Поливинил это – Поливинилхлорид — Википедия

Блог о зонтах на сайте ZontShop.ru

10.10.2017

Тематика: Познавательно

С этими зонтами всё прозрачно
Как ухаживать за аксессуаром из поливинила

С момента появления на свет знаменитого зонта «птичья клетка» прошло немало времени. За это время производители значительно расширили линейку моделей, появились большие красочные варианты для женщин, маленькие легкие — для детей, строгие, цветные, и даже английская королева предпочитает прозрачный зонт…

Но вместе с ассортиментом стала увеличиваться область непонимания, что же это за материал такой и как за ним ухаживать.
Действительно, поливинил — несколько отличается от привычных нам в зонтичной промышленности полиэстера, сатина и тем более жаккарда. Первоначальной задачей таких зонтов была сохранение индивидуальности при максимальной практичности. Прозрачные зонтики действительно выглядели элегантно, в тоже время неброско, отлично подходили для реализации самых смелых идей в дизайне и удобны в быту… Одновременно они не требовали больших расходов при производстве, поскольку поливинил, из которого сделан купол — материал простой, можно сказать, народный.

Приличное с неприличным

На самом деле, с вещами из поливинила мы сталкиваемся чуть ли не на каждом шагу, начиная от обычной пленки на линолеуме под ногами и заканчивая необычными игрушками в магазинах для взрослых. Этот материал весьма устойчив к перепаду температур, не поддается повреждению от кислот и растворителей, не разлагается, не растворяется — в общем, идеальный для текущих бытовых нужд. Грубо говоря, это обычный полиэтилен в несколько модифицированном состоянии.

Безусловно, никакого вреда человеку в том виде, в котором он присутствует в каждом доме, поливинил не приносит. Однако, при переработке и утилизации он выделяет токсичные соединения — фосгены и диоксины, способные серьезно отравить организм человека.

При этом следует отметить, что, например, в Японии утилизация прозрачных зонтов происходит под жестким контролем государства — каждую неделю по домам ездит специальная машина, куда купола зонтиков, заранее отделенные от каркаса, складываются добропорядочными японцами в специальных пакетах.

Поэтому и европейцам серьезные компании также рекомендуют не относиться к поливиниловым отходам слишком легкомысленно.

Особенности и уход за прозрачным зонтом

В целом, прозрачные зонтики из поливинила неприхотливы и легко поддаются чистке. В отличие от своих собратьев из полиэстера, такой аксессуар не сшит, а как бы склеен под сильно разогретыми утюжками, благодаря чему на его стыки никак не подействует, если зонт хорошенько ополоснуть под не теплой водой и протереть намыленной тряпочкой. Делается это для того, чтобы новый зонт не смущал запахом, а также избавиться от излишка талька, которым купол посыпают от склеивания при транспортировке.

Кстати, если вас всерьез беспокоит, что крылья купола могут слипнуться после долгой зимы, то рекомендуется подготовить аксессуар к зимовке — для этого зонтик ополаскивают, сушат и аккуратно просыпают тонким слоем детской присыпки. На крайний случай, тальк сыпят на ладонь и уже рукой обтирают купол.

Во всем остальном прозрачные зонты порадуют даже в самых неожиданных моментах. Например, если это качественный зонт из плотного поливинилхлорида, то он не только прослужит дольше, его можно не сушить в привычном формате, достаточно протереть тряпочкой. Это относительно недорогие модели при весьма оригинальном оформлении.

В общем, никакой тайны — всё прозрачно.

www.zontshop.ru

Поливинилхлорид — это… Что такое Поливинилхлорид?

Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.) — бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +65 °C.

Химическая формула: [-CH₂-CHCl-]_n.Международное обозначение — PVC.

Физические и химические свойства

Молекулярная масса 9—170 тыс.; плотность — 1,35—1,43 г/см³. Температура стеклования — 75—80 °C (для теплостойких марок — до 105 °C), температура плавления — 150—220 °C. Трудногорюч. При температурах выше 110—120 °C склонен к разложению с выделением хлористого водорода HCl.

Растворяется в циклогексаноне, тетрагидрофуране (ТГФ), диметилформамиде (ДМФА), дихлорэтане, ограниченно — в бензоле, ацетоне. Не растворяется в воде, спиртах, углеводородах; стоек в растворах щелочей, кислот, солей.

Предел прочности при растяжении — 40—50 МПа, при изгибе — 80—120 МПа. Удельное электрическое сопротивление — 10¹² — 10¹³

Ом·м.

Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, бензина, керосина, жиров, спиртов, обладает хорошими диэлектрическими свойствами.

Тангенс угла потерь порядка 0,01—0,05.

Получение

Получается суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе.

Применение

Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб (преимущественно хлорированный поливинилхлорид), пленок, пленок для натяжных потолков, искусственных кож, поливинилхлоридного волокна, пенополивинилхлорида, линолеума, обувных пластикатов, мебельной кромки и т. д. Также применяется для производства грампластинок (т. н. виниловых), профилей для изготовления окон и дверей.

Поливинилхлорид также часто используется в одежде и аксессуарах для создания подобного коже материала, отличающегося гладкостью и блеском. Такая одежда широко распространена в альтернативных направлениях моды, среди участников готической субкультуры и сторонников сексуального фетиша.

Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках, вместо относительно сложных механических затворов. Это дало возможность применить магнитные затворы в виде намагниченных эластичных вставок, помещаемых в баллоне уплотнителя.

