Клей ПВА D3 и D4 немецкого качества по доступной цене
В следующий раз, когда ваша мебель в ванной или на кухне начнет расслаиваться по швам, а экологичное деревянное окно поведет, помните, что изготовитель, скорее всего, использовал в склейке ПВА недобросовестного производителя.Проверки в нашей лаборатории по нормам, прописанным в ГОСТе, показали, что только у двух российских производителей клеев ПВА класса D3, D4 из десяти показатели прочности и водостойкости удовлетворяют стандартам. Во всех остальных случаях соответствие продукции классу есть лишь на бумаге.
Многие «производители» изготавливают клей гаражно-кустарным способом. Сам клей и строительные растворы делают
на базе типовой и относительно дешевой гомополимерной поливинилацетатной дисперсии (ПВАД). Вся она изготавливается
в России из местного сырья и клеем как таковая не является. В дисперсию необходимо добавлять коалесцирующие агенты, понижающие температуру стеклования ПВА, пластифицировать, придавать раствору требуемую вязкость.
Для достижения необходимых показателей по вязкости и густоте некоторые производители добавляют в ПВА-дисперсию дешевые наполнители и загустители, лишь бы получился похожий эффект. Например, льют в раствор карбоксиметилцеллюлозу, или целлюлозогликолиевую кислоту (в пищевой промышленности используется как натриевая соль, как загуститель идет в составе зубной пасты). Ее водный раствор обладает высокой вязкостью и псевдопластичностью. Типичный пример такого раствора – обойный клей.
Главный недостаток подобных клеев в том, что по бумагам они проходят как класс D3 или даже D4, но в действительности использовать их в хороших приложениях (делать прочную и влагостойкую мебель, клееные щиты, брус) невозможно.
Рынок заинтересован в безопасных и недорогих материалах. Значит, ему нужен клей ПВА не ниже класса влагостойкости D3, обладающий всеми этими преимуществами, соответствующий своему высокому классу не только по бумагам.
клей ПВА от А до Я + Видео
Человечество еще не придумало клеящее средство универсальнее ПВА. Конечно, клеящих составов очень много, но только ПВА обладает таким широким охватом всевозможных сфер применения. Но что же кроется за этим названием – клей ПВА, какие технические характеристики и особенности он таит, не вреден ли он для здоровья?
Поливинилацетат – что кроется за этим словом?
Поливинилацетат не относится к той группе полимеров (полиэтилен, полистирол), которые всегда стоят на переднем плане. ПВА довольствуется неприметной, но очень важной ролью – его мы найдем в составе красок, между склеенными дощечками мебели, на блестящем покрытии бумаги, в бетоне или штукатурке. А ведь не у каждого стройматериала такой популярности будет вековая история – впервые ПВА был получен еще в 1912 году, и уже через несколько лет было налажено его производство в промышленных масштабах.
На сегодняшний день поливинилацетат встретится как в мастерской столяра, так и в пенале школьника. Как и сто с лишним лет назад, этот материал доступный, простой в применении и нетоксичный, поэтому производители идут логичным путем – улучшают проверенный поливинилацетат и составы с его применением. Клей ПВА – один из таких составов, то, что называется дисперсией, или же, попросту говоря, раствором поливинилацетата.
Клей ПВА – состав и технические характеристики
Мировое производство клея ПВА превышает отметку в миллион тонн ежегодно. В его составе главенствующую роль занимает поливинилацетат – 95 %, а оставшиеся 5 % остаются для всевозможных пластификаторов, которые придают составам пластичность и хорошую морозоустойчивость, а также добавкам, которые улучшают сцепление.
Технические характеристики универсального клея ПВА заключаются в его низком расходе – в зависимости от вида работ от 100 до 900 грамм на метр квадратный. Высыхает универсал в течение суток, выдерживает 4 цикла заморозки-разморозки, хранится, в среднем, около полугода без изменений. Раствор ПВА не горюч и не взрывоопасен, при использовании вредных веществ в воздух не выделяет.
ПВА-клей подходит для склеивания самых разных поверхностей. Однако, добавляя в классический ПВА те или иные компоненты, производители освоили особые составы, которые эффективны в разных сферах применения. Например, специально для поклейки обоев выпускают обойный клей, который обеспечивает сцепление между деревянной или бетонной стеной и бумагой.
Клей под маркировкой «Супер» применим уже в иных масштабах – с его помощью клеят не только обои, но и линолеум, и даже облицовочную плитку. «Супер» склеивает фарфор, кожу, ткань, обеспечивает сцепление таких поверхностей, как ДСП. Универсальный клей подходит для склеивания разных комбинаций поверхностей, например, когда нужно соединить дерево и облицовочную плитку, картон и металл, линолеум и бетон. Столярный ПВА используют для склеивания элементов мебели в единый каркас. Такой состав характерный тем, что при застывании он образует полупрозрачный твердый слой, намертво сцепляющий деревянные поверхности.
Для большей крепости элементы, смазанные клеем, зажимают в тисках минимум на несколько часов, а иногда и на сутки.
Строительный ПВА – это дисперсия, предназначенная для добавления в самые разные строительные растворы и составы. Для увеличения эластичности и стойкости его добавляют в цементные и известковые растворы, штукатурку, грунтовки. Иногда его используют в качестве грунта, но такое решение подходит только для дешевого ремонта, например, в подсобном помещении.
К отдельному типу ПВА относят и гомополимерную дисперсию, которая отличается самой высокой силой склеивания. Эту дисперсию используют в текстильном производстве, стекольной и фарфоровой отрасли, при производстве материалов, предназначенных для ремонта и строительства. В отдельную категорию следует отнести и «Момент» – тип клея, который имеет свойство быстро схватываться на воздухе. Чаще всего, такой используют при монтаже ламината или паркета.
ПВА используют в табачной промышленности – он является одним из компонентов материала, из которого изготавливают сигаретные фильтры. Эмульсиями с невысокой концентрацией поливинилацетата в текстильной промышленности пропитывают ткани и полотна, который затем идут на пошив одежды – это придает им большую износостойкость, плотность, упругость. На основе эмульсий ПВА изготавливаются водоотталкивающие смеси, которыми также пропитываются ткани.
ПВА стал элементом красочных составов практически с момента его изобретения. ПВА-содержащие краски обладают высокой эластичностью, износостойкостью, хорошо покрывают поверхности из камня, бетона, дерева, штукатурки, металла. А в сочетании с пластификаторами такие смеси образуют глянцевую пленку с повышенной прочностью при растяжении. Даже карандаши и пробки изготавливают с помощью этого клея, а популярная детская игрушка «умный пластилин» – это не что иное, как поливинилацетат с добавками из красителей и тетрабората натрия.
Как работать с клеем – жизненные советы!
Казалось бы, работать с клеем ПВА – проще некуда. Материал нетоксичен и безвреден для кожи и глаз, средства защиты вам понадобятся разве что от случайных брызг. Однако нюансы есть в любом деле, и их незнание может существенно подпортить вам жизнь. Чаще всего, проблемы возникают с бумажными поверхностями, которые нужно склеить, например, обои или поклейка фотографий в семейный альбом. Существует общее правило – клей нужно наносить на менее пористую поверхность, поскольку она медленнее впитывает состав.
Для работы вам понадобятся (в зависимости от объемов): валик, кисть или поролоновая губка. Если клей нужно наносить точечно, а специальной насадки на емкости с клеем нет, или она пришла в негодность, воспользуйтесь обычным шприцом (без иглы) или пипеткой. После использования их можно промыть водой и пользоваться в других целях. Наносить клеящий состав следует от центра к краям – так вы меньше перепачкаете клеем изнанку. Работать нужно быстро, поскольку клей на бумаге просыхает быстрее, чем на других поверхностях.
Чтобы выгнать пузырьки воздуха из-под поверхности, положите сверху лист вощеной бумаги и прогладьте рукой, или твердым валиком, от центра к краям. Если толщина поверхностей разная, разглаживайте те, что тоньше. Для ровного, крепкого склеивания материалы всегда нужно прижимать друг к другу, а еще лучше – положить под пресс или зажать в тисках, как это делают при склеивании дерева. Выдержка склеенных поверхностей под прессом также предотвратит материалы от деформации.
При склеивании бумаги очень важным фактором является так называемая «архивность» и бескислотность. Обычный клей на основе поливинилацетата через несколько лет может пожелтеть – вряд ли желтые пятна на местах склейки украсят ваш семейный альбом. Среди клеев на основе ПВА не так уж много таких составов, один из них – обойный клей. Конечно, клеить таким фотографии в альбом не нужно, есть и среди канцелярских клеев бескислотные и «архивные», хотя найти их достаточно сложно.
При поклейке вы можете столкнуться с такой ситуацией – один из слоев под воздействием натяжения второго начинает изгибаться. Например, тонкий лист размок и, высыхая, стянулся, выгибая более плотный лист, на котором он приклеен. В таком случае выход достаточно прост – приклейте на обратную сторону толстого слоя такой же тонкий листок, который будет служить противовесом.
Клей ПВА. Характеристики и варианты применения
Клей ПВА – это универсальное средство для скрепления поверхностей, широко используемое в строительстве, в ремонтных работах и в быту. За счет своей приемлемой цены и предельной простоты в использовании, этот клей довольно востребован среди покупателей. В этой статье вы узнаете о его главных характеристиках и сфере применения.
Характеристики клея ПВА
Данная разновидность клея обладает достаточно густой, тягучей консистенцией белого цвета. Отдельно отметим, что клей ПВА практически не пахнет. Он не токсичен (его можно использовать без защитных перчаток и маски без риска для собственного здоровья), не горюч и экологически безопасен. Также он обеспечивает водонепроницаемое соединение, что очень важно для мест с повышенной влажностью. Этот клей практически не усаживается, поэтому вы можете не переживать за смещение или деформацию обрабатываемых им поверхностей. Нередко ПВА используют и в качестве пластифицирующего компонента в грунтовке.
Что касается растворителей, то самым универсальным и доступным является обычный спирт.
Разновидности клея ПВА
Давайте изучим разновидности клея ПВА, которые на сегодняшний день представлены в продаже в магазинах стройматериалов.
- Строительный. Строительный клей ПВА, как правило, выбирается для склеивания деталей деревянной мебели, а также для поклейки деревянного паркета, ламината и обоев (кроме традиционных бумажных, это могут быть виниловые и даже стекловолоконные листы).
- Универсальный. Как понятно из названия этой разновидности клея ПВА, его можно использовать как в строительстве, так и в быту. В частности, его нередко приобретают для того, чтобы поклеить обои, линолеум, ковровые пласты, кафель и даже тонкие листы металла. Он менее прочен, нежели строительный клей, поэтому с тяжелыми материалами такой клей может и не справиться.
- Бытовой. Бытовой клей ПВА отлично подойдет для приклеивания обычных бумажных обоев к оштукатуренным, цементным, бетонным или деревянным основаниям.
- Канцелярский. Данный тип клея ПВА используется для склеивания бумажных и картонных деталей. В строительных работах его не применяют – адгезия такого клея не слишком сильна для того, чтобы обеспечить надежное сцепление.
- Экстра-Э. Данная разновидность ПВА идеальна для соединения шероховатых и пористых поверхностей. Нередко Экстра-Э используется и в роли пластификатора – его просто добавляют в шпаклевочные и грунтовочные составы во время их приготовления.
- Супер-М. Клей Супер-М – это одна из термостойких вариаций суперклея, которая гарантирует повышенную адгезию. Сфера его применения достаточно широка – начиная от керамической плитки и заканчивая обычными обоями.
Как использовать клей ПВА? Следуем инструкциям профессионалов
Ниже мы представим вашему вниманию четыре главные рекомендации по применению клея ПВА.
Рекомендация №1: подготавливаем поверхность. Перед использованием клея ПВА поверхности, на которые он будет наноситься, необходимо подготовить. В частности, для этого их очищают от грязи, пыли и жировых пятен, а затем – полностью высушивают.
Рекомендация №2: готовим смесь. Теперь смесь нужно развести с водой в указанном на упаковке соотношении (как правило, клей для строительных работ поставляется в виде порошка). Долго такие смеси не хранятся, поэтому “впрок” замешивать клей нет абсолютно никакой необходимости.
Рекомендация №3: наносим клей на поверхность. Для нанесения клея применяют либо валик с коротким ворсом, либо обычную малярную кисть, либо и вовсе – металлический шпатель. Также иногда клей продается в специальной таре, которая уже оснащена тонким “носиком” для распределения уже готового состава. Если вы распределили клей слишком толстым слоем, удалите остатки. Если смесь вышла слишком жидкой, после нанесения оставьте ее для высыхания на 2-3 минуты, и только затем приступайте к соединению деталей.
