Alcool polivinilico
Alcool polivinilico, denominato PVA. Formula molecolare: (C2H4O) n. Composto organico polimerico saponificato a base di acetato di polivinile. L'alcol polivinilico è una polvere bianca, scaglie o solido flocculante con una temperatura di transizione vetrosa compresa tra 60 e 85 gradi C. L'alcol polivinilico contiene molti gruppi alcolici, ha polarità e può formare legami idrogeno con l'acqua, quindi può essere sciolto in acqua polare ; può anche essere sciolto in solventi caldi contenenti ossidrili come glicerina, fenolo, ecc., non solubile in metanolo, benzene, solventi organici generali come acetone e benzina. Utilizzato principalmente nella produzione di polivinilacetale, tubi resistenti alla benzina e fibre di vinile; utilizzati anche come adesivi per la protezione temporanea di pellicole, tessuti, pelle, ecc., materiali leganti, collanti per tessuti, emulsionanti e colloidi protettivi. Aspetta.
Scopri la storia
L'alcol polivinilico fu scoperto per la prima volta dai chimici tedeschi WOHerrmann e Dr. WWHachnel nel 1924. Poiché può effettuare la tipica reazione chimica del poliolo e attraverso un trattamento insolubile, si denatura e ha diversi effetti funzionali, risultando in una serie di materiali sintetici ampiamente utilizzati utilizzato nella produzione industriale e agricola e nelle applicazioni mediche. L'alcol polivinilico raggiunse la produzione industriale nel 1926 e il prodotto raggiunse l'industrializzazione su larga scala negli anni '50. All'inizio degli anni '80, la capacità produttiva mondiale era di circa 640 kt.
Il percorso di produzione dell'alcol polivinilico è suddiviso in base alle materie prime, esistono due tipi di metodo dell'etilene e metodo dell'acetilene.
Proprietà fisiche e chimiche
Alcool polivinilico
Alcol polivinilico, denominato PVA
L'alcol polivinilico è un polimero idrosolubile ottenuto per idrolisi del polivinilacetato senza polimerizzazione dei monomeri, in forma abbreviata. Scaglia bianca, flocculante o solida polverulenta, inodore. Le proprietà fisiche dell'alcol polivinilico sono influenzate dalla struttura chimica, dal grado di alcolisi e dal grado di polimerizzazione. Ci sono due strutture chimiche nella molecola dell'alcol polivinilico, vale a dire la struttura del glicole etilenico 1, 3 e 1, 2, ma la struttura principale è la struttura del glicole etilenico 1, 3, ovvero la struttura "testa e coda".
Densità relativa dell'alcol polivinilico (25 gradi/4 gradi) 1,27 - 1,31 (solido), 1,02 (soluzione al 10%), punto di fusione 230 gradi, temperatura di transizione vetrosa {{9 }} gradi, riscaldato nell'aria fino a Cambia lentamente colore e diventa fragile sopra i 100 gradi. Viene disidratato ed eterificato quando riscaldato a 160-170 grado C e perde la sua solubilità. Inizia a decomporsi quando riscaldato a 200 gradi C. Oltre i 250 gradi C, diventa un polimero contenente doppi legami coniugati. Indice di rifrazione 1.49 - 1.52, conduttività termica 0.2w / (m · K), capacità termica specifica 1 - 5J / (kg · K), resistività (3.1 - 3.8 ) × 107Ω · cm. È solubile in acqua e generalmente deve essere riscaldato a 65-75 gradi C per la completa dissoluzione. Insolubile in benzina, cherosene, olio vegetale, benzene, toluene, dicloroetano, tetracloruro di carbonio, acetone, acetato di etile, metanolo, glicole etilenico, ecc. Leggermente solubile in dimetilsolfossido. 120 - 150 grado solubile in glicerina. Ma quando si raffredda a temperatura ambiente, diventa gelatina. Per sciogliere l'alcol polivinilico, il materiale deve essere aggiunto all'acqua a temperatura ambiente agitando. Dopo la dispersione uniforme, aumentare la temperatura per accelerare la dissoluzione, che può prevenire l'agglomerazione e influenzare la velocità di dissoluzione. La soluzione acquosa di alcol polivinilico (5%) è molto sensibile al borace e all'acido borico ed è facile provocare gelificazione. Quando il borace raggiunge l'1% della massa della soluzione, si verificherà una coagulazione irreversibile. Anche il cromato, il dicromato e il permanganato possono produrre gel di alcol polivinilico.
Introduzione alla classificazione
L'alcol polivinilico è un tipo di solubilità in acqua prodotta mediante alcolisi. La catena principale della molecola contiene il gruppo ―CH―CH (OH) ―.