Также находит широкое применение в пиротехнике как донор хлора, необходимого для создания цветных огней.

Безопасность

Основной проблемой, связанной с использованием ПВХ, является сложность его утилизации — при сжигании образуются высокотоксичные хлорорганические соединения, например диоксины, являющиеся канцерогенами.

См. также

Литература

Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1983. — 792 с.

Ссылки

dic.academic.ru

поливиниловый — это… Что такое поливиниловый?



поливиниловый

поливиниловый

Слитно или раздельно? Орфографический словарь-справочник. — М.: Русский язык. Б. З. Букчина, Л. П. Какалуцкая. 1998.

• поливинилметиловый
• поливинилпирролидон

Смотреть что такое «поливиниловый» в других словарях:

• поливиниловый — поливиниловый, поливиниловая, поливиниловое, поливиниловые, поливинилового, поливиниловой, поливинилового, поливиниловых, поливиниловому, поливиниловой, поливиниловому, поливиниловым, поливиниловый, поливиниловую, поливиниловое, поливиниловые,… …   Формы слов

• поливиниловый — поливин иловый …   Русский орфографический словарь

• поливиниловый — …   Орфографический словарь русского языка

• поливиниловый — поливини/ловый …   Слитно. Раздельно. Через дефис.

• поливиниловый спирт

  — ПВСП Полимер гипотетического винилового спирта со структурной формулой повторяющегося составного звена. [ГОСТ 24888 81] Тематики полимерные и др. материалы Обобщающие термины полимеры Синонимы ПВСП EN poly (vinyl alcohol) DE Polyvinylalkohol FR… …   Справочник технического переводчика

• Поливиниловый спирт — Структурная формула поливинилового спирта Поливиниловый спирт (ПВС, международное PVOH, PVA или PVAL) искусственный, водорастворимый, термопластичный полимер. Синтез ПВС осуществляется реакцией щелочного/ кислотного гидролиза или алкоголиза… …   Википедия

• поливиниловый спирт — [ СН2СН(ОН) ]n, синтетический полимер, продукт взаимодействия поливинилацетата с метиловым спиртом; твердое вещество белого цвета. Растворяется в воде, устойчив к жирам, разбавленным кислотам и щелочам. Применяется в синтезе поливинилацеталей,… …   Энциклопедический словарь

• ПОЛИВИНИЛОВЫЙ СПИРТ

  — синтетический полимер; белое твердое нетоксичное вещество. При 220 232°С размягчается; растворим в воде. Поливиниловый спирт применяют в качест ве загустителя водных красок и связующего в стержневых смесях. ГОСТ 10779 78 …   Металлургический словарь

• поливиниловый спирт — poli(vinilo alkoholis) statusas T sritis chemija formulė Formulę žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. poly(vinyl alcohol) rus. поливиниловый спирт ryšiai: sinonimas – poli(1 hidroksietilenas) …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

• Поливиниловый спирт —         твёрдый полимер белого цвета формулы [ Ch3 CH (OH) ] n (степень полимеризации n может достигать 5000): содержит до 68% кристаллической фазы в виде микрокристаллических образований; нетоксичен. Единственным для П. с. растворителем на… …   Большая советская энциклопедия

dic.academic.ru

Что такое ПВХ, и каково его влияние на организм человека

Что такое ПВХ? Этот материал представляет собой поливинилхлорид. Он относится к группе термопластов – пластика, который после процесса формования изделия сохраняет способность к вторичной переработке. Чистый материал ПВХ состоит на 43 процента из этилена. Остальные 57 процентов – это связанный хлор.

Материал ПВХ — что это такое? Поливинилхлорид выделяется в виде порошка и применяется во многих отраслях хозяйства. Самое известное изделие, при производстве которого применяется данный материал, – это металлопластиковые окна. Для производства оконных профилей в порошкообразный поливинилхлорид добавляются специальные пигменты, стабилизаторы, модификаторы и многие другие вспомогательные добавки. Благодаря им изделие становится практически неуязвимым к воздействию прямых солнечных лучей, перепадов температур и других факторов окружающей среды.

Что такое ПВХ? Физические особенности

Главная особенность материала ПВХ – это прочность. По своим свойствам поливинилхлорид практически не подвергается деформациям и другим механическим напряжениям. Сама же степень прочности данного материала зависит от строения макромолекул, а также от структуры полимера.

Материал ПВХ — что это такое? Характеристика

Данное вещество характеризируется как негорючий термопластичный материал, который хорошо поддается механической обработке на обычных станках и легко сваривается горячим воздухом при температуре 200-300 градусов Цельсия. Кроме этого, он может приклеиваться к различным видам клея (зачастую это средства на основе перхлорвиниловой смолы). Более того, данный материал может быть приклеен к деревянным, бетонным и металлическим изделиям. ПВХ не боится воздействия многих видов кислот, а также алифатических, хлорированных и ароматических углеводородов. Прочность клеевых и сварных соединений составляет порядка 85-90 процентов от прочности самого материала.

Благодаря своей высокой прочности на упругость и изгиб поливинилхлорид широко востребован среди рыбаков, которые кустарным способом изготовляют верхние части спиннингов, а также зимние удочки. Как показывает практика, подобные изделия не теряют своих свойств даже при температуре минус 45 градусов Цельсия.