Рекомендация №4: добиваемся идеальной фиксации поверхностей. Для того чтобы добиться идеальной адгезии, склеенные поверхности на пару-тройку часов помещают под груз. Полностью высыхает клей ПВА около суток.
Купить клей ПВА в Харькове
У нас в магазине представлен огромный ассортимент клея ПВА различного назначения. Вся продукция снабжена соответствующими сертификатами качества и хранится в соответствии с указаниями производителя. Мы осуществляем доставку во все города Украины.
Характеристики клея ПВА супер: Инструкция по применению
Приставка супер, добавляемая к разным товарам зачастую оказывается всего лишь маркетинговым ходом, ничего кардинально не меняя в эксплуатационных характеристиках. Клей супер ПВА это продукт советской промышленности конца 80-х годов. Правда, назывался он тогда по другому и для своего времени был очень даже революционным.
Из истории
В ГОСТ 18992-80, от 1983 г., описывались требования и характеристики пластифицированной дисперсии ПВА, которая один в один совпадает с теми же качествами у современного товара с названием «клей момент Cупер ПВА D3».
Клей ПВА супер D3 от Henkel
Но в советской номенклатуре маркировка была другая – ДФ51/15В.
Клей ПВА по ГОСТу
После расшифровки можно понять, что действующим веществом является высоковязкая дисперсия ПВА, с объёмной долей 51%. В качестве пластификатора добавлено 15% дибутилфталата.
Характеристики и назначение
Из всех поливинилацетатных клеев, супер ПВА обладает самой высокой клеящей способностью, декларируемое усилие на разрыв, более 50 кг/см2. Характеристика биологической безопасности отвечает повышенным требованиям. Выдерживает до 6 циклов заморозки/оттаивания. Добавление пластификатора в таком объёме, облегчило его смешивание с водой. При этом, эмульсия не выпадает в осадок.
Разнообразие клея ПВА супер
В порядке убывания приведём следующие сферы рекомендованного применения:
- дерево;
- обувь и кожа;
- картон;
- полиграфия;
- упаковка;
- ремонтные работы.
Да, именно дерево на первом месте. Деревообрабатывающие предприятия зачастую выбирают этот клей в качестве основного.
Использование клея ПВА на деревообрабатывающем производстве
В советское время ДФ51/15В использовался в табачной промышленности(!).
Табачная промышленность
Добавление этого клея в цементный раствор, улучшает гидроизоляционные свойства стяжки и повышает адгезию при наклеивании кафельной плитки.
Но рекомендация, не означает, что нет лучшего аналога. Например, для склеивания обуви и кожи, более подходит полиуретановый клей Супер НН. У него более эластичный клеевой шов.
Чтобы получить прозрачный клей для поликарбоната, некоторые производители пошли на хитрость. В процессе изготовления, они добавляют в эмульсию этилцианкрилат. Небольшие количества этой добавки повышают оптические свойства клеевого шва, но ухудшают его эластичность. Такое изделие выпускается под маркой клей момент супер ПВА. Но по объективной оценке, перед другими клеями для поликарбоната, он выигрывает только в цене.
Инструкция по применению
Меры предосторожности следует соблюдать, только если у вас есть аллергическая реакция на определённую группу репеллентов. Дело в том, что пластификатор, дибутилфталат, в чистом виде используется для отпугивания комаров, а его концентрация в клее ПВА супер, довольна велика. Для предотвращения возможного покраснения кожи рук, мы рекомендуем использовать латексные перчатки. В остальном, этот клей безопасен.
Чтобы понять, как качественно клеить клеем ПВА, надо твёрдо усвоить следующие правила:
- Склеиваемые поверхности не должны пылить.
- Обезжиривание – залог качественного шва.
- Надёжная фиксация в течение суток важное условие для полимеризации.
- Соблюдение температурного режима – фундамент успешной работы.
После усвоения вышеизложенных правил, инструкция довольна проста. Оптимальная температура для склеивания 18-25°C. Учтите, что сами детали должны иметь такую температуру, а не только воздух в помещении. Склеиваемые поверхности необходимо очистить от всего лишнего. Лучше всего это сделать при помощи мелкой наждачной бумаги. Тем более, что использование наждачки позволит повысить шероховатость поверхности, что приводит к увеличению площади контакта и тем самым улучшить когезию.
Очищенную и зашкуренную поверхность требуется протереть легколетучим растворителем. Кроме обезжиривания, эта процедура позволит удалить пыль. Наличие пыли, резко снижает прилипание клея к детали.
Дисперсию ПВА наносят тонким слоем, на обе поверхности и оставляют на 6-8 минут. За это время на каждой детали, клей проникает в толщу материала на несколько микрон и уже начинает процесс полимеризации. Затем склеиваемые поверхности прижимают друг к другу, и надёжно фиксируют. Обратите внимание, что в отличии от клеев содержащих растворители, при работе с ПВА решающее значение имеет продолжительность фиксации. Минимальное время для надёжного схватывания – 24 часа при температуре 20-25°C.
Важно! Полная полимеризация поливинилацетата проходит в течение 7 суток!
Только по истечении этого времени, клеевой шов приобретает заявленные характеристики.
Разумеется, если склеивать картон, то выжидать столько не обязательно. Но вот при работе с мебелью, соблюдение срока выдержки крайне желательно. При склеивании древесины, тщательное следование инструкции приводит к парадоксальному эффекту – клеевой шов клея ПВА супер, становится крепче самого изделия.
Удалять излишки клея лучше всего сразу после нанесения. Сделать это можно влажной тряпочкой. После высыхания и полной полимеризации, возможно только соскабливание ножом или наждачной бумагой. Действие бытовых растворителей вызывает набухание полимерной плёнки, и не приводит к растворению.
Клей ПВА универсальный от производителя. Выгодная цена.
для приклеивания линолеума, склеивания бумаги, картона, ткани и в качестве добавки в цементные растворы при работе с кафельной и керамической плиткой
Заказать
Назначение
Клей ПВА (универсальный) предназначен для внутренних работ.
Клей ПВА применяется для склеивания изделий из бумаги, картона, ткани, а также для приклеивания линолеума и в качестве добавки в цементные растворы при работе с кафельной и керамической плиткой.
Производится из высококачественной поливинилацетатной дисперсии (дисперсии ПВА).
Характеристики
- Ориентировочно расход клея при сплошном нанесении составляет — 80-200 г/м2;
- Время полного высыхания после склейки составляет 24 часа;
- При склеивании бумаги или картона изделием можно пользоваться через 1 час;
- При склеивании виниловых обоев и других аналогичных материалов клей высыхает при нормальной влажности и комнатной температуре за 6-12 часов;
- Не рекомендуется применение клея ПВА при повышенной влажности (более 70%) и при температуре ниже +8 оС.
Технология применения
Перед применением клей ПВА тщательно перемешивают и наносят сплошным слоем или точечно при помощи кисти, валика или тампона на одну из склеиваемых поверхностей, соединяют с другой и слегка прижимают.
Гарантии качества
Данная продукция сертифицирована, имеет санитарное заключение и сопровождается паспортом качества с указанием основных технических характеристик конкретной партии в соответствии с требованиями ГОСТ и ТУ.
Стандарт
ТУ 2332-005-48779754-2004
Характеристики товара
По типу материала
Клей
По типу защищаемой поверхности
Дерево, Бумага / Картон, Ткань / Ковровое покрытие, Кожа
По области применения
Мебельное производство, Бытовая техника и оборудование, Здания и сооружения / Строительная отрасль, Радиотехническая промышленность / Приборостроение
По специальным свойствам
Износостойкое покрытие, Глянцевая / Полуглянцевая, Матовая / Полуматовая, Для внутренних работ, Декоративные свойства
По стойкости к воздействию
Влагостойкость, Износостойкость, Защита от плесени и грибка, Стойкость к ультрафиолетовому излучению
Купить клей ПВА универсальный
Клей ПВА — состав, разновидности, применение
По популярности сегодня с этим клеем вряд ли поспорит доже некогда самый известный и распространенный силикатный клей. А сфера его применения, кажется, не имеет границ. Клеем ПВА клеят бумагу и ткань, дерево и стекло, кожу и металл.
Кроме того, ПВА входит в состав многих красок и грунтовок, шпатлевок и сухих строительных смесей.
Чем же отличаются друг от друга различные клеи ПВА, все ли равно где какой клей применять, и что нужно знать домашнему мастеру, чтобы со знанием дела и с наибольшей пользой использовать этот поистине универсальный продукт химической промышленности.
Как расшифровывается ПВА, его состав
Но, прежде всего, как же все таки расшифровывается ПВА? ПВА – это аббревиатура поливинилацетата. Мы не будем рисовать химических формул, они вряд ли вам будут сильно интересны, а скажем, что в состав клея ПВА входит эмульсия этого самого поливинилацетата в воде с различными пластификаторами и специальными добавками, которые усиливают те или иные свойства клея, делая его более подготовленным для применения в конкретной области. Какие клеи ПВА и где применяются, мы и проанализируем в этой статье, а также дадим несколько советов по нетрадиционному использованию этого чудо-состава.
Какие бывают клеи ПВА, их применение
Даже довольно искушенному домашнему мастеру далеко не всегда известно, применение какого из видов клея ПВА даст ему лучший эффект в той или иной области. Попробуем разобраться вместе. Классификация клеев ПВА:
1. Бытовой (обойный). Именно для этого и создан, выдерживает 6 циклов заморозки до температуры — 40°. Конечно же клеит и многое другое, но мы рекомендуем использовать его по назначению.
2. Канцелярский (ПВА-К). В отличие от большинства своих собратьев – неводостоек и неморозоустойчив. Эти его «слабости» обязательно нужно учитывать, особенно при попытках использования для дополнительной пластификации строительных смесей и растворов. Купите другой.
3. Универсальный (ПВА-МБ). Клеит все, перечисленное в начале статьи, именно такой состав чаще всего используется для изготовления бетонных смесей, грунтовок и шпатлевок. Этим клеем уже допускается дополнительная пластификация любых строительных составов на водной основе. Морозоустойчив, выдерживает 6 циклов заморозки до температуры — 20°.
4. Супер (ПВА-М). Кроме всего, что клеит универсал, этот клей также предназначен для поклейки керамической плитки, линолеума на войлочной основе т.п. Морозоустойчив, выдерживает 6 циклов заморозки до температуры — 40°.
5. Дисперсия ПВА – основа для всех составов клеев. Также используется в промышленности не только как клеящее вещество, но и как рецептурная часть многокомпонентных составов. Бывает 2-х видов:
- непластифицированная;
- пластифицированная.
Дополнительная информация о методах пластификации и технических характеристиках дисперсий ПВА вряд ли будет интересна рядовому читателю этой статьи, но очень многие строители для улучшения составов строительных смесей предпочитают использовать именно ее. Конечно не в размерах евро-куба или бочки, а в более мелкой фасовке, имеющейся в ассортименте многих крупных строительных магазинов.
Некоторые производители клеев на основе ПВА для привлечения клиентов слегка расширяют их классификацию. Так появился клей ПВА строительный, который позиционируют, как состав, превышающий по своим свойствам универсальный. Иногда применяют названия нескольких видов клеев одновременно. В таких случаях, прежде чем применять клей, нужно читать, для склеивания каких материалов он предназначен – здесь производитель будет аккуратнее и не напишет, что именно этим клеем можно приклеить керамическую плитку, если он предназначен для бумаги.
Остается добавить, что некоторые виды клеев ПВА прямо изготовлены для узкого применения. Это не значит, что ими нельзя склеить ту же бумагу или картон, просто в них имеются добавки для наилучшего склеивания конкретных материалов.
ПВА и сухие строительные смеси
Собственно говоря, сухие строительные смеси стали широко возможны, благодаря тому, что дисперсию ПВА высушили, и она стала доступной в виде порошка.
Любая строительная смесь состоит из:
- наполнителя, коим чаще всего выступает кварцевый песок, но также им может быть мел, керамзит т. п.;
- вяжущего, коим выступает цемент, известь, гипс;
- химических добавок, основу которых зачастую составляет дисперсионный порошок на основе ПВАД.
