Химическая формула поливинилового спирта. Производство и применение поливинилового спирта

Другое 08.02.2022

Другое

Поливиниловый спирт представляет собой синтетический водорастворимый и при этом термопластичный полимер. Синтезируется данное вещество благодаря обменной реакции алкоголиза и щелочного гидролиза. Впервые поливиниловый спирт был открыт в 1924 году. Создано вещество было немецкими химиками Вольфрамом Гонелем и Вилли Германом.

Поливиниловый спирт: получение

В отличие от многих виниловых полимеров, данное вещество образуется не в результате полимеризации соответствующих компонентов. Мономер этого продукта встречается только в виде таутомерной формы ацетальдегидов. Поливиниловый спирт получают путем полного или же частичного гидролиза такого вещества, как поливинилацетат. Этот способ позволяет удалить из конечного спирта этилацетатовые группы.

Что касается промышленного производства поливинилового продукта, то здесь существует несколько способов. В данном случае происходит омыление вещества в спиртовой среде или же в водной в присутствии оснований и кислоты.

Под руководством А. А. Кузнецова в 2002 году был разработан более эффективный способ получение продукта. В данном случае его изготавливали безгелевым методом. Этот способ обладает множеством преимуществ по сравнению с предыдущими. Прежде всего следует выделить относительно низкую стоимость, кратковременный синтез и высокую производительность.

Какими свойствами обладает вещество

Поливиниловый спирт широко применяется во многих областях. Объяснить это можно его основными свойствами. Это вещество обладает склеивающими, эмульгирующими и пленкообразующими свойствами.

Помимо этого, ПВС (поливиниловый спирт) прекрасно переносит воздействие растворителей, жиров и масел. Вещество не обладает запахом и совершенно нетоксично. Полимер обладает высокой прочностью при растяжении и гибкостью. Стоит отметить, что в составе поливинилового спирта очень много кислорода.

Однако стоит учесть, что данные свойства продукта напрямую зависят от некоторых факторов, среди которых влажность. При повышении данного показателя вещество начинает впитывать воду. Она же действует на полимер как пластификатор. В результате этого поливиниловый спирт теряет свою прочность. В некоторых случаях вещество полностью распадается, а затем растворяется в воде.

Основные свойства

Что же это за вещество - поливиниловый спирт? Применение его достаточно широко. Итак, что нужно знать о продукте:

Молекулярная формула - С 2 Н 4 О х.
Температура, при которой вещество закипает: 228°С.
Плотность - 1,19 - 1,31 г/см 3 .
Температура, при которой вещество плавится - 200°С.

Применение вещества для получения полимеров

Чаще всего поливиниловый спирт используют для получения прочих полимеров, например:

Ацеталь поливиниловый. Данное вещество образуется в результате взаимодействия поливинилового спирта с альдегидами.
Нитрат поливиниловый представляет собой эфир из поливинилового спирта и азотной кислоты.

В качестве чего используют и где

Благодаря своим свойствам поливиниловый спирт используют в качестве модификатора и загустителя в составе поливинилацетатных клеев. В Китае данное вещество применяют как стабилизатор эмульсионной полимеризации, а также как защитный коллоид в процессе изготовления поливинилацетатных дисперсий.

Зачастую продукт используют и в текстильной промышленности. В Северной Корее и в Японии поливиниловый спирт получил широкое распространение при производстве волокон.

В каких отраслях вещество применяется

Поливиниловый спирт уже давно применяется в совершенно разных сферах и отраслях. Из него изготавливаются:

Покрытие бумажное для лайнеров.
Барьерный слой в полиэтилентерефталатовых емкостях для диоксида углеродов.
Водорастворимая пленка для производства стиральных порошков в специальных капсулах.
Смазка для твердых контактных линз, он же добавляется в капли для глаз.
Фиксатор, необходимый для сбора образцов.
Волокна для армирующих элементов в бетонном растворе.
Агент эмболизации при проведении медицинских процедур.
Адгезионное вещество и сгуститель при производстве всевозможных шампуней, а также латекса.
Эмульгатор во многих отраслях пищевой промышленности.
Эмболизирующий агент при лечении онкологических заболеваний без хирургического вмешательства.