Диэлектрические свойства

Перечисляя свойства ПВХ, также необходимо отметить тот факт, что поливинилхлорид является хорошим диэлектриком (не проводит через себя электрический ток). Однако при нагревании до температуры 85 и более градусов Цельсия данный материал быстро теряет эти свойства. Что касается веса, то по плотности ПВХ является более тяжелым, нежели полиэтилен, однако легче, чем фторопласт и фенолформальдегидный пластик.

Высокая пожаростойкость ПВХ достигается за счет использования в его производстве такого компонента, как хлор. Именно он снижает риск горючести жесткого поливинилхлорида.

Химические свойства

Как мы отметили ранее, ПВХ практически неуязвим к воздействию некоторых видов кислот. Это действительно так – поливинилхлорид не изменяет свои свойства при действии щелочей, бензина, керосина, растворов солей и металлов. Также до 60 градусов Цельсия данный материал устойчив к соляной и муравьиной кислоте. ПВХ стоек к окислению и воздействию глицерина, жиров и гликолей. Что же касается спиртов, то поливинилхлорид не растворяется в этиловом и метиловом спиртах, высших алкоголях, а также смазочных и растительных маслах. Не уязвим он и к воздействию кислых сточных вод.

Где он применяется?

Что такое ПВХ, мы уже выяснили, теперь поговорим о том, в каких отраслях данный материал применяется. Поливинилхлорид нашел широкое применение в производстве гибких пластиковых листов (для отделки стен и покрытия полов), пленки, защитных перчаток и многих других материалов и изделий. Из жесткого непластифицированного поливинилхлорида производятся трубы, неуязвимые к воздействию коррозии, а также некоторые детали дверей и окон. В области электротехники данный материал служит для изоляции проводов. Делают из него также игрушки, канцелярские и спортивные товары. Волокна поливинилхлорида применяются для изготовления рыболовных сетей, медицинского белья, трикотажа и различных фильтровальных технических тканей. Как видите, ПВХ применяется практически во всех отраслях промышленности и быта.

Характеристика изделий из ПВХ

На российском рынке наиболее часто можно встретить такие товары из поливинилхлорида:

1. Напольное покрытие (иными словами — линолеум).
2. Пленка.
3. ПВХ-панели.

Ниже мы кратко рассмотрим каждый из этих вышеперечисленных типов изделий.

Что такое ПВХ-покрытие? Это поверхность в которой были использованы специальные ПВХ-плитки, предназначенные для укладки пола. Могут иметь как простую квадратную, так и конструкцию сложной формы.

ПВХ-пленка — что это такое? По своим свойствам она являет собой высокопрозрачный, гибкий и немного тянущийся материал. Как и все остальные изделия она устойчива к спиртам и кислотам, однако обладает уникальной способностью пропускать кислород. Именно поэтому тара, упакованная в эту пленку, долго не теряет свого товарного вида.

Что такое ПВХ-панели? Это материал, который применяется для отделки потолков и стен в различных помещениях. Зачастую используется для обшивки стен на кухне и в ванной комнате.

Как поливинилхлорид влияет на организм человека?

Сам винилхлорид характеризуется как очень сильный яд, при горении выделяющий токсичные вещества. На человека данное вещество оказывает терато-, канцеро- и мутагенное действие. В результате многочисленных исследований учеными было доказано, что воздействие ПВХ на человека вызывает рак в различных органах и тканях (в т.ч. мозг, легкие и печень), а также нарушает лимфатическую и кроветворную систему. При постоянном действии в высоких концентрациях винилхлорид может вызвать даже паралич нервной системы вплоть до полной остановки дыхания. Однако современные производители учли все эти свойства и потому производят ПВХ по особой технологии. Современные изделия из поливинилхлорида (если они качественные) не оказывают такого страшного влияния на человека. Поэтому, чтобы не рисковать своим здоровьем, при покупке изделий из ПВХ следует доверять лишь известным мировым производителям.

Итак, мы выяснили, что такое ПВХ, и какое влияние он оказывает на организм человека.

fb.ru

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД — это… Что такое ПОЛИВИНИЛХЛОРИД?



ПОЛИВИНИЛХЛОРИД

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ), твердое прочное вещество белого цвета, ПОЛИМЕР ВИНИЛХЛОРИДА. Может быть получен путем нагревания винилхлорида в воде с персульфатом калия или ПЕРЕКИСЬЮ ВОДОРОДА. Поливинилхлорид можно смягчить и сделать эластичным при помощи пластификатора. Легко окрашивается, стоек к изменениям погоды и огню. Поливинилхлорид применяется в производстве ряда продуктов, включающих нитки, ткани, бутылки, обувь, окна, электроизоляционные материалы, виниловые покрытия пола, грампластинки, пищевую тару и материал для плащей. см. также ПЛАСТМАССЫ.

Научно-технический энциклопедический словарь.