Конечно, кроме этого порошка, там присутствуют и другие химдобавки, но их состав и количество в разных смесях разный. Мы же упоминаем об этом вообще для того, чтобы рачительный хозяин мог в некоторых случаях сэкономить, понимая суть.
А именно. На всю химию в строительных смесях приходится от 2 до 5%, все остальное – наполнитель и вяжущее. Покупая цементную строительную смесь, вы зачастую покупаете за дорого цемент и песок. Да и сушка дисперсии ПВА изрядно добавляет стоимости, чтобы вы в результате развели ее водой и получили тот же ПВА. А в качестве остальной химии для большинства не самых специальных смесей вполне подойдет какое-нибудь жидкое мыло или даже стиральный порошок в количестве 2 – 3 % от количества вяжущего. На худой конец подойдет даже стружка из хозяйственного мыла.
Клей ПВА на замену строительных составов
Теперь, когда суть получения модных составов стала понятнее, мы можем чуть больше детализировать некоторые из них.
И начнем с самого простого.
1. Практически любой вид отделочных работ предваряется грунтованием поверхности. Большинство производителей рекомендуют это делать только их грунтовкой, самого что ни на есть глубочайшего проникновения. Но 10% раствор клея ПВА (лучше все же, дисперсного) проникнет ничуть не хуже и обеспечит великолепную адгезию материала. Попробуйте и убедитесь сами. А если в этот состав добавить какого-нибудь красителя для водоэмульсионных красок, то получится великолепная краска-пропитка для бетона, позволяющего создавать чудесные иллюзии натурального камня, кирпича. Нужно будет только лаком покрыть.
2. Самая дешевая финишная шпаклевка получится, если мел смешать с ПВА до густоты сметаны, хотя для глубоких щелей можно сделать и погуще. Понятно, что состав в широких рамках можно регулировать некоторым количеством воды. Есть 2 недостатка, которые просто нужно учитывать:
- большое время высыхания;
- сложности машинной обработки готовой поверхности из-за высоких температур в области обработки от трения рабочего инструмента.
3. Гипсовая шпатлевка, как и аналог клея для гипсокартона получается при смешивании 1 части гипса, 2 частей мела и все того же клея ПВА. Но слегка поэкспериментировав с соотношениями, вы можете получить идеальный продукт, подогнанный под ваш стиль и ритм работы. Тот же гипс или цемент в смеси с ПВА станут великолепной шпатлевкой для бетонного пола, иногда в этот состав будет полезным добавить мелкого песка. А, уж в каком бы соотношении вы не приготовили цементно-песчаную смесь, в зависимости от марки и качества цемента, фракции и качества песка, если вы добавите стакан дисперсного или даже универсального ПВА на ведро и моющее, как было описано выше, вы с успехом замените большинство супермодных смесей.
4. Большинство считает клей ПВА лучшим для склеивания древесины. И хотя современные полиуретановые клеи кое-где начали теснить ПВА из этой сферы, но их относительная дороговизна не сможет сделать это повсеместно.
А уж о домашнем применении и говорить нечего – здесь ПВА еще долго не будет иметь конкурентов.
Но дерево – достаточно мягкий материал, часто получающий серьезные повреждения даже при незначительных небрежностях в обращении. И здесь ПВА может стать незаменимым помощником. Если его смешать с древесной пылью, которую можно свободно найти на любом деревянном производстве, то мы получим шпатлевку именуемую «жидкое дерево». Варьируя ее консистенцию, можно получать состав, способный справиться с самыми глубокими ранами на деревянных поверхностях, а также изделиях из ДВП, ДСП и МДФ.
5. Остается добавить, что, учитывая наличие ПВА в виде редиспергируемого порошка во многих строительных составах (о чем можно прочесть на упаковке), мы с успехом можем повысить степень пластификации этих самых составов путем введения дополнительного количества ПВА в готовую смесь.
Так, при нанесении короедной смеси при помощи штукатурного пистолета Хоппер при наружной отделке зданий, мы рекомендуем добавлять дисперсный ПВА из расчета 1 л на 25 кг смеси. Это сделает раствор более пластичным и впоследствии еще более стойким к внешним воздействиям.
При этом туда же можно смело добавлять краситель, ПВА поможет им соединиться в великолепную смесь.
Вообще этот клей позволяет достичь интереснейших результатов в приготовлении различных, в том числе декоративных, отделочных материалов. Подберите сами с его помощью интересные составы и возможно даже вы захотите поделиться ими с подписчиками нашего сайта, за что и мы и они будем вам благодарны.
Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами 😉
Рекомендуем другие статьи по теме
технические характеристики и состав, разновидности и особенности применения
Клей ПВА является востребованным продуктом на рынке. Это многоцелевой нетоксичный клейстер на водной основе, предназначенный для бытовых и производственных операций. Предназначен для склеивания различных поверхностей, включая бумагу, дерево, войлок, блестки.
Как расшифровывается и из чего делается
Расшифровывается ПВА как поливинилацетат, часто называемый клеем для плотников. Поливинилацетатная эмульсия является специфическим типом алифатической смолы, используемой как в клеях, так и в красках.
Химические составы клея ПВА предполагают наличие вещества, являющегося алифатическим (неароматическим органическим соединением), эластичным синтетическим полимером с общей формулой (C4H6O2). Это тип термопластика.
Состав клея на натуральной основе и может использоваться как для наружных, так и для внутренних работ. Хотя марки варьируются, этот тип химической продукции не содержит кислот.
Клей ПВА. ГОСТ
Согласно ГОСТу 18992-80 на ПВА, смесь используется для склеивания пористых предметов, безопасна (токсична только при попадании внутрь). Морозоустойчивое клюющее средство, не выделяет никакого вредного запаха. Еще одна особенность продукта в том, что он позволяет получить эластичный клеевой шов.
Разновидности клея и их технические характеристики
Поливинилацетат является активным ингредиентом широко используемых типов ПВА, таких как древесный, плотницкий, клеи ПВА канцелярские.
ПВА строительный часто применяется как добавка к различным сухим строительным смесям. Точное название вещества – дисперсия гомополимерная поливинилацетатная. Из-за густоты состава клеящее вещество наносится с помощью шпателя.
Алифатическая смола – научное название, используемое для обозначения древесного ПВА. Эмульсия для дерева желтого цвета обеспечивает прочную связь. При склеивании древесины вещество наносят на обе склеиваемые поверхности.
Чтобы создать широкоуниверсальное клеящее вещество, необходимо ввести в его состав большое количество химических соединений, обеспечивающих возможность склеивания любых материалов (линолеум, фарфор, пластик). Поэтому рецептура ПВА-М сложна.
Водостойкие виды клеящего ПВА используется не только в быту, но и при строительстве. Устойчивость к плесени и влагостойкость являются двумя ключевыми преимуществами при использовании клея ПВА-В, хотя не все они водонепроницаемы. Плотность клея зависит от состава и указана на упаковке, может изменяться в зависимости от условий окружающей среды.
Большинство клейстеров для папье-маше из бумаги называют канцелярскими. Они бесцветны, образуют надежный клеевой шов, не вызывают коробления, имеют остаточную липкость в состоянии, когда вещество еще не схватилось. Но не все поливинилацетатные эмульсии имеют одинаковые свойства. Техническая характеристика универсальной смеси отличается от канцелярской. Клейстер ПВА-801 склеит изделия из фарфора, керамики благодаря дисперсии на основе сополимеров.
Разновидностью клея ПВА является полутвердый «клеящий карандаш». При схватывании вещества его жидкая пленка переходит в твердое пластичное вещество, применяется для склеивания гофрированного картона, кальки.
Преимущества
Этот клейстер получил широкое распространение благодаря множеству положительных свойств:
- Не выделяет сильных паров, поэтому нет необходимости работать на открытом воздухе или открывать окна.
- Эмульсия поливинилацетата стоит гораздо дешевле, чем двухкомпонентные эпоксидные смолы.
- Не требует перемешивания перед использованием.
- Растворим в воде. Старые слои можно удалить с помощью воды, подогретой до 70°С.
- Биоразлагаемое вещество.
- Нейтральный рН.
- Может наноситься валиком.
- Хорошо впитывается в пористые вещества.
- Скрепляет бумагу, картон и дерево.
- Подходит для приклеивания декоративного ламината к изделиям из дерева.
Из других продуктов на бумажной основе, что клеит ПВА хорошо, – бумажные и текстильные обои.
Правильное применение и хранение
Существуют общие правила обращения с клеящими смесями, выполнение которых способствует надежному соединению склеиваемых материалов. Применение клея имеет свои особенности. Поэтому перед применением необходимо внимательно изучить инструкцию, которая прилагается к товару.
Чтобы клеящая смесь не высыхала, в перерывах между использованием тару надо обязательно плотно закрывать крышкой. Срок хранения – в среднем 9 месяцев.
Особенности подготовки поверхности и нанесения состава
Перед склеиванием необходимо заранее приготовить весь необходимый инструмент. При подготовке поверхности к склеиванию с нее необходимо удалить жировые загрязнения, воск, грязь и придать шероховатости. Посторонние частицы будут препятствовать сцеплению с поверхностным слоем, достичь наибольшей адгезии не удастся. После обработки детали тщательно промывают и высушивают. Если основание – шероховатый пенобетон или пеногипс, его предварительно грунтуют универсальным составом, желательно не один раз.
Клей разводят согласно инструкции, учитывая особенность материалов, которые будут фиксировать. Нужно заранее приготовить приспособления для скрепления деталей – зажимы, тиски, необходимый груз. Эмульсией смазывают обе склеиваемые поверхности и на 15 часов зажимают их в приготовленном приспособлении. При работе с напольным покрытием (линолеум, ламинат, ДСП) применяют зубчатый шпатель.
Для ремонта деревянных изделий и различных столярных работ клейстер можно не разбавлять, чтобы шов получился прочным, древесина должна быть сухой. Шов необходимо нагрузить или зажать детали в тиски на полчаса. После отверждения шва не следует нагружать изделие в течение суток. Высыхая, соединение становится прозрачным, хотя его может быть видно на тонком или светлом фоне.
Сколько сохнет и как ускорить застывание
Эмульсии ПВА бывают разных формул, клей сохнет в течение 10-14 часов. Есть несколько советов, которые помогут быстрее высохнуть:
- Первый способ обеспечить быстрое высыхание клея – убедиться, что срок годности клея не истек. Он будет влиять на производительность клеящей смеси, в том числе продление его времени высыхания.
- Разбавленная эмульсия потребует большего времени для схватывания.
- Изделия необходимо сушить на открытом воздухе или в теплом помещении. Использование фена на низкой скорости ускорит процесс сушки.
- Если нужен быстросохнущий клей для дерева, не нужно наносить его толстым слоем, так как для высыхания потребуется гораздо больше времени.
Чтобы узнать, сколько сохнут клеи на дереве, нужно посмотреть указания изготовителя на этикетке.
Как и зачем разбавлять
Выполняя ремонтные работы, многие задумываются о том, чем можно развести клей ПВА. Загустевший раствор, потерявший способность стекать с кисти, требует разбавления. ПВА представляет собой эмульсию полимеров в воде. В результате он растворим в воде и легко моется теплой водой с мылом.
Клейстер может растворяться при постепенном нагревании смеси до 90°С при интенсивном ручном перемешивании с помощью двух шпателей, поскольку набухший полимер имеет тенденцию прилипать к перемешивающим стержням и должен отсоединяться для более быстрого растворения.
Можно ли ПВА разбавлять водой? Бывают исключения. Они представлены на рынке в разбавленном состоянии и с соответствующими указаниями на таре.
Условия хранения
Сроки годности клея ПВА варьируются и составляют от 9 до 12 месяцев после открытия. Но большинство клеев могут служить в течение двух или более лет, если хранить их при комнатной температуре.
Советы по работе со строительным клеем
Для использования в качестве пластификатора для кладочного раствора смесь из 2 частей ПВА и 1 части жидкости является универсальной добавкой. Клеи ПВА строительные универсальны, смесь можно наносить неразбавленной для максимальной герметизации или адгезии.
ПВА можно просто нанести на любую поверхность, но, поскольку он на водной основе и требует абсорбции, раствор не склеит две неабсорбирующие поверхности (стекло, пластик, металл).
Клей строительный используют для прилипания керамической плитки к древесине (панели для ванн и кухонь). Требуется минимум 3 слоя неразбавленного ПВА, каждый слой должен тщательно высохнуть перед нанесением следующего. Для заливки основной стяжки в помещении содержание клея можно увеличить до 18% от вяжущего вещества.