In base al grado di polimerizzazione: può essere suddiviso in grado di polimerizzazione ultra elevato (peso molecolare di 25-30 milioni), grado di polimerizzazione elevato (peso molecolare di 17-220000), grado di polimerizzazione medio ( peso molecolare di 12-150000) e basso grado di polimerizzazione (peso molecolare di 2,5-3,5 milioni).
In base al grado di alcolisi: si può dividere in tre tipi: alcolisi completa (98-100% alcolisi), alcolisi parziale (87-89% alcolisi) e alcolisi al 78%.
L'alcol polivinilico con alto grado di polimerizzazione e alcolisi è la principale materia prima della fibra formale polivinilica. All’aumentare del grado di alcolisi, la sua solubilità in acqua diminuisce significativamente. Per l'alcol polivinilico, le migliaia e le centinaia di cifre del grado di polimerizzazione sono generalmente posizionate nella parte anteriore, mentre il grado di alcolisi è posizionato nella parte posteriore. Ad esempio, alcol polivinilico 17-99 significa che il grado di polimerizzazione è 1700 e il grado di alcolisi è 99%. Generalmente, il grado di polimerizzazione aumenta, la viscosità della soluzione acquosa aumenta e la forza e la resistenza ai solventi dopo la formazione del film aumentano, ma diminuiscono la solubilità in acqua e l'allungamento dopo la formazione del film.
La viscosità della soluzione acquosa di PVA 17-88 aumenta gradualmente con il tempo a temperatura ambiente. Tuttavia, la viscosità alla concentrazione dell'8% è assolutamente stabile, indipendentemente dal tempo. Il fenomeno speciale dell'alcool polivinilico ha buone proprietà filmogene ed è estremamente scomodo per molti gas, ad eccezione del vapore acqueo e dell'ammoniaca. Buona resistenza alla luce, non influenzato dalla luce. Può bruciare quando c'è un fuoco aperto e ha un odore speciale. Quando la soluzione acquosa viene conservata, talvolta diventa tossica. Non tossico, non irritante per la pelle umana. Utilizzato come stabilizzante dell'emulsione per la polimerizzazione in emulsione di polivinilacetato. Utilizzato nella produzione di adesivi idrosolubili. Utilizzato come modificatore degli adesivi per amido. Può essere utilizzato anche per preparare adesivi fotosensibili e sigillanti resistenti ai solventi benzenici. Utilizzato anche come agente distaccante, disperdente, ecc. Conservare in un magazzino fresco e asciutto. Resistente all'umidità e ignifugo.
L'alcol polivinilico 17-92 è abbreviato come PVAl 7-92, particelle bianche o polvere. Facilmente solubile in acqua, la temperatura di dissoluzione è di 75 - 80 gradi. Le altre proprietà sono sostanzialmente le stesse del PVA17-88. Utilizzato come stabilizzante dell'emulsione per la polimerizzazione in emulsione. Utilizzato nella produzione di adesivi idrosolubili. Conservato in un magazzino fresco e asciutto, fuoco e umidità.
L'alcol polivinilico {{0}} è anche chiamato resina di collatura (resina di collatura), abbreviata in PVAl7-99. Polvere o fiocco solido bianco o giallo chiaro. La temperatura di transizione vetrosa è di 85 gradi e il valore di saponificazione è 3 - 12mgKOH / g. È solubile in acqua calda a 90 - 95 gradi, quasi insolubile in acqua fredda. Una soluzione acquosa con una concentrazione superiore all'10% gelifica a temperatura ambiente per congelare e si diluisce a temperature elevate per ripristinare la fluidità. Per stabilizzare la viscosità, è possibile aggiungere alla soluzione una quantità appropriata di tiocianato di sodio, tiocianato di calcio, fenolo, butanolo e altri stabilizzanti della viscosità. La soluzione PvAl7-99 è più sensibile al gel causato dalla sabbia rispetto a PvAl7, 88. Lo 0,1% di borace della massa della soluzione gelificherà la soluzione acquosa al 5% di PVAl7-99 e causerà la stessa concentrazione di PVA 17-88 soluzione acquosa gel La quantità di borace è dell'1%. Per soluzioni acquose di alcol polivinilico con la stessa concentrazione e lo stesso grado di alcolisi, è più probabile che il borace gelifichi rispetto all'acido borico. Il PVAl7-99 è più resistente ai solventi come benzene, idrocarburi clorurati, esteri, chetoni, eteri, idrocarburi, ecc. rispetto al PVAl7-88. Cambierà gradualmente colore se riscaldato a una temperatura superiore a 100 gradi. Cambierà colore rapidamente quando sopra i 150 gradi e si decomporrà quando sopra i 200 gradi. La proprietà di scolorimento dell'alcol polivinilico quando riscaldato può essere soppressa aggiungendo dallo 0,5% al 3% di acido borico. Ha una buona resistenza alla luce e non viene influenzato dalla luce. Ha reattività chimica come esterificazione, eterificazione e acetalizzazione di polioli a catena lunga. Il fuoco aperto brucerà con un odore speciale. Non tossico, non irritante per la pelle umana.