Синонимы:

• ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ
• ПОЛИКАРБОНАТ

Смотреть что такое «ПОЛИВИНИЛХЛОРИД» в других словарях:

• поливинилхлорид — поливинилхлорид …   Орфографический словарь-справочник

• Поливинилхлорид — Поливинилхлорид …   Википедия

• поливинилхлорид — (ПВХ) это материал, относящийся к группе термопластов (термопласты). Чистый ПВХ на 43% состоит из этилена (продукта нефтехимии) и на 57% из связанного хлора, получаемого из поваренной соли. ПВХ выделяется в виде порошка. Множество окружающих нас… …   Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого

• ПОЛИВИНИЛХЛОРИД — ХЛОРИРОВАННЫЙ то же, что перхлорвиниловая смола …   Большой Энциклопедический словарь

• Поливинилхлорид — (ПВХ) является жестким бесцветным материалом с ограниченной теплостойкостью, который имеет тенденцию прилипать к металлическим поверхностям при нагреве. По этим и другим причинам часто необходимо добавлять стабилизаторы, пластификаторы,… …   Официальная терминология

• Поливинилхлорид — – это искусственный материал, являющийся аморфным полимером. Примечание. Пластмассы на его основе имеют хорошие электроизоляционные характеристики, стойки к химикатам, атмосферостойки, имеют высокую прочность и упругость. При нагревании… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• поливинилхлорид — сущ., кол во синонимов: 1 • полимер (77) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

• поливинилхлорид — ПВХ Полимер винилхлорида со структурной формулой повторяющегося составного звена. [ГОСТ 24888 81] Тематики полимерные и др. материалы Обобщающие термины полимеры Синонимы ПВХ EN poly (vinyl chloride) DE Polyvinylchlorid FR poly (chlorure de… …   Справочник технического переводчика

• Поливинилхлорид — ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, [ Ch3CHCl ]n, синтетический полимер. Отличается хорошими механическими и электроизоляционными свойствами, сравнительно невысокой термо и светостойкостью; трудногорюч. На основе поливинилхлорида получают жесткие (винипласт) и… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• поливинилхлорид — [ Ch3 CHCl ]п твердый продукт полимеризации винилхлорида. Плотность 1350 – 1430 кг/м3; выше 110°С разлагается с выделением HCl. Растворим в дихлорэтане, нитробензоле, тетрагидрофуране, циклогексаноне; устойчив к влаге, кислотам, растворам щелочей …   Текстильный глоссарий

dic.academic.ru

поливинилхлорид — это… Что такое поливинилхлорид?

Поливинилхлорид (ПВХ) — это материал, относящийся к группе термопластов (термопласты). Чистый ПВХ на 43% состоит из этилена (продукта нефтехимии) и на 57% из связанного хлора, получаемого из поваренной соли. ПВХ выделяется в виде порошка. Множество окружающих нас изделий изготавливают сейчас из ПВХ: от зубной щетки и плаща, до поручней, стеновых панелей и сайдинга. Уже это показывает, насколько стойким, универсальным и безопасным может быть ПВХ. В значительной степени его свойства определяются используемыми добавками. Для производства оконных профилей, в порошкообразный ПВХ добавляют стабилизаторы, модификаторы, пигменты и вспомогательные добавки. Эти компоненты оказывают влияние на такие свойства оконных профилей, как светостойкость, устойчивость против атмосферных воздействий, цветовой оттенок, качество поверхности, свариваемость и т.д.

В качестве стабилизаторов главным образом используется свинец, который находится в ПВХ в связанном, т.е. биологически пассивном состоянии. В последнее время ряд фирм стали применять еще более безвредное соединение кальция и цинка.

Для повышения ударной вязкости (ударная вязкость — это способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки) в полимерные материалы, идущие на изготовление системных профилей, добавляют модификаторы, которые повышают прочность оконных деталей при их обработке. Поэтому иногда ПВХ, использующийся для изготовления оконных профилей, называют модифицированным.

Также необходимо отметить, что содержание винилхлоридных мономеров в 1 кг профиля не превышает 1 мг и их выделение при любой обработке профилей не происходит.

Исходя из всего выше изложенного, мы видим, что материал, используемый для изготовления пластиковых окон, является безвредным для человека. Это подтверждается и гигиеническими сертификатами, которые производители профилей получают в России.

ПВХ — хороший конструкционный материал. Он не поддерживает горение, трудно воспламеняется, устойчив к воздействию щелочей, кислот, извести и атмосферным воздействиям, не коробится на солнце, не боится мороза, влаги, кислотных дождей. И наконец — утилизация. Отходы производства и демонтируемые профили могут перерабатываться до 5 раз без потери качества (незначительно меняется оттенок пластика). Пластиковые окна можно применять в производственных, общественных и жилых зданиях, никаких гигиенических ограничений по их применению нет. Естественно, это относится только к продукции надежных, известных поставщиков.

Поливинилхлорид относится к старейшим искусственным материалам. Впервые поливинилхлорид был получен в лабораторных условиях в 1835 году французским горным инженером и химиком Анри Виктором Реньо. Реньо, получивший раствор винилхлорида, случайно обнаружил, что по истечении некоторого времени в пробирке образовался белый порошок. Ученый провел с порошком различные опыты, но, не получив никакого удовлетворительного результата, утратил интерес к случайно открытому им веществу.

В 1878 году продукт полимеризации винилхлорида впервые был исследован более подробно, но результаты исследований так и не стали достоянием промышленности. Это произошло только в нашем столетии. В 1913 году немецкий ученый Фриц Клатте получил первый патент на производство ПВХ. Он предполагал использовать трудно воспламеняемый поливинилхлорид вместо легко воспламеняемого целлюлоида. Начавшаяся Первая мировая война помешала Фрицу Клатте заняться подробным исследованием свойств ПВХ и возможностей его применения, а производство было приостановлено. Тем не менее, Клатте по праву считается основоположником промышленного производства ПВХ.