Паркет, линолеум на войлочной или тканевой основе, поливинилхлоридную плитку можно наклеивать на деревянные полы, нанося смесь шпателем. Расход материала составляет 0,55-0,85 кг на 1 м².
Столярный клей для дерева
Древесные клеи в первую очередь предназначены для соединения необработанных пористых поверхностей друг с другом. Натуральное сырье состоит из целлюлозы, лигнина и специфических для древесины компонентов, таких как, например, смолы и дубильная кислота. Структура и ингредиенты породы дерева оказывают большое влияние на ее обработку и адгезию.
Кроме того, при соединении дерева с лакированной или пластиковой поверхностью предъявляются высокие требования к качеству и характеристикам клея. Поэтому необходимо использовать такие клеи, как столярный ПВА, обеспечивающий надежные результаты склеивания.
ПВА в домашних условиях
Самостоятельно приготовить клеи канцелярские ПВА на органическом клейстере можно, если внимательно ознакомиться с рецептурой. На 1 л раствора понадобится:
- 30 г крахмала.
- 100 г проточной воды.
- 300 г кипятка.
- 10 г мела или 50 г муки.
- Фотографический желатин (мелкодисперсный) 1 ч. л.
Сначала готовят крахмальное молоко, размешивая крахмал в холодной воде. Затем это молоко заваривают, добавив крутой кипяток. Клейстер смешивают с желатином, размешивают и оставляют остывать. Чтобы клей был густым, добавляют мел или муку, тщательно размешивают. Готовую смесь хранят в закрытой таре.
Приготовление состава для побелки деревьев с использованием ПВА
ПВА используют при приготовлении побелки для деревьев. Клеящее вещество увеличивает влагостойкость, а также является недорогим вариантом основы для садовой побелки. Чтобы приготовить садовую смесь, понадобится:
- Гашеная известь – 1 кг.
- Глина – 500 г.
- Молоко – 150 мл.
- Клей – 1 небольшой флакон.
В ведре размешивают глину, известь и молоко. Глину предварительно замачивают в теплой воде, чтобы растворились комочки. ПВА добавляют перед нанесением побелки на ствол обрабатываемого дерева.
Читайте также:
Поливиниловый спирт — значение, структура, свойства и использование
(Изображение будет добавлено в ближайшее время)
Полная форма ПВС представляет собой поливиниловый спирт. Поливиниловый спирт — это искусственный или синтетический полимер. Молекула полимера ПВС содержит виниловые и спиртовые группы. Это очень полезный полимер благодаря своим адгезионным свойствам. ПВС является водорастворимым, кристаллическим и легковоспламеняющимся веществом. Наличие в нем группы алкоголя делает его легковоспламеняющимся.
Поливинил Значение
Слово поли означает «много», а винил означает «этенильную» функциональную группу.Формула винила -CH = Ch3. Когда мы удаляем один атом водорода из молекулы этилена или этена (h3C = Ch3), мы получаем винильную группу.
Структура ПВС или структура поливинилового спирта
Мономерное звено ПВС представляет собой винилацетат. Значит, он образуется при полимеризации винилацетата. Формула винилацетата h4C-CO2-CH = Ch3. ПВС не получают прямой полимеризацией винилацетата. Вместо этого его получают гидролизом поливинилацетата (PVAc) через спирт (обычно метанол) в присутствии щелочного катализатора.
Свойства ПВС
Физические свойства ПВС
ПВС обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью.
Растворим в воде и не имеет запаха.
Молекулярная масса ПВС или поливинила колеблется в пределах 26 000–30 000.
Его температура плавления составляет 185 ° C.
Нерастворим в органических растворителях, но мало растворим в этаноле.
Химические свойства ПВС
Поливиниловый спирт может реагировать с бутиральдегидом и формальдегидом.
Это материал атактического типа, устойчивый к маслам и жирам.
Использование поливинилового спирта
Полимер ПВА используется во многих областях. Он используется в качестве основного компонента во многих лекарствах. Многие из его применений основаны на его адгезионных свойствах. ПВА — это разновидность синтетического клея. ПВА используется в качестве клея ПВА во многих областях. Значение клея ПВА — это клей или закрепитель на основе поливинилового спирта.
(Изображение будет добавлено в ближайшее время)
Клей ПВА Использует
Клей ПВА растворим в воде и также используется в виде эмульсий.В основном используется для фиксации пористого материала. Используется для склеивания дерева, бумаги и ткани.
Что такое клей ПВА? & Как сделать клей ПВА?
Клей ПВА или фиксатор ПВА также известен как клей ПВА. Клей ПВА можно приготовить несложным методом. Чтобы сделать клей ПВА, просто возьмите 200 г ПВА и растворите его в воде, чтобы получился 1000 мл раствора. Теперь нагрейте этот раствор и доведите до кипения. Варить на медленном огне полчаса. Через полчаса снимите раствор с огня и остудите. Клей ПВА готов.
Клей ПВА удаляется смывкой ПВА. Многие средства для удаления ПВА доступны на рынке. Клей ПВА с ткани легко удаляется горячей водой в качестве смывки ПВА, так как ПВА растворяется в воде.
Токсичен ли клей ПВА?
ПВА широко применяется в качестве клея. Клей ПВА нетоксичен. Хотя исследования продолжаются на предмет того, вредно ли длительное использование клея ПВА, исследования показали, что пероральный прием ПВА безвреден. Так что использование ПВА в качестве клея тоже должно быть безвредным.
Использование ПВА в качестве поливиниловой ткани
ПВА — очень хороший абсорбент. Это свойство ПВА очень полезно в текстильной промышленности. Именно поэтому ПВА используют в текстильной промышленности. Ткань ПВА может хорошо сохнуть.
(Изображение будет добавлено в ближайшее время)
Использование ПВС в качестве пленки поливинилового спирта
Пленки ПВС используются для упаковки различных материалов, таких как моющие, химические, дезинфицирующие средства и т. Д., Во многих отраслях промышленности. Поскольку ПВС растворяется в воде, упаковочный материал ПВС поддается биологическому разложению.
Как сделать пленку из поливинилового спирта?
Пленка из поливинилового спирта также известна как поливиниловый лист. Пленку из поливинилового спирта можно сделать раствором ПВА. Раствор ПВС готовится растворением ПВС в воде. Листы ПВА очень пригодятся в упаковке. Главное преимущество пленки ПВА в том, что она экологически чистая, так как биоразлагаемая.
Опасности поливинилового спирта
Некоторые препараты ПВА могут вызывать аллергические реакции в глазах и на коже. Но в основном ПВА неопасен.Он биоразлагаемый и экологически чистый. Спорный вопрос, вредно ли долгосрочное использование ПВА в упаковке или в качестве клея для человека, исследования все еще продолжаются.
Характеристики растворимости в воде поливинилового спирта и гелей, полученных путем замораживания / оттаивания
- Christie M. Hassan
- Patrina Trakampan
- Nicholas A. Peppas
Chapter
- 6 Цитаты
- 2.6k Загрузки
Abstract
Поли (виниловый спирт) (ПВС) — водорастворимый полимер, растворимость которого зависит от степени гидролиза, молекулярной массы и склонности к образованию водородных связей в водных растворах. PVA имеет как верхнюю, так и нижнюю критические температуры растворимости и может легко растворяться в воде. Для долгосрочной стабильности размеров был использован новый метод, включающий замораживание и оттаивание водных растворов ПВС, для приготовления нерастворимых гелей ПВС, удерживаемых вместе физическими сшивками, образованными преимущественно кристаллитами.Растворы, содержащие 15% ПВС, замораживали при -20 ° C на 1, 8 и 18 часов и оттаивали при комнатной температуре от 30 минут до 6 часов. Эти циклы повторялись до 10 раз. Полученные гели анализировали с помощью исследований равновесного набухания. Каждый цикл приводил к дальнейшей кристаллизации ПВС, приводящей к стабильным гелям. Для анализа морфологии геля использовали дифференциальную сканирующую калориметрию. Степень кристалличности варьировала от 4 до 16% в зависимости от набухшего состояния. После воздействия температуры набухания до 37 ° C кристаллиты этих гелей оставались в высшей степени стабильными в течение нескольких недель.Однако при 60 ° C происходит относительно быстрое плавление кристаллов. За процессом растворения следили, используя комплексообразование с борной кислотой.
Ключевые слова
Время замораживания винилового спирта Раствор борной кислоты Набухание Основа Параметр взаимодействия ФлориЭти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами. Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.
Это предварительный просмотр содержимого подписки,
войдите в, чтобы проверить доступ.
Предварительный просмотр
Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.
Ссылки
1.
Finch CA, Polyvinyl Alcohol Properties and Applications, Wiley, NY, 1973.
Google Scholar2.
Peppas NA, Hydrogels in Medicine and Pharmacy, Vol 2, Polymers, CRC Press, Boca Raton, FL, 1987.
Google Scholar3.
Peppas NA и Merrill EW, «Определение параметра взаимодействия c1 для ПВС и воды в гелях, сшитых из растворов», J.Polym. Sci.,. 1976; 14: 459.
Google Scholar4.
Кленина О.В., Кленин В.И., Френкель С.Я. «Формирование и нарушение надмолекулярного порядка в водных растворах ПВС», Известия РАН, 1970; 12: 1448.
CrossRefGoogle Scholar5.
Пеппас Н.А., Меррилл Э.В., «Гидрогели ПВС: усиление радиационно-сшитых сетей путем кристаллизации», J. Polym. Наук, 1976; 14: 441.
Google Scholar6.
Штауфер С.Р., Пеппас Н.А., «Гидрогели поли (винилового спирта), полученные циклической обработкой замораживанием-оттаиванием», Полимер, 1992; 33: 3932.
CrossRefGoogle Scholar7.
Пеппас Н.А., «Турбидиметрические исследования водных растворов ПВС», Makromol. Chem. 1975; 176: 3433.
CrossRefGoogle Scholar8.
Намбу М., «Лиофилизированный гель на основе поли (винилового спирта)», Патент США № 4 472 542. 1984.
Google Scholar9.
Окура М., Каная Т., Каджи К., «Гели поливинилового спирта из растворов диметилсульфоксида / воды», Полимер, 1992; 33: 3686.
Google Scholar10.
Фичек Б.Дж., Пеппас Н.А., «Новое получение микрочастиц поливинилового спирта без сшивающего агента для контролируемой доставки лекарств белков». J. Contr. Вып., 1993; 27: 259.
CrossRefGoogle Scholar11.
Hickey AS, Peppas NA, «Размер ячеек и диффузионные характеристики полукристаллических мембран из поливинилового спирта, полученных методами замораживания / оттаивания», J. Membr. Наук, 1995; 107: 229.
CrossRefGoogle Scholar12.
Peppas NA, Mongia NK, «Сверхчистые гидрогели поливинилового спирта с мукоадгезивными характеристиками доставки лекарств», Eur.J. Pharm. Биофарм., 1997; 43: 51.
Google Scholar
Информация об авторских правах
© Kluwer Academic Publishers 2002
Авторы и аффилированные лица
- Кристи М. Хассан
- Патрина Тракампан
- Николас А. Пеппас
- 1. Школа полимерных исследований и инженерных лабораторий Химическая инженерия Университет Пердью, Вест-Лафайет,
Жидкий поливиниловый спирт | ПВА | Использование поливинилового спирта
Что такое поливиниловый спирт?Поливиниловый спирт, также известный как PVA, PVOH или PVAL , представляет собой водорастворимый кристаллический полимер, который обладает превосходными пленкообразующими, эмульгирующими и адгезионными свойствами.Его получают путем полимеризации винилацетата в поливинилацетат с последующей реакцией алкоголиза до ПВС. Степень реакции алкоголиза приведет к определенной степени гидролиза ПВС. SNP — один из ведущих производителей и продавцов поливинилового спирта.
Использование поливинилового спирта
- Бумажные покрытия как клееный пресс-пленкообразователь
- Покрытия для плит как заменитель белка
- Водорастворимая пленка используется для растворимой упаковки
- Проклеивающий агент для текстиля
- Клей для бумаги в сочетании с борной кислотой при намотке спиральных труб и производстве цельного картона
- Выжимные вкладыши
- Связующее для струйных покрытий
- Держатель оптического отбеливателя
- Разделитель для пресс-формы для литья, например эпоксидной смолы
- Добавка в увлажняющие растворы для офсетной печати
- Слой защитного покрытия
Поливиниловый спирт серии S-1500
Серия SNP 1500 содержит различные продукты из поливинилового спирта, которые можно использовать в различных областях.SNP работает с заказчиком, чтобы определить, какие свойства необходимы для данного приложения, а затем предлагает продукт, который лучше всего соответствует этим критериям. Узнайте больше о наших химических веществах для поливинилового спирта ниже, и свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.Степень гидролиза
Степень гидролиза — это соотношение гидрофильных спиртовых групп и гидрофобных ацетатных групп. Соотношение способствует водостойкости высушенной пленки. Полностью гидролизованный ПВС имеет лучшую водостойкость, чем частично гидролизованный ПВС.