Медицинская и пищевая промышленность

Поливиниловый спирт представляет собой физиологически нейтральное вещество. Именно поэтому его часто используют не только в медицинской, но и пищевой промышленности. Как правило, этот продукт используют как глазирующую, влагоудерживающую и пленкообразующую добавку. Ей было присвоено международное название - Е1203.

Благодаря поливиниловому спирту, после всевозможных обработок в продуктах удается сохранить влагу в нужном количестве. Стоит отметить, что добавку Е1203 часто используют для изготовления глазури, которой покрываются многие морепродукты.

Химическая формула поливинилового спирта - (C2H4O)x, где x - отвечает за степень полимеризации. Это вещество представлено в виде белого или светло-кремового порошка.

Поливиниловый спирт не имеет специфического запах и вкуса. Его считают термопластичным полимером, поэтому он хорошо растворяется в различных жидкостях: глицерине, воде, мочевине, диметилформальдегиде. Закипает ПВС при температуре 228°C, но начинает плавиться уже при 200°C.

На поливиниловый спирт не действуют агрессивные вещества:

. масла,
. бензин,
. растворы щелочей,
. керосин и т.д.

Кроме того, это вещество не выделяет токсинов. В своем составе этот порошок всегда содержит около 5% воды. Такой компонент делает спирт более пластичным. Также для повышения пластифицирующих свойств в состав поливинилового спирта добавляют:

. глицерин,
. бутиленгликоль,
. фосфорную кислоту.

В промышленных масштабах этот порошок получают в результате полимераналогичных реакций. В них берут участие как простые, так и сложные соединения поливиниловых эфиров. На практике этот процесс происходит за счет омыления поливинилацетата в спиртовой среде. Также ПВА может вступать в реакции с основаниями и кислотами, которые находятся в воде.

Существует несколько марок поливинилового спирта, они разделяются на: полностью гидролизованные и частично гидролизованные. Одной из самых востребованных марок в текстильной промышленности считается 16 марка. Поливиниловый спирт 16 имеет белый цвет, производиться в виде гранул. Его используют во время обработки тканей и кожи.

Свойства ПВС

Свойства поливинилхлорида достаточно разнообразные, так как на него сильно может влиять влажность воздуха. При повышенной влажности он начинает терять плотность. При нормальных климатических показателях это вещество имеет высокую эластичность и прочность. Этот спирт способен придавать сырью склеивающие свойства.

ПВС обладает также пленкообразующими свойствами, но при этом, он не способен к растворению в кислотах, щелочах и растворителях. Если на сухой порошок ПВС попадет вода, то этот материал полностью в ней раствориться.

Клей на основе поливинилового спирта отличается высокой плотность и вязкостью. Его применяют в процессе производства тары, пошива одежды. Он устойчив к бензину, маслам и кислотам.

Применение ПВС

Этот порошок участвует в процессе изготовления других полимерных соединений. С его помощью получают:

. поливиниловый нитрат,
. поливиниловый ацеталь,
. поливинилацетатные дисперсии.

В странах Азии ПВС участвует в производстве текстильных волокон и тканей. Если рассматривать этот материал с точки зрения универсальности, то он применяется практически во всех сферах человеческой деятельности.

В сфере аграрного хозяйства его добавляют в составы к синтетическим удобрениям, они качественно улучшают состав почвы.

В металлургической сфере ПВС применяют для закалки стального металла.

Поливиниловый спирт является незаменимым компонентом в процессе производства строительных материалов. Он помогает защищать покрытие многих материалов.

Этот материал можно найти в составах парфюмерной и косметической продукции.

Раствор поливинилового спирта в составе клея, помогает склеивать различные ткани, кожу, бумагу и прочие материалы. С его помощью приклеивают бирки и этикетки.

В западных странах это вещество нашло свое применение даже в сфере живописи. С его помощью производят консервацию образотворческих старинных экспонатов.
Производство поливинилового спирта помогает медикам производить переливание крови, делать фиксацию при сборе образцов.