Производство ПВХ в крупных масштабах началось в 30-е годы в Германии. В это же время успешные разработки в этой области были проведены в США и Англии. После окончания Второй мировой войны поливинилхлорид стал самым массовым материалом для изготовления труб, профилей, покрытий для пола, пленок, кабельной изоляции и множества других пластмассовых изделий.

Универсальный дополнительный практический толковый словарь. И. Мостицкий. 2005–2012.

mostitsky_universal.academic.ru

Поливиниловый спирт — это… Что такое Поливиниловый спирт?

Структурная формула поливинилового спирта

Поливиниловый спирт (ПВС, международное PVOH, PVA или PVAL) — искусственный, водорастворимый, термопластичный полимер. Синтез ПВС осуществляется реакцией щелочного/-кислотного гидролиза или алкоголиза сложных поливиниловых эфиров. Основным сырьем для получения ПВС служит поливинилацетат (ПВА). В отличие от большинства полимеров на основе виниловых мономеров, ПВС не может быть получен непосредственно из соответствующего мономера -винилового спирта (ВС). Некоторые реакции, от которых можно было бы ожидать получения мономерного ВС, например присоединение воды к ацетилену, гидролиз монохлорэтилена, реакция этиленмонохлоргидрина с NaOH, приводят к образованию не винилового спирта, а ацетальдегида. Ацетальдегид и ВС представляют собой кето- и енольную таутомерные формы одного и того же соединения, из которых кето-форма (ацетальдегид) является намного более устойчивой, поэтому синтез ПВС из мономера — невозможен:

Кето-енольная таутомерия винилового спирта

История

Поливиниловый спирт впервые был получен в 1924 году химиками Германом (Willi Herrmann) и Гонелем (Wolfram Haehnel) реакцией омыления при омылении раствора поливинилового эфира стехиометрическим количеством гидроксида калия KOH. Исследования в области получения ПВС в начале прошлого века проводили ученые Гонель, Германн (Hermmann)и Херберт Берг (Berg). Классический способ омыления проводился в среде в абсолютизированного (осушенного) этилового спирта при соотношении 0,8 моль омыляющего агента на 1,0 моль ПВА, при этом происходило практически полное омыление ПВА. Было найдено, что поливиниловый спирт может быть получен реакцией переэтерификации поливинилацетата(ПВА) в присутствии каталитических количеств щелочи. Данная реакция является классическим примером — полимераналогичного превращения. За 80 лет исследований накоплен достаточно большой экспериментальный материал по проблеме получения ПВС. Детальный обзор литературы посвященной ПВС представлен в монографиях С.Н Ушакова (1960 г.) [1], А. Финча (1973, 1992 гг.) [2, 4], М.Э Розенберга (1983 г.) [3] и Т. Сакурады (1985 г.) [17].

Синтез и получение

В настоящее время промышленный синтез ПВС осуществляют путем полимераналогичных превращений, в частности, с использованием в качестве исходных полимеров простых и сложных поливиниловых эфиров, таких как ПВА. К основным способам получения ПВС можно отнести различные варианты омыления ПВА в среде спиртов или в воде в присутствии оснований и кислот. В зависимости от используемой среды и типа катализатора, процессы омыления ПВА можно представить следующей общей схемой:

Общие способы получения поливинилового спирта

Приведенные схемы реакций можно разбить на три группы: алкоголиз (1), щелочной или кислотный гидролиз (2,3) и аминолиз (4,5). Синтез ПВС через реакцию полиальдольной конденсации из ацетальдегида до настоящего времени оканчивался получением низкомолекулярного полимера. Из всего массива литературных данных, посвященных разработке методов синтеза ПВС, можно выделить пять основных направлений:

1. Алкоголиз сложных поливиниловых эфиров в среде осушенных низших алифатических спиртов (C₁-C₃), в частности метанола, в присутствии гидроксидов щелочных металлов. Процесс щелочного алкоголиза сопровождается гелеобразованием.
2. Алкоголиз в присутствии кислот. Количество заявленных работ для этого способа намного меньше, чем для щелочного омыления. Процесс кислотного алкоголиза, так же как и в случае омыления ПВА по механизму реакции щелочного алкоголиза, сопровождается гелеобразованием.
3. Щелочной алкоголиз и гидролиз в смеси низших алифатических спиртов с другими растворителями (диоксан, вода, ацетон, бензин или сложные эфиры). При использовании смесей, компонентом которых является вода, практически во всех случаях ее концентрация не превышает 10 % и омыление сопровождается образованием геля.
4. Получения ПВС по механизму реакции гидролиза в присутствии кислотных или щелочных агентов, где в качестве реакционной среды выступает вода.
5. Разработка специального аппаратурного оформления, позволяющего решить технологические проблемы, связанные с гелеобразованием в процессе омыления ПВА.

Основным и главным недостатком используемых технологий является образование жесткого геля в полном объеме реакционного аппарата при достижении конверсии порядка 50 % и неполная степень гидролиза ПВА. Технологическое решение данной проблемы заключается в разбавлении реакционной системы или использованию поточной схемы получения ПВС, увеличению времени синтеза, нагрев. Однако это приводит повышенному потреблению растворителя и, соответственно, необходимости его регенерации после синтеза, а нагрев в присутствии омыляющего агента к деструкции полимера. Другим способом является использование мешалок специальной конструкции (снабженных лезвиями) для измельчения геля, однако это использование специальных реакторов или мешалок удорожает конечную себестоимость ПВС. Кроме того, вышеуказанные методы используются для получения широкого спектра сополимеров поливинилацетат-поливиниловый спирт.