Степень полимеризации
Степень полимеризации является выражением размера полимера и молекулярной массы полимера. По мере увеличения степени полимеризации вы видите:
- Высшая вязкость раствора
- Повышенная прочность сцепления пленки
- Лучшая стойкость к растворителям
- Повышенная прочность на разрыв пленки
Щелкните здесь , чтобы узнать больше о поливиниловом спирте.
Пленки из смеси ПВС / полисахаридов: механические свойства
Смеси поливинилового спирта (ПВС) и ангиосовой камеди (AG) и / или жевательной резинки кешью (CG) использовали для получения пленок методом литья. Морфологические и механические свойства этих пленок были изучены и сопоставлены со свойствами коммерческой коллагеновой мембраны бычьего происхождения (MBO). Пленки представлены толщиной от 70 до 140, мкм, мкм (PVA / AG) и от 140 до 200, мкм, мкм (PVA / CG).Макроскопический анализ показал, что пленка PVA / CG очень похожа на MBO по цвету и прозрачности. У пленки наблюдались более высокие значения прочности на разрыв (TS) и модуля упругости (EM). С другой стороны, PVA / CG и PVA / CG-AG показали самое высокое значение процента удлинения ( E% ). Корреляционный анализ Пирсона выявил положительную корреляцию между TS и EM и отрицательную корреляцию между E% и EM. Пленка PVA / CG показала механические свойства, очень похожие на MBO, с преимуществом более высокого E% (11.96), чем MBO (2.94). Свойства пленок из смеси ПВС зависели от полисахарида, добавляемого в смесь, а также от кислоты, используемой в качестве катализатора. Однако все произведенные пленки обладают интересными механическими характеристиками, которые позволяют использовать их в различных биотехнологиях.
1. Введение
В последние годы расширился поиск новых материалов с высокими характеристиками по доступной цене [1]. Особенно важны усилия по разработке новых материалов с пленкообразующей способностью для биомедицинских приложений.Материалы для биомедицинских применений или биоматериалы были определены как материалы, предназначенные для взаимодействия с биологическими системами для оценки, лечения, увеличения или замены любой ткани, органа или функции организма [2]. В настоящее время на медицинском рынке выделяются биорезорбируемые и биоразлагаемые мембраны благодаря присущей им биосовместимости [2, 3].
Поливиниловый спирт (ПВС) обладает превосходными пленкообразующими свойствами и часто смешивается с синтетическими и натуральными полимерами из-за его водорастворимых, биоразлагаемых, безвредных, неканцерогенных и биосовместимых свойств [4, 5].Смешанные материалы объединяют свойства каждого материала по отдельности. Как правило, смешанные материалы состоят из материала, который действует как матрица, тогда как другой материал встроен в матричный материал, улучшая его механические и физические свойства. В этом смысле окончательные свойства смешанного материала зависят от свойств заделанного материала [6].
В этом сценарии смеси белков или полисахаридов с поливиниловым спиртом (ПВС) являются многообещающими биоразлагаемыми материалами, поскольку комбинация этих полимеров может иметь положительное влияние на характеристики смешанного материала.Однако использование животных белков в составе биологических мембран требует высокоочищенного материала, чтобы избежать аллергических реакций и повышенной воспалительной реакции. Трудоемкие и трудоемкие методы очистки белка приводят к получению материалов с высокой стоимостью.
С другой стороны, полисахариды были исследованы в качестве биоматериалов, особенно при использовании в качестве каркасов для регенерации тканей и контролируемого высвобождения лекарств. Некоторые растения производят смолистый экссудат, в основном состоящий из высокомолекулярных полисахаридов.Исследования нескольких различных смолистых материалов показали, что они состоят из сложных разветвленных полисахаридов с очень различным химическим и структурным составом. Red angico ( Anadenanthera macrocarpa ) продуцирует смолистые экссудаты, состоящие из арабинозы (67%), галактозы (24%), рамнозы (2%) и глюкуроновой кислоты (7%) [7, 8]. Кешью ( Anacardium occidentale ) также продуцирует смолистые экссудаты, состоящие из галактозы (72–61%), глюкозы (14–8%), арабинозы (4,6–14%), рамнозы (3,2–7%) и глюкуроновой кислоты ( 4.7–5%) [9–11]. Эти смолистые экссудаты представляют собой недорогие, нетоксичные, биосовместимые и биоразлагаемые полимеры с хорошими реологическими свойствами. Эти факторы позволяют использовать их для изготовления биоразлагаемых мембран [7, 9].
В этом исследовании биоразлагаемые пленки были изготовлены путем смешивания жевательной резинки кешью и / или ангиографической резинки с ПВС. Смешанные пленки были охарактеризованы в соответствии с их морфологией и механическими свойствами. Кроме того, чтобы оценить потенциал этих смешанных пленок, их свойства сравнивали со свойствами коммерчески доступной биомембраны, содержащей коллаген (бычьего происхождения).
2. Материал и методы
2.1. Материалы
Образцы экссудатов (клубеньков) кешью ( Anacardium ocidentale ) были собраны на ферме CIALNE (Companhia de Alimentos do Nordeste), Пакажус, СЕ, Бразилия. Образцы ангиоэкссудатов (узелков) ( Anadenanthera macrocarpa ) были собраны в Анаполис-ГО, Бразилия. Коммерческая мембрана бычьего происхождения (MBO), использованная в данной работе, была приобретена у GenDerm (Baumer, Brazil).
2.2. Происхождение и очистка полисахаридов
Камедь из экссудатов кешью экстрагировали в соответствии с методологией, описанной Silva et al.[9]. Вкратце, клубеньки измельчали, погружали в дистиллированную воду в пропорции 20% (мас. / Об.) И выдерживали при комнатной температуре (25 ° C) в течение 24 часов. Раствор фильтровали для удаления фрагментов коры, а затем осаждали абсолютным этанолом в соотношении 1: 3 (об. / Об.) В течение 24 часов. Осажденную жевательную резинку кешью (CG) отделяли фильтрованием, промывали этанолом, сушили при комнатной температуре (25 ° C) и хранили при комнатной температуре в герметично закрытых сосудах.
Десны от ангиоэкссудатов измельчали, погружали в дистиллированную воду в пропорции 20% (мас. / Об.) И выдерживали при комнатной температуре (25 ° C) в течение 24 часов.Раствор фильтровали для удаления фрагментов коры, а затем осаждали абсолютным этанолом в соотношении 1: 3 (об. / Об.) В течение 24 часов. Альтернативно, после фильтрации раствор ангиокардиальной камеди подкисляли до pH 4,0 с помощью уксусной кислоты с последующим осаждением холодным этанолом. Осажденную ангиогенную камедь (AG или AG ac ) отделяли фильтрованием, промывали этанолом, сушили при комнатной температуре (25 ° C) и хранили при комнатной температуре в герметично закрытых сосудах.
2.3. Приготовление пленок
Для получения пленки с механическими свойствами, аналогичными коммерческим MBO, были протестированы несколько составов с использованием жевательной резинки кешью (CG), ангиосной камеди (AG) или смеси кешью и ангиосной камеди.
Пленка PVA / CG была приготовлена путем литья на стеклянные формы раствора, содержащего смесь 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Кислого раствора PVA (pH 2,0), 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Кешью. водные растворы камеди, 0,75 мл 0,1 моль метапериодата натрия в качестве сшивающего агента и 0.75 мл 0,1 моль серной кислоты в качестве катализатора. Выпаривание растворителя оставляли на 24 часа при комнатной температуре (25 ° C). Сухие пленки хранили в пластиковых пакетах перед всеми последующими процедурами определения характеристик.
Пленки ПВС / АГ были приготовлены литьем на стеклянные формы раствора, содержащего смесь 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Кислого раствора ПВС (рН 2,0), 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Раствора angico. водные растворы камеди, 0,75 мл 0,1 моль метапериодата натрия в качестве сшивающего агента и 0,75 мл 0.1 моль фосфорной кислоты (PVA /) или 0,1 моль соляной кислоты (PVA / AG HCl ) в качестве катализатора. Пленка PVA / AG ac была приготовлена путем литья на стеклянные формы раствора, содержащего смесь 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Кислого раствора ПВС (pH 2,0), 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Водный раствор AG ac , 0,75 мл 0,1 моль метапериодата натрия в качестве сшивающего агента и 0,75 мл 0,1 моль серной кислоты в качестве катализатора. Выпаривание растворителя оставляли на 24 часа при комнатной температуре (25 ° C).Сухие пленки хранили в пластиковых пакетах перед всеми последующими процедурами определения характеристик.
Пленка PVA / CG-AG была приготовлена путем литья на стеклянные формы раствора, содержащего смесь 7,5 мл 3% (мас. / Об.) Кислого раствора ПВС (pH 2,0), 3,25 мл 3% (мас. / Об.) ) водные растворы камеди кешью, 3,25 мл 3% (мас. / об.) водных растворов камеди ангионевротической, 0,75 мл 0,1 моль метапериодата натрия в качестве сшивающего агента и 0,75 мл 0,1 моль серной кислоты в качестве катализатора. Выпаривание растворителя оставляли на 24 часа при комнатной температуре (25 ° C).Сухие пленки хранили в пластиковых пакетах перед всеми последующими процедурами определения характеристик.
2.4. Характеристика пленки
2.4.1. Толщина и морфология пленок
Толщина смешанных пленок определялась с помощью ручного микрометра (Mitutoyo, Сан-Паулу, Бразилия). Конечную толщину определяли с помощью десяти случайных определений по всей площади пленки. Пленки анализировали по общим морфологическим характеристикам, таким как цвет, прозрачность и однородность.
2.4.2. Механические свойства
Механические свойства определяли в Instron M3345 (Instron Co., Норвуд, Массачусетс, США) с датчиком нагрузки 50 Н, оборудованным зажимами для растяжения. Образцы пленки разрезали на полосы шириной 10 мм и длиной 30 мм согласно стандарту ASTM D-638M-93 [12]. Расстояние между рукоятками составляло 10 мм, скорость ползуна — 5 мм. Каждый использованный образец был предварительно проверен, и те, которые содержали какие-либо дефекты, такие как пузырьки воздуха, отверстия и разрывы, или показывали отклонение средней толщины более 5%, были отклонены.Все образцы были протестированы со временем отверждения более 30 дней в обезвоженном состоянии.
Прочность на разрыв (TS), процент удлинения ( E% ) при разрыве и модуль упругости (EM) были оценены с использованием программного обеспечения Blue Hill 2 (Instron Co.). Процент удлинения ( E% ) при разрыве был рассчитан следующим образом: где — начальная длина, — конечная длина.
Модуль упругости (модуль Юнга) определяли по следующему уравнению: где — сила, действующая на объект, находящийся под напряжением; — исходная площадь поперечного сечения, через которую приложена сила; — величина, на которую изменяется длина объекта; и — исходная длина объекта.
2,5. Статистический анализ
Все эксперименты были выражены как среднее стандартное отклонение (). Дисперсионный анализ и тест Тьюки использовали для определения различий в средних значениях данных от 3 до 6 повторов. Дисперсионный анализ проводился с использованием программного обеспечения Statistica 6.0 (StatSoft, Inc., Талса, штат Оклахома, США, 1997). Способы обработки одними и теми же буквами существенно не отличаются ().
3. Результаты и обсуждение
3.1. Внешний вид пленок
Пленки PVA / CG имели значения толщины от 140 до 200 мкм мкм, в то время как пленки PVA / AG имели толщину около 70 и 140 мкм мкм.На рисунке 1 показаны образцы составленных пленок и мембраны бычьего происхождения (MBO). Как видно, полученные пленки имели большое разнообразие цветов и прозрачности. Среди них пленки PVA / CG показали более высокую прозрачность и слегка белый цвет, очень похожий на MBO.