L'alcol polivinilico 17-99B viene utilizzato principalmente per produrre polivinilbutirrale ad alta viscosità. Ampiamente usato come disperdente per i materiali di collatura. Altri tipi di 17-99 vengono utilizzati come stabilizzanti di emulsione per la polimerizzazione in emulsione di polivinilacetato, ma l'effetto non è buono come quello di 17-88. Generalmente, 17-99 è mescolato con 17-88. 17-99 viene utilizzato per produrre soluzioni acquose di polivinile formale (principalmente colla da costruzione L07). 17-99 viene utilizzato anche per preparare un sigillante resistente ai solventi benzene. Conservare in un magazzino fresco e asciutto, protetto dall'umidità e dal fuoco.
Effetti tossici
Non tossico, non irritante per la pelle, non provoca allergie cutanee, ma la polvere ha un effetto irritante sugli occhi.
metodo di produzione
Il percorso di produzione dell'alcol polivinilico è suddiviso in base alle materie prime, esistono due tipi di metodo dell'etilene e metodo dell'acetilene
Il percorso di produzione dell'alcol polivinilico è suddiviso in base alle materie prime, esistono due tipi di metodo dell'etilene e metodo dell'acetilene.
1. Sintesi diretta dell'etilene
Il metodo di sintesi diretta dell'etilene da cracking del petrolio è stato sviluppato con successo per la prima volta dalla Japan Kuraray Co., Ltd. (ex Kurashiki Rayon Co., Ltd.) e utilizzato nella produzione industriale. Attualmente, il processo di produzione del PVA nel mondo è dominato dal metodo dell’etilene e la sua quantità rappresenta il 72% della capacità produttiva totale. Gli Stati Uniti hanno completato la conversione del metodo dell'acetilene in quello dell'etilene. Anche il metodo dell'etilene del Giappone rappresenta oltre il 70%, mentre solo due delle aziende manifatturiere cinesi utilizzano metodi dell'etilene.
Il processo tecnologico comprende: ottenimento di etilene e sintesi, rettifica, polimerizzazione, polivinilacetato (PVAc), alcolisi di vinilacetato (VAc), recupero di acido acetico e metanolo.
Caratteristiche del processo dell'etilene del petrolio: la scala di produzione è più ampia del processo dell'acetilene, la qualità del prodotto è buona, l'attrezzatura è facile da mantenere, gestire e pulire, il tasso di utilizzo del calore è elevato, il risparmio energetico è evidente e il costo di produzione è 30% in meno rispetto al processo con acetilene.
2. Metodo di sintesi diretta dell'acetilene da cracking del gas naturale
Il metodo di sintesi dell'acetilene può essere suddiviso in metodo di sintesi dell'acetilene al carburo di calcio e metodo di sintesi dell'acetilene con cracking del gas naturale in base a diverse fonti di materie prime.
1. Metodo di sintesi dell'acetilene al carburo di calcio
Metodo di sintesi dell'acetilene al carburo di calcio, la prima produzione industrializzata.
Caratteristiche del metodo dell'acetilene al carburo di calcio: funzionamento semplice, resa elevata e facile separazione dei sottoprodotti. Pertanto, ci sono ancora 10 fabbriche in Cina che utilizzano ancora questo metodo di produzione e la maggior parte di esse utilizza il metodo ad alto contenuto di alcali per la produzione. Tuttavia, a causa dell’elevato consumo energetico, della bassa qualità e degli alti costi di questo processo, anche l’inquinamento dell’ambiente causato dalle impurità prodotte nel processo di produzione è più grave. Il costo è superiore al PVA 800-1000 yuan / t prodotto con altri due metodi, che mancano di competitività sul mercato e stanno gradualmente eliminando il processo. I paesi esteri avanzati hanno tutti utilizzato processi di produzione a basso contenuto di alcali già negli anni ’70.
2. Acetilene da cracking di gas naturale
Metodo di sintesi diretta dell'acetilene Nelle aree ricche di gas naturale, carbone ed elettricità, il metodo dell'acetilene con gas naturale ha ancora vitalità. Paesi come l’Europa e la Corea del Nord dominano il metodo dell’acetilene con gas naturale e la Cina ha un impianto di produzione che utilizza questo metodo.
Il metodo Borden con acetilene come gas naturale come materia prima non solo dispone di una tecnologia matura, ma produce anche acetilene che è vantaggioso per un utilizzo completo. Il costo di produzione di VAc è inferiore del 50-70% rispetto al metodo con carburo di calcio e acetilene. Ma gli investimenti nell’acetilene nel gas naturale e le difficoltà tecniche sono maggiori.