Щелочной алкоголиз сложных виниловых эфиров

Наиболее распространенным является алкоголиз сложных виниловых эфиров в среде осушенных низших алифатических спиртов (C1-C3), в частности метанола, в присутствии гидроксидов щелочных металлов. В качестве щелочных агентов наибольшее распространение получили гидроксид, метилат, этилат и пропилат натрия и калия. Считается, что обязательным условием проведения алкоголиза является тщательная осушка спирта [1,2,3].

Механизм щелочного алкоголиза поливинилацетата

Процессы алкоголиза можно разделить по признаку гомогенности (добавление щелочи к гомогенному раствору ПВА) или гетерогенности (добавление щелочи к дисперсии ПВА) исходной системы. Процесс щелочного алкоголиза, сопровождается гелеобразованием. Известен способ омыления водных дисперсий ПВА водными растворами щелочей, которые можно провести в одну стадию. Щелочной гидролиз дисперсии ПВА с молекулярной массой 1·10⁶ — 2·10⁶ в этом случае проводят при температуре 0 — 20°С в течение 2 — 5 часов.

Щелочной алкоголиз в неспиртовых средах

В связи с тем, что гелеобразование затрудняет проведение процесса омыления ПВА, предпринимались попытки решить эту проблему путем изменения условий процесса. Так, в целях уменьшения плотности гелеобразной массы, в реакционную среду вводят: «…органическое соединение, которое имеет меньшее, в сравнении с метанолом, термодинамическое сродство к ПВС» [1]. В качестве осадителей сополимеров ВС и ВА предложены эфиры многоатомных спиртов и жирных кислот [5], метилацетат (MeAc) [6], алифатические углеводороды [7]. Введение в реакционную среду до 40 % метилацетата дает возможность снизить степень омыления ПВА в момент фазового перехода с 60 % до 35 % [3, стр.85]. Снижение вязкости реакционной массы в момент гелеобразования может быть достигнуто также введением ПАВ [8], например: ОП-7, ОП-10 или проксанолов. В литературе имеются сведения о том, что в качестве реакционной среды могут быть использованы не только спирты, но также смеси с диоксаном и тетрагидрофураном (ТГФ), которые являются хорошими растворителями для сложных поливиниловых эфиров. В работе [9] описан процесс омыления, который позволяет получать высокомолекулярный ПВС с низким содержанием остаточных ацетатных групп при использовании в качестве среды ТГФ. Данное изобретение было применено для омыления поливинилпивалата, с целью получения синдиотактического ПВС. При этом в примерах не приводится указаний о возможном омылении ПВА. Имеются указания [1, стр 215] на использование в качестве реакционной среды диоксана.

Омыление по механизму аминолиза

Необходимо отметить работы российских исследователей, в частности, С. Н. Ушакова с сотрудниками, которые посвящены разработке новых способов получения ПВС. Предложен способ омыления ПВА в среде моноэтаноламина, этанола или смеси этанол-моноэтаноламин [10] под действием моноэтаноламина, применяемого в качестве омыляющего агента. Полученный данным способом ПВС содержит менее 1 % остаточных ацетатных групп и получается в виде тонкодисперсного порошка. Аналогично, в заявке [11] предлагается проводить гетерогенное омыление бисерного ПВА в метаноле под действием смеси моно-, ди-,триэтаноламинов или аммиака с образованием дисперсии ПВС.

Кислотный алкоголиз сложных виниловых эфиров

ПВА и другие сложные поливиниловые эфиры могут быть омылены по механизму алкоголиза в присутствии кислот [12].

Механизм кислотного алкоголиза поливинилацетата

Наибольшее применение получили кислоты: серная, соляная и хлорная. Однако, при использовании серной кислоты в качестве катализатора, часть гидроксильных групп ПВС этерифицируется серной кислотой с образованием сернокислого эфира, который является причиной термической нестабильности ПВС. Применение соляной кислоты обычно приводит к получению окрашенного ПВС. Хлорная кислота в условиях омыления не образует эфиры с ПВС, но ее применение затруднено в связи с нестабильностью и склонностью к разложению со взрывом [1]. Кислотное омыление ПВА осуществляется в спиртовом растворе (метилового или этилового спирта). Применяется как 96%-й этиловый спирт, так и безводный этиловый или метиловый спирт, при этом необходимо отметить, что метанолу отдают предпочтение. «Кислотное» омыление ПВА может быть выполнено и в водной среде без добавки органического растворителя [13,14] .

Разработка специального аппаратурного оформления процессов омыления

Как отмечалось выше, гелеобразование в процессе синтеза ПВС создает серьёзные технологические проблемы, связанные с перемешиванием и выделением полимера. Для решения этой проблемы предложено проводить процесс омыления в реакторах, снабженных мешалками особой конструкции [15,16] или в экструдерах [17] при 20-250С. Омыление в таких реакторах проводится по одной схеме: алкоголиз бисерного ПВА в спиртовом растворе омыляющего агента. Заявленные патенты отличаются модификацией аппаратуры и тем, что при омылении варьируется число оборотов мешалки/шнека, геометрия реактора и мешалки/шнека. Во всех случаях авторы констатируют, что ПВС, полученный по такой технологии, представляет собой белый порошок с низким содержанием остаточных ацетатных групп. Однако следует заметить, что гелеобразование при омылении не может исключить ни одно перемешивающее устройство. Большинство способов получения ПВС являются периодическими, однако существует достаточное число патентов посвященных непрерывной технологии омыления ПВА. Одна из подобных технологий была разработана в НПО «Пластполимер» (г. С.-Петербург) [3, стр.83].