3.2. Механические свойства
Искусственным мембранам уделяется особое внимание из-за их потенциального применения в медицинских областях, таких как системы доставки лекарств, искусственные органы и тканевая инженерия [13].Для каждого применения требуются определенные механические характеристики. В целом, механические свойства пленок, полученных смешиванием ПВС с КГ, были аналогичны таковым для МВО (Таблица 1), тогда как пленки с AG или AG ac имели механические свойства немного другие.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
a , b и c : Результаты представляют собой средние значения трех определений. В столбцах средние значения с одним и тем же надстрочным индексом существенно не различаются (). |
Поведение пленок при испытании на растяжение показано на Рисунке 2. Анализируя поведение MBO при испытании на растяжение (Рисунок 2 (а)), можно наблюдать три зоны — первая характеризуется увеличением в нагрузке, сопровождаемой растяжением пленки, за которой следует зона, в которой растяжение происходит без увеличения нагрузки, и точка разрыва пленки. Как видно, растяжение пленки МВО произошло при максимальной нагрузке 3,65 кгс. Аналогичное поведение наблюдалось для пленки PVA / CG (рис. 2 (b)), хотя максимальная нагрузка для растяжения пленки составляла 2.49 кгс.
Что касается пленок PVA / AG (рисунки 2 (d) и 2 (e)) или PVA / AG ac (рисунок 2 (f)), испытание на растяжение показало отсутствие эластичной зоны. Кажется, что кислота, используемая в качестве катализатора, может влиять на нагрузку, необходимую для растяжения пленки. Пленка PVA / AG ac требовала максимальной нагрузки на разрыв (5,0 кгс).
Пленки, полученные смешиванием PVA / CG-AG, продемонстрировали лучший набор характеристик в отношении свойств прочности и гибкости (рис. 2 (c)).
Различное поведение смешанных пленок можно объяснить химической структурой полисахаридов.Свойство крахмала образовывать пленку связано с относительным количеством амилозы и амилопектина, присутствующих в грануле крахмала. Степень разветвления и относительное количество амилопектина, присутствующего в грануле крахмала, будут определять эластичные свойства полученной пленки [14]. В этом смысле различное поведение смешанных пленок может быть приписано разной степени разветвления или более высокой молярной массе AG (г-моль -1 ) по сравнению с CG (г-моль -1 ) [7, 15].
Механические характеристики пленок из смесей ПВС приведены в таблице 1.Предел прочности при растяжении (TS) определяется как способность сопротивления разрыву, обеспечиваемая материалом при воздействии силы давления [16]. С другой стороны, процент удлинения ( E% ) связан с эластичностью материала, поскольку он измеряется через растяжение при растяжении. Смешанные пленки показали, что TS и E% довольно разнообразны.
Пленка с более высоким TS представляла собой PVA / AG HCl со значением, вдвое превышающим MBO. Однако значение E% для PVA / AG HCl не отличалось от значения для MBO.Из этих результатов можно сделать вывод, что полимерные цепи в смешанной пленке плотно связаны с очень низкой степенью гибкости.
С другой стороны, пленка PVA / CG показала замечательный процент удлинения ( E% ), что в четыре раза выше, чем у MBO. Кажется, что полимерные цепи смешанной пленки, хотя и связаны ковалентно, сохраняют определенную степень гибкости цепи.
Что касается модуля упругости (EM), наблюдались три группы с различными свойствами: (i) PVA / AG HCl с наивысшим значением EM; (ii) MBO, PVA / и PVA / AG ac с EM около 6900–4700 кгс; и (iii) PVA / CG и PVA / CG-AG со значениями EM около 1300–1800 кгс (Таблица 1).
Результаты корреляционного анализа свидетельствовали о положительной взаимосвязи между TS и EM (), тогда как E% имел отрицательную корреляцию с EM (). Это наблюдение подтверждается рис. 3.
Учитывая макроскопические особенности и механические свойства смешанных пленок, PVA / CG показал характеристики, которые позволяют этому материалу заменять MBO с преимуществом более высокого E% . Кроме того, композиция PVA / CG выгодна с точки зрения безопасности используемого материала, поскольку в ней используется растительный полисахарид вместо животного белка.
Несмотря на то, что пленки, изготовленные из ангиосодержащей жевательной резинки, имели худшие макроскопические характеристики, пленка PVA / AG HCl показала замечательные механические свойства, такие как высокие значения TS и EM. В этом смысле этот материал также перспективен для биотехнологических приложений.
4. Заключение
Пленки, полученные смешиванием ПВС с AG и / или CG, имели совершенно разные макроскопические и механические свойства. Среди них пленка PVA / CG продемонстрировала макроскопические и механические свойства, аналогичные пленке MBO, с преимуществом более высоких E% (11.96), чем MBO (2.94). С другой стороны, PVA / AG HCl показал более высокие значения TS и EM. Включение CG в смесь PVA / AG-CG улучшило E% этой пленки по сравнению с другими пленками PVA / AG. Наконец, все произведенные пленки обладают интересными механическими характеристиками, что позволяет использовать их в различных биотехнологиях.
Конфликт интересов
У авторов нет конфликта интересов по поводу содержания статьи.
Благодарность
F.Э. Ф. Сильва, М. К. Б. Ди-Медейрос и К. А. Батиста благодарят CAPES за поддержку.
Электропряденые нановолокна из поливинилового спирта: влияние степени гидролиза и повышенной устойчивости воды
Электроспиннинг происходит, когда приложенное электрическое напряжение превышает критический электрический потенциал, при котором электростатическая сила преодолевает поверхностное натяжение раствора полимера. Поэтому при электроспиннинге желательно низкое поверхностное натяжение, так как оно снижает критическое напряжение ( В, , c ), необходимое для выброса струи из конуса Тейлора.Поверхностное натяжение водных растворов ПВС сильно зависит от DH ПВС, что может привести к изменению прядильности. Например, Wnek и его коллеги 14 сообщили, что добавление небольших количеств поверхностно-активного вещества Triton улучшает электропрядение полностью (> 99%) гидролизованного ПВС, вероятно, из-за пониженного поверхностного натяжения и замедленного гелеобразования ПВС, и, следовательно, обеспечивает воспроизводимое электропрядение. На рис. 1 (вверху) представлены СЭМ-изображения электропряденых волокон ПВС из раствора с различными DH.Концентрация раствора ПВС составляла 8,0 мас.%, Что является минимальной концентрацией полимера для формирования волокна в нашем исследовании. Ниже этого критического значения приложение напряжения приводило к электрораспылению или образованию валиков, в первую очередь из-за нестабильности Рэлея. При данной концентрации диаметр волокна и расстояние между волокнами увеличиваются с увеличением DH ПВС. Средние диаметры ПВС-волокон, электроспряденных из растворов с различной DH 88, 92, 96 и 99,9%, были определены как 190, 200, 220 и 470 нм соответственно.Диаметр волокна экспоненциально увеличивался по сравнению с DH ПВС (рис. 1, внизу). Кроме того, в случае DH = 99,9% наблюдалась плохая прядильная способность из-за комбинации более высокого поверхностного натяжения и тенденции ПВС к гелеобразованию за счет сильной водородной связи.
Рисунок 1СЭМ-изображения электропряденых ПВС-волокон с DH ( a ) 88%, ( b ) 92%, ( c ) 96% и ( d ) 99,9% (вверху), и диаметры волокон соответствующих электропряденых ПВС-волокон (внизу).Концентрация раствора ПВС составляла 8,0 мас.%.
Для исследования влияния DH на прядомость ПВС были приготовлены растворы ПВС с различными DH, и были изучены свойства раствора, такие как вязкость, электропроводность и поверхностное натяжение. На рис. 2 показаны изменения вязкости (а) и поверхностного натяжения (б) растворов ПВС с различными DH в зависимости от концентрации раствора. Как видно на рисунке 2а, вязкость быстро увеличивается при концентрации ПВС 10 мас.%, И это является причиной топологических ограничений молекулярного движения, возникающих из-за того, что цепи не могут проходить друг через друга, а также сильно зависит от DH ПВС.В водных растворах можно считать, что меж- и внутримолекулярные взаимодействия между полярными гидроксильными группами в молекулах ПВС происходят через водородные связи и, следовательно, влияют на реологические свойства растворов ПВС. Более того, поверхностное натяжение растворов ПВС при постоянной концентрации заметно увеличивалось с увеличением DH ПВС, тогда как на поверхностное натяжение не влияла концентрация раствора ПВС (рис. 2b). В частности, в случае DH = 99.9% снижение поверхностного натяжения при более высокой концентрации может быть связано с образованием прочных внутри- и межцепочечных связей в цепях ПВС, приводящих к образованию физически гелеобразующих структур. 11 Как и ожидалось, средний диаметр электропряденых ПВС-волокон (DH = 88%) увеличивался с увеличением концентрации раствора ПВС, и это значение оказалось равным 190, 280 и 350 нм для концентраций раствора 8, 10. и 12 мас.% соответственно.
Рис. 2Изменения вязкости ( a ) и поверхностного натяжения ( b ) растворов ПВС с различной DH в зависимости от концентрации раствора при комнатной температуре.
Кроме того, композитные волокна ПВС / ПАК были приготовлены путем электроспиннинга смесевых растворов ПВС / ПАК с различными массовыми долями ПАК ( ϕ PAA ). По сравнению с электропряденными чистыми ПВС-волокнами электропрядение заметно улучшилось, вероятно, из-за резкого снижения поверхностного натяжения, которое обсуждается позже. На рис. 3 показаны СЭМ-изображения композитных волокон ПВС / ПАК, электроспряденных из растворов с различными значениями угла ϕ PAA . Концентрация растворов ПВС и ПАК была зафиксирована на уровне 8.0 мас.%. Как видно на рисунке 3, полученные композитные волокна ПВС / ПАК были довольно однородными, а диаметр волокна и его распределение увеличивались с увеличением ϕ ПАК в растворах смеси ПВС / ПАК. Однако в случае чистого PAA наблюдалось множество шариков, и распределение диаметра волокна было намного шире (данные не показаны). Напротив, смеси ПВС / ПАК показали лучшую электропрядность, чем чистый ПАК. Средние диаметры композитных волокон ПВС / ПАК, полученные методом электроспряжения из смесевых растворов с различными значениями 0 ϕ PAA .25, 0,50 и 0,75 были определены как 300 ± 80, 290 ± 90 и 220 ± 50 нм соответственно. На рис. 4 показана вязкость смесевых растворов ПВС / ПАК как функция ϕ PAA . Как видно на рисунке 4, вязкость сначала резко увеличилась, а затем достигла максимума при ϕ PAA = 0,50, что близко к молярному соотношению [–OH в ПВС] / [- COOH в PAA] ≅1,0 (здесь , ϕ PAA ≈0,60) и, наконец, уменьшилась. В результате изменение вязкости раствора можно рассматривать как группу –OH в ПВС, образующую межмолекулярный комплекс с группами –COOH в ПАК за счет водородной связи.Таким образом, можно ожидать, что наиболее сильные взаимодействия между ПВС и ПАК происходят примерно при ϕ PAA = 0,5–0,6 и, таким образом, вызывают наивысшую вязкость.
Рис. 3СЭМ-изображения композитных волокон ПВС / ПАА, электроспряженных из растворов с различным углом ϕ PAA . Концентрация как ПВС, так и растворов ПАК составляла 8,0 мас.%. ( a ) ϕ PAA = 0,25, ( b ) ϕ PAA = 0.50 и ( c ) ϕ PAA = 0,75.
Рис. 4Изменения вязкости ( a ) и поверхностного натяжения ( b ) смешанных растворов ПВС / ПАК в зависимости от ϕ PAA . Стрелка указывает значение ϕ PAA для образования стехиометрической водородной связи между –OH в ПВС и –COOH в ПАК.