Il metodo dell'etilene, il metodo del gas naturale e il metodo dell'acetilene presentano vantaggi e svantaggi. Le modalità e le caratteristiche del processo sono riportate nella tabella seguente:
Percorso della materia prima Petrolio etilene Gas naturale acetilene Carburo acetilene
Metodo di reazione
Metodo della fase gassosa a letto fisso Metodo della fase gassosa a letto fisso Metodo della fase gassosa a letto bollente
Condizioni di processo
Temperatura/gradi 150 - 200 170 - 210 170 - 210
Pressione / MPa 0.49 - 0.98 Pressione normale Pressione normale
Velocità / L · h-1 2040 - 2100 250 - 280 110 - 150
Rapporto materia prima (rapporto molare) Etilene: acido acetico: ossigeno=9: 4: 1,5 C2H2: HAc=1: 7 ± 1 C2H2: Hac=1: 3 ± 1
Composizione del catalizzatore Palladio, metallo nobile oro Zn (Ac) 2 / carbone attivo Zn (Ac) 2 / carbone attivo
Durata del catalizzatore 5 - 6 mesi 3 mesi 5 - 6 mesi
Effetto tecnico
Tasso di conversione unidirezionale,% 15 - 20 60 - 70 30 - 35
Resa spazio-temporale / t · (m3 · d) -1 6 - 8 2.0 - 2.5 1.0 - 1.3
Vantaggi Meno sottoprodotti, apparecchiature meno corrosive, elevata attività del catalizzatore, buona qualità del prodotto, buon utilizzo dell'energia termica, catalizzatore economico e facile, meno reazioni collaterali, tecnologia matura, minori investimenti, facile disponibilità del catalizzatore
Svantaggi Catalizzatore prezioso Costo elevato dell'acetilene Costo elevato dell'acetilene
Lo scopo principale
L'alcol polivinilico è ampiamente utilizzato. Può essere utilizzato come stabilizzante di emulsione e stabilizzante di dispersione nelle reazioni di polimerizzazione. Può sostituire l'amido e la colla ossea come adesivi. È ampiamente utilizzato nella fabbricazione della carta, nella lavorazione delle fibre, nella lavorazione del legno, nella medicina, nella pelletteria, nell'edilizia, nel vetro, nell'imballaggio e in molti altri settori. Ad esempio: nella lavorazione delle fibre può essere utilizzato come imbozzimatore, finissaggio dei tessuti (vedi additivi tessili), ecc.; come adesivo pigmentato nella lavorazione della carta per il rivestimento superficiale della carta, come colla per l'applicazione superficiale della carta Colla; utilizzato in medicina per adesivi farmaceutici, sospensioni, materiali di rivestimento, basi per unguenti e persino come sostituto del plasma.
Alcool polivinilico medico
È un prodotto di idrolisi dell'acetato di polivinile. È una polvere bianca contenente una grande quantità di gruppi idrossilici ed è solubile in acqua. Ha buona biocompatibilità e proprietà anticoagulanti. L'idrogel reticolato irradiato con luce ultravioletta viene utilizzato per iniettare e riempire la cavità vitrea dell'occhio. L'idrogel cristallino può essere utilizzato come materiale per cartilagine artificiale e può anche essere utilizzato come fibra emostatica, pellicola contraccettiva e pellicola per gli occhi.
Resina di alcol polivinilico
I prodotti della serie in resina di alcol polivinilico sono solidi bianchi e l'aspetto è diviso in tre tipi: flocculante, granulare e polveroso; non tossico, inodore e privo di inquinamento e può essere sciolto in acqua a 80-90 gradi. La sua soluzione acquosa presenta buone proprietà adesive e filmogene; è resistente alla maggior parte dei solventi organici come oli, lubrificanti e idrocarburi; ha proprietà chimiche come esterificazione, eterificazione e acetalizzazione di polioli a catena lunga.
Metodo di preparazione: Si ottiene mediante saponificazione dell'acetato di vinile.
Usi: utilizzato principalmente per l'imbozzimatura, agenti di finissaggio tessile, materie prime in fibra di vinile nell'industria tessile; 107 adesivi, rivestimenti per pareti interne ed esterne, adesivi nel settore dell'edilizia e della decorazione; utilizzato come emulsionante di polimerizzazione, disperdente e polivinilico formale nell'industria chimica, resine acetaliche e butirrali; utilizzati come adesivi per carta nell'industria della carta; utilizzato come ammendanti del terreno, sinergizzanti di adesione dei pesticidi e film di alcol polivinilico in agricoltura; utilizzato anche nei cosmetici quotidiani e negli agenti di tempra ad alta frequenza e in altri aspetti.
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