Технология получения ПВС в системе метанол-бензин

Для решения технологических трудностей, связанных с гелеобразованием на промежуточных стадиях омыления ПВА, предложен подход, связанный с введением в реакционную систему в качестве осадителя бензина [3, стр. 84]. При добавлении бензина к метанольному раствору ПВА, содержащему обычно до 1%-масс. воды, образуется гетерогенная система. В зависимости от количества бензина, добавляемого в омыляющую ванну, реакция щелочного алкоголиза ПВА может начинаться в гомогенной или гетерогенной системе. При введении более 30 % бензина от массы всей жидкой фазы в метанольный раствор ПВА образуется неустойчивая эмульсия. При увеличении содержания бензина в омыляющей ванне сокращается длительность реакции до начала гелеобразования и снижается степень омыления выделяющегося полимера. Увеличение содержания бензина до 45%-масс. приводит к образованию крупнозернистого порошка. При введении бензина в омыляющую ванну скорость реакции щелочного алкоголиза ПВА увеличивается, особенно после разделения раствора на две несмешивающиеся фазы. По мнению авторов [3] ускорение реакции может быть вызвано уменьшением степени сольватации ацетатных групп ПВА метанолом вприсутствии бензина. Предлагаемый авторами способ омыления ПВА дает преимущество в технологии получения полимера (особенно на стадии сушки), содержащего более 25 % (мол.) ацетатных групп, а также низкомолекулярных сополимеров BC и BA. Оно заключается в том, что на стадии сушки происходит обогащение жидкой фазы бензином, и частицы сополимера оказываются в среде осадителя, что предотвращает слипание частиц и приводит к образованию сыпучих порошков.

Альтернативные способы получения ПВС

Перспективным и многообещающим способом получения ПВС может являться разработка получения ПВС из ВС. Однако настоящий уровень развития науки и техники не позволяет сдвинуть равновесие в сторону образования ВС в паре «ВС-Ацетальдегид». Поэтому слово «альтернативный» употребляется в контексте разработки способа, который уменьшает или исключает недостатки предыдущих методов синтеза. С 1924 года до 2002 года было придумано и воплощено много различных способов получения ПВС, однако главным неразрешимым, и основным, недостатком процесса являлось гелеобразование на стадии омыления. Именно этот недостаток приводит к необходимости разработки нового аппаратурного оформления или применения различных технологических новшеств. Решение проблемы гелеобразования обсуждалось выше.

Безгелевый способ получения поливинилового спирта

В 2002 года в научной группе Института Синтетических Полимерных Материалов им. Ениколопова (ИСПМ РАН, Москва) под руководством Бойко Виктора Викторовича был разработан [23] и запатентован [20-22] новый, высокоэффективный способ омыления ПВА. Особенностями данного способа являются:

• Высокая производительность
• Низкие энергозатраты
• Малое время синтеза
• Отсутствие гелеобразования
• Возможность проведения процесса в высококонцентрированных системах
• Получены впервые аморфизованные образцы ПВС со степенью кристалличности не более 5%
• Способ пригоден для омылении высокомолекулярного ПВА без резкого снижения молекулярной массы полимера

В основе способа открытого Бойко В.В лежит анализ диаграмм фазового состояния для исходного, промежуточного и конечного продукта в системе «Спирт-Вода». На основании фазовых диаграмм (аналогичных диаграммам для омыления в системе «Бензин-Метанол») были подобраны условия для проведения синтеза не только в безгелевом режиме (получение товарного полимера в виде порошка), но также в полностью гомогенном режиме (получение готового прядильного раствора). Главным отличием данного процесса является проведение синтеза в области спинодального распада (классические методики основаны на проведении синтеза в области бинодального распада). При таком режиме, скорость роста образовавшихся частиц новой полимерной фазы превышает скорость образования новых частиц, что приводит, в свою очередь, к образованию в реакционном объеме не пространственной сетки с узлами в частицах (центры кристаллизации), а единичных частиц. Растворитель используемый в синтезе служит так же и пластификатором для образующегося ПВС. Степень кристалличности такого ПВС может искусственно варьироваться от 5 до 75% [23]. Данный способ безусловно является новым и революционным.

Структура и свойства

Химическая структура

В связи с тем, что исходный полимер (поливинилацетат) для получения поливиниловго спирта получают реакцией полимеризации по типу «голова к хвосту», то и полученный ПВС имеет подобное строение. Общее число мономерных звеньев присоединенных по типу «голова к голове» находится на уровне 1-2 % и полностью зависит от их содержания в исходом поливинилацетате. Звенья присоединенные по типу «голова к голове» оказывают большое значение на физические свойства полимера, а также на его растворимость в воде. Как правило, ПВС является слаборазветвленным полимером. Разветвленность обусловлена реакцией передачи цепи на стадии получения поливинилацетата. Центры разветвленности являются наиболее слабыми местами полимерной цепи и именно по ним происходит разрыв цепи при реакции омыления и, как следствие, уменьшение молекулярной массы полимера. Степень полимеризации ПВС составляет 500—2500 и не совпадает с степенью полимеризации исходного ПВА.