Неудивительно, что чистые волокна ПВС после формования легко растворяются в воде при комнатной температуре.Поэтому для повышения водостойкости электропряденых ПВС-волокон смешанные растворы ПВС / ПАК с различными значениями ϕ PAA были подвергнуты электропрядению, и полученные композитные волокна ПВС / ПАА были подвергнуты термообработке при 100 ° C в течение 1 часа. На рис. 5 представлены СЭМ-изображения композитных волокон ПВС / ПАК после контакта с чистой водой в течение 1 ч с последующей сушкой в вакууме. Как видно на Фигуре 5, интересно, что для композитных волокон ПВС / ПАК с ϕ PAA = 0,5, волокнистая морфология была полностью сохранена, что указывает на резко повышенную водостойкость соответствующих композитных волокон ПВС / ПАК. 17 Это указывает на то, что химическое сшивание между ПВС и ПАК, которое произошло за счет образования сложного эфира между группами –ОН в ПВС и группами –СООН в ПАК во время термообработки при 100 ° C в течение 1 ч, что было подтверждено преобразованием Фурье. инфракрасный (FT-IR) анализ (рис. 6). Несмотря на то, что спектр FT-IR термообработанных композитных волокон ПВС / ПАК ( ϕ PAA = 0,75, рис. 6b) показывает значительное количество -ОН-групп (3450 см, -1 ), оставшихся в полимерах, хорошо видно, что валентное колебание –C = O при 1640 см −1 становится сильнее после термообработки.Это указывает на то, что валентное колебание –C = O (1715 см, –1 ) обычно смещено вправо (более низкие частоты) за счет образования сложного эфира (- (C = O) O) между группами –OH в ПВС и –COOH группы в ПАА. Аналогичные результаты наблюдались и для других образцов.
Рис. 5СЭМ-изображения композитных волокон ПВС / ПАК после контакта с водой в течение 1 часа с последующей вакуумной сушкой. ( a ) ϕ PAA = 0,25, ( b ) ϕ PAA = 0.50 и ( c ) ϕ PAA = 0,75.
Рис. 6Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье композитных волокон ПВС / ПАК ( ϕ PAA = 0,75) ( a ) до и ( b ) после термообработки при 100 ° C в течение 1 часа.
На водостойкость термообработанных композитных волокон ПВС / ПАА также влияло ϕ ПАК в растворах смеси ПВС / ПАК. В случае композитных волокон ПВС / ПАА с ϕ PAA = 0.25 и 0,75, типичные пористые структуры и морфология волокон в электропряденом нановолокне исчезли из-за частичного набухания избыточных количеств ПВС или ПАК при контакте с водой, что позволяет предположить, что степень сшивания была меньше, чем у композитных волокон ПВС / ПАК с ϕ PAA = 0,5. Был сделан вывод, что водонепроницаемость повышается при термообработке, а также зависит от ϕ PAA . Здесь также следует отметить, что обширная термообработка в течение более длительного времени и при более высоких температурах также может привести к деградации полученных композитных нановолокон ПВС / ПАА.
Симметрия | Бесплатный полнотекстовый | Пористые мембраны из поливинилового спирта: методы получения и применения
1. Введение Полимерные мембраны
используются в самых разных областях; преимущественно при очистке воды, разделении газов, медицине, промышленности, топливных элементах и др. [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]. Мембрана служит селективным барьером для интересующие виды. Для этого мембрана должна иметь определенную структуру. Обычно они могут быть либо пористыми, с отверстиями желаемого диаметра, действующими как сито, либо непористыми, где химическая природа полимерной матрицы доминирует над молекулярной диффузией, благоприятствуя прохождению одного компонента по сравнению с другим (ами).Характеристики мембраны обычно представляют собой компромисс между проницаемостью, которая представляет собой нормализованный поток желаемого компонента, и селективностью, которая определяется как соотношение составов представляющих интерес веществ на стороне пермеата. Это означает, что сложно достичь как высоких значений потока, так и высокой селективности. Структура мембраны играет жизненно важную роль в управлении этими факторами; плотные структуры демонстрируют высокую селективность, но низкую проницаемость (непропорциональную толщине мембраны), в то время как пористые структуры характеризуются высокими потоками и более низкой селективностью.Комбинация этих двух случаев рассматривается как идеальный сценарий: асимметричная структура, состоящая из высокопористой подложки, обеспечивающей флюс и механическую прочность, и тонкого плотного слоя, обеспечивающего желаемую селективность. Эта асимметрия очень желательна, но остается еще много проблем, связанных с тем, как получить контролируемые структуры с желаемыми свойствами и масштабируемыми возможностями. Обычные полимеры, используемые для изготовления мембран, включают ацетат целлюлозы (CA), полиэфирсульфон (PES), полисульфон (PSf), поливинилиденфторид (PVDF), полиакрилонитрил (PAN), политетрафторэтилен (PTFE), поли- (1,4- фениленовый эфир), эфирсульфон (PPEES), сульфированный поли (эфирный эфиркетон) (SPEEK), поли (п-фениленсульфид) (PPS), полипропилен (PP), поликарбонат (PC), поли (диметилсилоксан) (PDMS) , полиэфирный блокамид (PEBAX), полиимиды (PI), полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE) и другие.Некоторые характеристики полимера принимаются во внимание в отношении конкретных применений мембран [11,12,13,14,15], таких как термическая, химическая и механическая стабильность, а также гидрофобность / гидрофильность. Например, гидрофильные полимеры, такие как поливиниловый спирт (ПВС), являются предпочтительным выбором, когда речь идет о первапорации [16] или очистке сточных вод, содержащих масло [17].Свойства поли (винилового спирта)
Синтетические способы получения поливинилового спирта сообщались с 1920-х годов от Herrmann и Haehnel [18] путем омыления поли (виниловых эфиров) и в 1930-х годах Herrmann, Haehnel и Берг [19] путем переэтерификации.С тех пор были предложены различные способы получения, в то время как в промышленных масштабах большая часть ПВС производится путем полимеризации сложных виниловых эфиров или простых эфиров (обычно винилацетата) с последующим омылением или переэтерификацией. Гидролиз поливинилацетата (ПВС) до ПВС можно проводить в растворе, суспензии или эмульсии с щелочными или кислотными катализаторами. Предпочтительным процессом является переэтерификация в метаноле в присутствии каталитических количеств метоксида натрия [20].В действительности ПВС представляет собой сополимер, состоящий из гидроксильных и ацетильных звеньев, оставшихся от неполного гидролиза исходного поливинилацетата. Следовательно, полимеры с более чем 50% гидроксильных групп считаются поливиниловыми спиртами, а полимеры с более чем 50% ацетильных групп — поливинилацетатами. Процентное содержание групп ОН– (% моль) в конечном продукте также называется степенью гидролиза (DH), и от этого во многом зависят свойства ПВС. Типичные коммерческие степени гидролиза составляют 70–72% моль, 87–89% моль и 99 +% моль (полностью гидролизованный).Растворимость ПВС в значительной степени зависит от DH, при этом полностью гидролизованные марки более трудно растворяются, обычно в горячей воде, чем более низкие степени гидролиза, дающие более вязкие водные растворы. Это явление объясняется сильными внутримолекулярными водородными связями, которые образуются у полностью гидролизованных марок, чем у нижних [21]. PVA также растворим в полярных растворителях, таких как N-метил-2-пирролидон [22], диметилсульфоксид, диэтилентриамин, формамид, N, N-диметилформамид и триамид гексаметилфосфорной кислоты, глицерин (горячий) и пиперазин, в то время как он не растворяется в низших растворах. спирты, тетрагидрофуран, диоксан, этиленгликольформ, кетоны, сложные эфиры, карбоновые кислоты и концентрированные водные растворы [23].Температура плавления ПВСсоставляет приблизительно 220–230 ° C для полностью гидролизованных марок и 180–190 ° C для частично гидролизованных. Аналогичный эффект наблюдается при температуре стеклования, которая находится в диапазоне 65–85 ° C, а температура разложения составляет 220–250 ° C.
Кристаллическая структура ПВС была впервые описана Банном [24] в 1948 году и подтверждена исследованиями, проведенными Ассендером и Виндлом [25,26] с использованием рентгеновской дифракции и нейтронной дифракции Такахаши [27]. Кристаллическая ячейка моноклинная (a = 7.81 Å, b = 2,52 Å, c = 5,51 Å, α = γ = 90 ο , β = 91,7 °) [25] с внутримолекулярными водородными связями, ответственными за расположение цепей, как показано на рисунке 1. Отжиг влияет на кристаллическая структура и кристалличность, что приводит к увеличению уровней последнего, как видно на Рисунке 2 Формирование кристаллов также изменяется в присутствии наночастиц [28], особенно гидрофильных, таких как глины [29,30], как видно на Рисунок 3, где добавление бентонитовой глины вызвало дополнительное образование кристаллов.Заявленная плотность для аморфной части ПВС составляет p a = 1,269 г / куб.см, а для кристаллической части p c = 1,345 г / куб.см [31,32]. , хорошие механические и оптические свойства, O 2 барьерная способность при низкой влажности [33,34,35], нетоксичность [36,37], биосовместимость и частичная биоразлагаемость [38,39] и относительно простые возможности получения нанокомпозитов [ 40] делают PVA ценным кандидатным материалом для разнообразных и требовательных приложений.Благодаря этим свойствам ПВС нашел свое применение в широком спектре областей техники, от биомедицины до строительства. Примерные области применения включают волокна, водорастворимую упаковку, защитный коллоид в эмульсии и суспензионную полимеризацию, клеи, проклейку, бумажную промышленность, тканевую инженерию [41], перевязку ран [42], контактные линзы, системы доставки лекарств [43,44,45,46] и ортопедия [47]. Практическое применение мембран на основе поливинилового спирта требует, чтобы они были сшиты перед использованием, чтобы сохранить структуру и механические свойства, особенно в процессах, связанных с водой; исследования также показали, что сшивание может оказывать минимальное влияние на термические и механические свойства или даже их ухудшение [48].Сшивание можно проводить различными химическими или физическими путями [49,50,51]. Для химического сшивания требуются бифункциональные сшивающие реагенты [49], которые обычно включают глутаровый альдегид [52,53], как видно на рис. 4a, b, ацетальдегид, формальдегид и другие моноальдегиды. Реакция сшивания происходит в кислой среде, при этом обычно используются серная и соляная кислоты. Список общих сшивающих агентов, используемых для ПВС, можно увидеть в Таблице 1. Сшивающие агенты, используемые для поливинилового спирта (ПВС), адаптировано из [49].Поскольку некоторые из этих сшивающих агентов считаются токсичными, необходимо принять соответствующие меры, чтобы в конечном материале не было остатков. Реакции сшивания ПВС с некоторыми обычно используемыми кислотами [54] можно увидеть на рисунке 5. Другие методы сшивания включают метод замораживания / оттаивания [16], термообработку [55] и γ-облучение [56]. ПВС считается привлекательным благодаря следующим преимуществам: гидрофильность, водопроницаемость, хорошие механические свойства, термическая и химическая стойкость, противообрастающий потенциал и способность к образованию пленки.С другой стороны, ПВС проницаем для ионов, имеет высокую степень набухания, уплотняется под давлением и показывает низкую текучесть, когда он сильно сшит [40]. В этом контексте плотный (непористый) ПВС использовался в различные мембранные препараты на долгие годы. Основные области применения включают применение мембран на основе ПВС в первапорации [57] для дегидратации этанола [58,59,60,61,62,63], изопропанола [64], уксусной кислоты [65], смесей этиленгликоля [66] ], метанольные топливные элементы прямого действия [67], опреснение обратным осмосом [68], разделение CO 2 [69], в качестве мембраны из полимерного электролита [70,71], синтез биодизельного топлива [72], ионный обмен [73] и другие.Кроме того, поли (виниловый спирт) вызвал большой интерес исследователей в качестве мембраны для разделения, особенно при очистке воды из-за его низкой склонности к биообрастанию [74], известной проблемы, которая влияет на различные мембранные процессы [75].3. Способы получения пористого поли (винилового спирта)
Chae et al. [103] сообщили о методе инверсии фаз для получения пористых мембран из ПВС с использованием воды в качестве растворителя и изопропилового спирта в качестве нерастворителя. Мембрана состоит из упакованных микросфер в результате кристаллизации, степень которой зависит от соотношения растворитель / нерастворитель.Способ приготовления был следующим: 1 мл водного раствора ПВС (с концентрацией 2, 4, 6, 8 или 10% ПВС) наливали в чашку Петри из полистирола (ПС), наполненную 20 мл изопропанола. Для сшивки образованной структуры в чашку Петри добавляли 3 мл глюдаральдегида (4 мас.%) И 0.5 мл соляной кислоты (35–37%) и оставляли на 12 ч. Изображения подготовленных образцов, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), можно увидеть на рисунке 8. Было обнаружено, что цепи ПВС самоагрегируются в пористую структуру под влиянием диполь-дипольных взаимодействий в растворителе с низкой полярностью (рисунок 9). ), а пористость матриц, приготовленных из 4-10% растворов ПВС, оценивается в 67.6–14,9% Ким и Ли [104] сообщили о приготовлении асимметричных мембранных структур из поливинилового спирта (99 +% гидролизована, Mw. 31 000–51 000) с использованием 2-пропанола в качестве нерастворителя и смеси N-метил- Было обнаружено, что 2-пирролидон и вода в качестве сорастворителя мембранной структуры от асимметричной, имеющей плотный слой, до однородной пористой, зависят от соотношения между NMP и водой. По мере увеличения отношения NMP структура сдвигалась к асимметричным структурам. Последовательный путь приготовления был следующим: 100 г 10 мас.% Раствора ПВС в смеси сорастворителей получали путем перемешивания при 80 ° C в течение 12 часов.Полученные растворы выливали на стеклянную пластину при 25 ° C с помощью ножа для литья и погружали в изопропаноловую баню на 20 мин при 25 ° C. Ахмад и др. [105] приготовили асимметричные мембраны из ПВС (88% гидролизованный, 88000 Mw) с использованием деионизированной воды в качестве растворителя и смеси гидроксида натрия (4,0 мас.%) И сульфата натрия (8,0 мас.%) В качестве коагулянта аналогично предыдущим исследованиям [ 106]. Подготовленную мембрану затем сшили, используя глутаральдегид (10 г / л), сульфат натрия (45 г / л) и серную кислоту (5 г / л) для 0.Время реакции 5, 1,0, 1,5 и 2 ч. Хотя это не ясно из результатов электронной микроскопии, за счет увеличения времени реакции сшивания распределение пор по размерам стало более узким, в то время как средний размер пор также уменьшился, как показано на Фиг.10 и Фиг.11. Мембраны оценивали по потоку чистой воды с результаты показывают, что нет четкой взаимосвязи между размером пор и водопроницаемостью, скорее, взаимосвязь между гидрофильностью и потоком воды.Wang et al. [107] изучали влияние (а) химического сшивания глутаровым альдегидом и серной кислотой и (б) нагревания как методов последующей обработки в пористых ПВС-мембранах. Литейный раствор представлял собой 10 мас.% ПВС (гидролиз 99%, степень полимеризации 1750) и 0,5 мас.% Полиэтиленгликоля (молекулярная масса 10 000). После дегазации (50 ° C в течение 12 ч) раствор выливали на стеклянную пластину и сразу же погружали в ацетон, где он оставался в течение 30 мин. Сшивающий раствор, содержащий глутаральдегид (3 мас.%) И серную кислоту (5 мас.%) В насыщенном растворе сульфата натрия (27.5%, 1 г / 100 г). Мембраны ПВС погружали в сшивающий раствор при 25 ° C на разное время (5, 10 и 30 мин), промывали деионизированной водой и сушили ацетоном. Термическую обработку проводили при 120 ° C в течение разной продолжительности (один, два и три часа). Мембраны оценивали по их водопроницаемости, морфологии и механическим свойствам. Химическое сшивание не оказало существенного влияния на структуру мембран, тогда как термическая обработка увеличивала кристалличность и, таким образом, изменяла их морфологию.Chuang et al. [108] подготовили асимметричные ПВС (Mw 74,800) мембраны (фиг. 12) и изучили эффект включения декстрана (Mw 12,000) и поливинилпирролидона (Mw 10,000) в раствор для отливки мембран. Мембраны были приготовлены с использованием воды в качестве растворителя и Na 2 SO 4 / KOH / H 2 O в качестве коагулянтной среды. декстран вызывал порообразование в верхнем слое мембраны.Мембраны оценивали на их способность к ультрафильтрации в отношении отторжения декстрана и ПВП.
