС через 12 місяців після дня виготовлення, потрібно перевіряти його властивості.

Техніка безпеки

Примітно, що цей реактив є безпечним, якщо дотримуватися нормальних умов поводження з ним. До того ж, деякі гатунки можуть використовуватися не тільки в промислових цілях, але навіть в харчопромі та медицині, що також говорить багато про що. Разом з тим, варто враховувати горючість цього матеріалу (t займання від стороннього вогнеджерела – 205 °С, t самозаймання – 344 °С) і здатність виділяти при нагріванні до 180 °С токсичний формальдегід, чадний газ і пари оцтової кислоти. З цього випливає, що загорянь не можна допускати, а у випадку таких важливо подбати про безпеку оточуючих і здійснити відповідні заходи щодо гасіння. Що і як необхідно робити в такій ситуації, а також загальна інформація про безпеку речовини, як правило, подається в інструкції.

Де може застосовуватися ПВС?

Спектр застосування у цієї сполуки – надширокий, починаючи з емульсійної полімеризації, закінчуючи створенням зв’язок для розчинів фарб. Як уже згадувалося, це чудовий емульгатор, адгезійний і плівкоутворювальний полімер.

Основні сфери, в яких задіюють полівініловий спирт:

√ Хімія. Виробництво ПВС волокон і полімерних плівок, стабілізація водної полімеризації вінілового ефіру оцтової к-ти, адгезія і загущення клейової та латексної продукції. Крім того, це популярна сировина для створення інших полімерів (полівінілових ацеталю і нітрату);

√ Сільське господарство. ПВС задіюється як синтетичне добриво для поліпшення родючості ґрунту в ролі вологоутримувача й для захисту рослин від різних негативних впливів;

√ Металургія. Бере участь в гартуванні сталі;

√ Будівництво. Служить захисним засобом для будматеріалів, а також виступає арматурним волокном у бетонах;

√ Паперове і текстильне виробництва. Допомагає склеювати шматки паперу, картону, тканин і шкір. Крім того, використовується для кріплення товарних бирок, етикеток, поштових конвертів, пакетних клапанів тощо;

√ Приладобудування. Бере участь у виготовленні циклографічних кліше і всіляких друкованих плат;

√ Електротехніка. Виробництво керамічних компаундів;

√ Харчопром. Відомий як добавка до їжі під кодом Е1203, яка виступає глазурувальним агентом, емульгатором і зв’язкою для води (вологоутримувачем). Використовується при глазуруванні риби та морепродуктів. Є частиною плівкових покриттів сирів і ковбасної продукції (плівкоутворювач), а також ПЕТФ ємностей для рідких харчових продуктів;

√ Медицина і фармацевтика. Виконує роль плазмозамінника при гемотрансфузії. Задіюється в емболотерапії онкоутворень терапевтичними методами (локалізує і блокує пухлини). Сприяє фіксації при зборі зразків (взятті аналізів). Слугує сировиною для виробництва медикаментів (наприклад, йодинолу – антисептичних ліків для зовнішнього використання, а також очних крапель і рідин для контактних лінз) й бере участь в низці інших не менш значимих медичних процесів;

√ Косметичний і парфумерний напрямки. Входить до складу різної доглядової косметики (шампунів, кремів, бальзамів...) і гігієнічних засобів, які розробляються не тільки для дорослих, але й для дітей;

√ Мікробіологія. Необхідний для такого важливого процесу, як іммобілізація клітин і ферментів;

√ Виробництво побутової хімії. Задіюється в виготовленні водорозчинних капсул, зокрема для пральних порошків;

√ Живопис. Знаходить застосування в консервації образотворчих старовинних експонатів. З його допомогою здійснюють профілактичне заклеювання. Також він входить до складу реставраційних ґрунтів.

Клейова сировина або клейка основа багаторазової дії, стабілізатор і захисний колоїд дисперсії полімерів, компонент фоточутливих покриттів, учасник гранулювання і мікроінкапсуляції, полімеризатор, роздільний агент, згущувач і адгезійний матеріал, ПАР для створення капсульованих наночастинок – це лише мала частина означень, якими можна описувати полівініловий спирт. Сфер і процесів, для яких він важливий, дуже і дуже багато.

Приготування розчину

Позаяк у більшості перерахованих галузей зазначений хім. продукт використовується у вигляді розчину, вважаємо за необхідне розглянути його приготування.

Використовувати для цього потрібно ємності, які виготовлені з матеріалів, стійких до корозійного впливу. Вони повинні бути чистими, без плівок і відкладень.

Як готувати р-чин? У холодну воду потрібно, розмішуючи, засипати ПВС, а потім нагрівати склад до повного розчинення. Для нагрівання можна задіяти водяну баню або водяну пару з t до 90-95 °C. Щоб не з’явилася плівка, коли розчин охолоджується, його необхідно перемішувати. Варто враховувати:

якщо підвищується t, то розчинення відбувається зі збільшеною швидкістю;
якщо збільшується молярна маса, розчинення сповільнюється;
якщо здійснюється перехід на високі концентрації, розчинення ускладнюється.

З цього випливає, що концентровані розчини, зокрема 30 %, потрібно готувати при максимальній t – 95 °C.

Коли ПВС розчин перемішується або переміщається по трубопроводу, може з’являтися піна. Щоб цього уникнути, потрібно використовувати мішалку спеціальної форми (анкерну низькошвидкісну) або не допускати ділянок падіння. Якщо знадобиться піногасник, оскільки запобігти утворенню піни не вдалося, можна застосувати n-октанол, трибутиловий ефір фосфорної кислоти або інші матеріали з аналогічною дією в обсязі 0,003-0,10 % від загальної маси.

Тривале зберігання р-чину призводить до збільшення в’язкості, але це не страшно. Щоб відновити початкові в’язкісні параметри, потрібно виконати нагрівання і перемішування матеріалу, що розглядається.

Для прискорення сушки клею можна використовувати спирти або вдаватися до дисперсії. Найкраща t сушіння – максимально низька і не більше 130 °C. В іншому випадку буде погіршена активація висохлого шару.

Не забувайте і таке: якщо пластифікатором виступає вода, міцність PVAL значно зменшується. У воді реалізуються розпад і миттєве розчинення.

Де купити полівініловий спирт в Україні на вигідних умовах?

Якщо вам знадобився розглянутий продукт і ви хочете купити його в Україні за гарною ціною й з гарантією високих якісних параметрів, звертайтеся до компанії «Система Оптимум». Наше підприємство не єдине, хто реалізує PVOH, але вже точно одне з тих, які пропонують найвигідніші умови придбання. Працюємо по всій Україні. Заявки приймаємо онлайн, у телефонному режимі та через електронну пошту. Висока якість продукту підтверджена сертифікатом. Ціна на будь-які обсяги – невисока. Плюс при великих оптових замовленнях можливі знижки в індивідуальному порядку. Кожна партія товару доставляється вчасно, завдяки його постійній наявності на складах і власному автопарку нашої компанії. Повний комплекс вигод співпраці гарантуємо кожному замовникові!

Купуйте полівініловий спирт у ПП «Система Оптимум» – залишитеся задоволені вибором повністю!