Степень гидролиза ПВС зависит от будущего его применения и лежит в области 70 — 100-моль%. В зависимости от условий и типа частичного омыления, остаточные ацетатные группы могут быть расположены по цепи полимера статистически или в виде блоков. Распределение остаточных ацетатных групп влияет на такие важные характеристики полимера как температура плавления, поверхностное натяжение водных растворов или защитных коллоидов и температура стеклования.

Поливиниловый спирт, полученный из поливинилацетата, является тактическим полимером. Кристалличность ПВС обусловлена наличием большого числа гидроксильных групп в полимере. На кристалличность полимера оказывают так же влияние предыстория получения полимера, разветвленность, степень гидролиза и тип распределения остаточных ацетатных групп. Чем выше степень гидролиза, тем выше кристалличность образца ПВС. При термической обработке полностью омыленного продукта его кристалличность повышается и приводит к снижению его растворимости в воде. Чем выше число остаточных ацетатных групп в ПВС, тем меньше образование кристаллических зон. Исключением для растворимости является ПВС полученный по методике Бойко В.В. Ввиду малой исходной кристалличности, полимер (не зависимо от молекулярной массы) превосходно растворяется в воде [23].

Физические свойства

Поливиниловый спирт является превосходным эмульгирующим, адгезионным и пленкообразующим полимером. Он обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью. Эти свойства зависят от влажности воздуха, так как полимер адсорбирует влагу. Вода действует на полимер как пластификатор. При большой влажности у ПВС уменьшается прочность на разрыв, но увеличивается эластичность. Температура плавления находится в области 230 °C (в среде азота), а температура стеклования 85 °C для полностью гидролизованной формы. На воздухе при 220 °C ПВС небратимо разлагается с выделением СO, CO₂, уксусной кислоты и изменением цвета полимера с белого на темно-коричневый. Температура стеклования и температура плавления зависят от молекулярной массы полимера и его тактичности. Так, для синдиотактического ПВС температура плавления лежит в области 280 °C, а температура стеклования для сополимера ПВС-ПВА с содержанием звеньев ПВА 50-моль% находится ниже 20 °C. Аморфизованный ПВС полученный по методике Бойко В.В не имеет характерной эндотермической области отвечающей за плавление кристаллической фазы, однако его термическое разложение идентично ПВС полученному классическим способом [23].

Химические свойства

Поливиниловый спирт стабилен в отношении масел, жиров и органических растворителей.

Применение

• Сгуститель и адгезионный материал в шампунях, клеях, латексах
• Барьерный слой для СО₂ в бутылках из ПЭТФ (полиэтилентерефталат)
• Составная часть продуктов гигиены для женщин и по уходу за детьми
• Продукт для создания защитного слоя шлихты в производстве искусственных волокон
• В пищевой промышленности в качестве эмульгатора
• Водорастворимые пленки в процессе изготовления упаковочных материалов
• Иммобилизация клеток и энзимов в микробиологии
• Производство поливинилбутиралей
• В растворах для глазных капель и контактных линз в качестве лубриканта
• При нехирургическом лечении онкологических заболеваний — в качестве эмболизирующего агента
• В качестве поверхностно-активного веществаа для получения капсулированных наночастиц

Торговые марки поливинилового спирта Alcotex^®, Elvanol^®, Gelvatol^®, Gohsenol^®, Lemol^®, Mowiol^®, Rhodoviol^® и Polyviol^®.

Источники

1. Ушаков С.Н «Поливиниловый спирт и его производные» М.-Л.; Изд-во АН СССР, 1960, т.1,2.
2. «Polyvinyl alcohol, Properties and Application» // J. Wiley: London — NY — Sydney — Toronto, 1973.
3. Розенберг М. Э. «Полимеры на основе поливинилацетата» — Л.; Химия ленинградское отделение, 1983.
4. Finch C.A. «Polyvinyl Alcohol — Developments», Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
5. Авт. свид. СССР 267901
6. Авт. свид. СССР 211091
7. Авт. свид. СССР 711045
8. Пат. США 6162864, 2000 Polyvinyl alcohol
9. Авт.свид. СССР 141302
10. Авт.свид. СССР 143552
11. Пат. США 2513488, 1950 Methanolysis of polyvinyl esters
12. Пат. Франции 951160, 1949
13. Пат. США 2668810, 1951 Process for the saponification of polyvinyl esters
14. Пат. Германии 3000750, 1986.
15. Пат. Германии 19602901, 1997.
16. Пат. США 3072624, 1959 Saponification process for preparation of polyvinyl alcohol
17. Lee S., Sakurada I., “Die reactionskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 vol. 184A, p. 268
18. «Энциклопедия полимеров» — М.; Советская энциклопедия, 1972. т.1-3.
19. Линдерман М. «Полимеризация виниловых мономеров» — М.; Химия, 1973.
20. Авт.свидетельство России RU12265617
21. Авт.свидетельство России RU22234518
22. Авт.свидетельство России RU32205191
23. Бойко Виктор Викторович. Синтез поливинилового спирта в водно-спиртовых средах : Дис. … канд. хим. наук : 02.00.06 : Москва, 2004 112 c. РГБ ОД, 61:04-2/321

Ссылки

biograf.academic.ru