Эта же группа исследовала роль добавления уксусной кислоты в структуре ПВС-мембран [109]. Водные растворы ПВС, содержащие уксусную кислоту, погружали в коагуляционную среду Na 2 SO 4 / KOH / H 2 O, при этом было обнаружено очевидное влияние кислой кислоты на общую морфологию как следствие эффективности фильтрации. подготовленных мембран.Толщина плотного слоя уменьшалась за счет увеличения содержания кислоты. Причина этого наблюдения может быть найдена в повышенном количестве H 3 O + , влияющем на кислотно-щелочное равновесие во время коагуляции. В исследовании M’Barki et al. [110], пористые мембраны были приготовлены путем индуцируемого температурой фазового зазубривания с ПВС 72% DH, выбранным из-за его низкой температуры помутнения (Tcp, 47 ° C для 10 мас.% Полимера). Микроструктура мембраны является результатом механизмов разделения фаз, происходящих за счет спинодального разложения.Авторы изучили фазовую диаграмму бинарного ПВС / воды (рис. 13), а также кинетику сшивания, чтобы определить желаемые условия приготовления мембраны. Для получения пористых мембран в раствор для отливки добавляли соляную или серную кислоту (ПВС 10 мас.% И глюдаральдегид 0,5 мас.%), И после 1 мин перемешивания его отливали на стеклянную подложку, которую помещали в нагретую подставку с необходимой температурой и контролируемой относительной влажностью среды на 15 мин.После этого подготовленную мембрану снимали и сушили при 60 ° C. Результаты показали, что контроль сшивания был ключевым шагом к получению морфологии пористой мембраны (Рисунок 14). Исследования моделирования системы ПВС / вода, которые также были выполнены той же группой [111], показали, что моделирование показало, что начальная толщина раствора может оказывают значительное влияние на динамику образования мембраны, а также летучие компоненты катализатора, такие как соляная кислота. Дополнительный термодинамический анализ, обеспечивающий полезные оценки образования мембран смесей ПВС / вода / ДМСО, был выполнен Янгом и Чуангом [112] с использованием Теория тройного решения Флори – Хаггинса, указывающая на оптимальные соотношения, благоприятствующие расслоению системы.Интересные подходы к созданию пористых структур заключаются в использовании микрофлюидики [113] или сверхкритического CO 2 в качестве компонента в растворах полимеров [114]. Исследования, проведенные Reverchon et al. [115,116] сообщили о получении мембран из ПВС с помощью сверхкритического CO 2 с помощью инверсии фазы. Авторы сообщили о своих выводах в отношении условий приготовления, таких как концентрация полимера, соотношение этанола и CO 2 , температура и давление. Было обнаружено, что несколько морфологий достижимы с макропорами от 0.5–4 мкм и плотный или пористый верхний слой, как это видно на рисунках 15 и 16. Метод вспенивания газа был использован Narkkun et al. [117] для получения ПВС, функционализированного L-аргинином (средняя молекулярная масса 130 000 г, моль -1 и гидролизованный на 99%) с CO 2 , введенным в результате термического разложения бикарбоната натрия (NaHCO 3 ) при 130 ° C. Мембраны имели структуру со средним размером пор 32–56 мкм в зависимости от количества привитого L-аргинина.Wu et al. [118] сообщили о приготовлении композитной мембраны для ультрафильтрации из ПВС для обработки маслянистой воды путем сшивания ПВС с мембраной для микрофильтрации из смешанного эфира целлюлозы, и результаты показали, что полученная мембрана обладает превосходными противообрастающими свойствами против масла. Обработка эмульсий масло / вода была также изучены с помощью высокопористых электропряденых ПВС мембран (сшивание с ГА в ацетоне) Wang et al. [119] с использованием различных марок ПВА. Эксперименты по ультрафильтрации проводились на каркасах, покрытых ПВС с слоем гидрогеля ~ 1.8 мкм (Рисунок 17) и по сравнению с покрытием Pebax 1074 с водным потоком PVA, достигающим 130 LMH и Pebax 57 LMH. Стабильность сшивки электропряденых ПВС-волокон лимонной кислотой была предложена в качестве многообещающей альтернативы ГА [120], в то время как Truong et al. [54] сообщили о сравнении стабильности сшивки при использовании лимонной кислоты (фиг. 18), малеиновой кислоты и PAA с PVA (Mw 100000). Подготовленные мембраны были оценены в двух возможных областях применения: (а) для поглощения металлов в водных системах и (б) для адсорбции аммиака после декорирования мембран металлоорганическим каркасом бензол-1,3,5-трикарбоксилата меди (HKUST-1).О приготовлении гидрогелей ПВС методом замораживания и оттаивания впервые сообщил Пеппас [121, 122] в 1970-х годах. Недавно Ли и его коллеги [123] сообщили о макропористом гидрогеле ПВС с улучшенными механическими свойствами благодаря добавлению агарозы (АГ) в качестве порообразователя. В исследовании утверждается, что водные гибриды, взаимодействующие с AG, могут способствовать образованию частиц льда и, следовательно, макропор. За счет введения AG кристалличность макропористых гидрогелей ПВС улучшается, а сетка гидрогеля усиливается за счет водородных связей, усиливая механическую жесткость.Сообщалось также, что пористые пленки получают травлением SiO 2 . По словам Ли и Вей [124], они диспергировали наночастицы в растворе ПВС, которые были залиты на стекло толщиной 250 мкм в течение ночи, а на следующий день высушенная мембрана была снята и отожжена в течение 2 ч при 160 ° C. под вакуумом. Для травления SiO 2 использовали 2 М раствор NaOH, в результате чего были получены пористые мембраны с регулируемым размером пор.4. Выводы и перспективы на будущее
Мембраны, особенно те, которые разработаны для очистки воды, как ожидается, станут объектом исследований и промышленности в течение многих лет из-за таких факторов, как изменение климата, загрязнение окружающей среды и рост населения.Пористые мембраны на основе ПВС будут и дальше разрабатываться за счет включения функциональных наноматериалов и поиска инновационных способов контроля структуры пор, таких как микрофлюидика. В настоящее время ПВС является одним из предпочтительных полимеров, когда речь идет об обезвоживании методом первапорации. На рынке существуют различные типы коммерчески доступных мембран из ПВС с целью предоставить решения для обезвоживания или удаления метанола из смесей летучих органических соединений, и ожидается, что эта тенденция сохранится.Плотность сшивания, а также сшивающие агенты будут в авангарде исследований первапорации, направленных в конечном итоге на повышение термической эффективности процесса. Гидрофильные мембраны также будут в центре внимания исследователей в области ультрафильтрации, в основном из-за их высоких потоков, низкого загрязнения и отвода масла. Исходя из вышеизложенного, ПВС в настоящее время используется в промышленных масштабах в качестве селективного слоистого покрытия в различных полимерных мембранах на основе таких полимеров, как ПВДФ и ПСФ.Внедрение экологически чистых способов приготовления наряду с огромным прогрессом в синтезе совместимых с водой и экологически чистых наночастиц при получении мембран на основе ПВС может способствовать постоянно растущему беспокойству по поводу использования токсичных растворителей в промышленности. Добавление наночастиц вместе с новыми способами приготовления может улучшить свойства и долговечность ПВС-мембран, вводя их в новые захватывающие области. Для того, чтобы ПВС стал успешным заменяющим материалом обычных используемых полимеров, необходимо добиться ряда улучшений, включая сопротивление механическому сжатию, постоянную селективность в различных рабочих средах, низкое загрязнение и улучшенные механические свойства.Интенсивные исследования, проводимые в настоящее время группами по всему миру, изучающими уникальные свойства PVA, обеспечивают успешные решения для вышеупомянутых аспектов.
Характеристики суспензии CNF и PVA в зависимости от соотношения компонентов, 2017 NANO
ТОЛЬКО РЕФЕРАТ
Нанофибриллы целлюлозы (CNF) обладают многообещающими внутренними характеристиками, такими как высокое соотношение сторон, низкая плотность, высокая механическая прочность и большая площадь поверхности. Нанофибриллы целлюлозы обычно используются в качестве армирующей добавки для образования биокомпозита.Поливиниловый спирт (ПВС) известен хорошими водоудерживающими и пленкообразующими свойствами. Поливиниловый спирт также заставляет волокна и наполнители сцепляться друг с другом, что используется в качестве связующего вещества для повышения прочности поверхности бумаги. Композит нанофибрилл целлюлозы и поливинилового спирта может быть использован при изготовлении пленки для предотвращения проникновения кислорода и улучшения ее механической прочности и термической стабильности.
На нанесение композита влияют реология и физические свойства раствора CNF / PVA.Целью данного исследования является определение надлежащего состояния раствора CNF / PVA, который будет использоваться в качестве материала покрытия с повышенными барьерными свойствами и повышенной гладкостью поверхности. Нанофибриллы целлюлозы получали механической обработкой, а затем смешивали с поливиниловым спиртом в зависимости от консистенции нанофибрилл целлюлозы и соотношения суспензий CNF / PVA. Осаждение и флокуляцию суспензии исследовали с помощью Turbiscan, а реологию суспензии анализировали с помощью вискозиметра Брукфилда.