Низкомолекулярный ПВС применяют в процессе производства продуктов питания. Его вводят в составы продуктов в качестве глазирующего агента. Им обрабатывают рыбу, морепродукты, колбасные изделия.

Также стоит отметить, что данный порошок вводят в составы:

. глазных капель,
. смывок для контактных линз,
. строительной арматуры,
. упаковочных водорастворимых материалов,
. шампуней, гелей и бальзамов.

Некоторые интернет-ресурсы утверждают, что раньше поливиниловый спирт можно было найти в любой аптеке. На данный момент этот полимер запрещено использовать в пищевой отрасли на территории Российской Федерации. В мире могут маркировать в качестве пищевой добавки Е1203.

Производители и стоимость

Главными мировыми производителями поливинилового спирта считаются страны:

. Китай,
. Корея,
. США.
. Япония,
. Испания.

В Российской Федерации этот материал производят компании:

. ООО ОдиХим,
. ООО ВитаХим,
. ООО Экономкемикал,
. ООО Статус.

Средняя цена на поливиниловый спирт составляет 2,5-3,5$. Фасовка ПВС производиться в мешки, массой от 20 кг. Хранить данный материал необходимо в сухих и хорошо вентилируемых помещениях. Температура воздуха должна быть комнатной.

На складах с ПВС категорически запрещена повышенная влажность воздуха. Складировать поливиниловый спирт можно штабельным способом. Если будут выдержаны все требования по хранению этого материала, то он может сохранять свои свойства неограниченно долго.

Поливиниловый спирт является искусственным полимером, который легко растворяется в воде. Он был получен 1924 году двумя учеными-химиками - Гонелем и Германом - при помощи реакции омыления.

Физические свойства

Поливиниловый спирт - это порошок белого цвета, обладающий способностью образовывать пленку. Этот полимер очень прочный и гибкий, но так как эти качества зависят от влажности (он абсорбирует жидкость), то прочность на разрыв уменьшается, и при определенной степени влажности появляется большая пластичность. Он обладает гигроскопическими свойствами, легко растворяется (в основном в воде). В органических растворителях, таких как жиры и масла, он не способен растворяться. При использовании данное вещество не оказывает токсического воздействия, а значит, может считаться безвредным.

Получение спирта

Поливиниловый спирт или ПВС получают из поливинилацетата путем гидролиза или алкоголиза и производят в виде гранул или порошка. При получении ПВС используются разнообразные технологические методы, от простых до довольно сложных и трудоемких.

Поливиниловый спирт - применение

ПВС сегодня используется достаточно широко. Он может играть роль загустителя при изготовлении клея и шампуней, с его помощью производят латексный материал. Его с успехом используют реставраторы для восстановления художественных полотен. Благодаря своей гигроскопичности, он нашел широкое применение в создании гигиенических средств. Всевозможные памперсы, тампоны и прокладки изготовляются при помощи ПВС. Не забыли поливиниловый спирт и производители пищевых продуктов. Он применяется как эмульгатор при изготовлении майонезов, соусов, кетчупов и прочих продуктов питания, а также используется как кондитерских изделий.

Современная медицина тоже взяла на вооружение некоторые свойства ПВС. Его используют при производстве некоторых медикаментов, подвергнув перед этим тщательной очистке от примесей. Офтальмологи применяют спирт поливиниловый для приготовления и в качестве смазки для контактных линз. Даже врачи-онкологи нашли применение ПВС при лечении онкологических заболеваний. В частности, он необходим для выполнения нехирургической процедуры эмболизации. И это далеко не весь спектр применения поливинилового спирта в медицине.

В текстильной промышленности ПВС используется для снятия а в бумажной - для Кроме этого, он является незаменимым компонентом в производстве целлюлозы. Спирт поливиниловый необходим строителям и металлургам, кожевникам и производителям лакокрасочной продукции. Все комбинаты, производящие искусственные волокна, используют для их изготовления ПВС, который придает им прочность с помощью процесса шлихтования нитей.

Даже такая наука как микробиология стала использовать ПВС в процессе и клеток. Поливиниловый спирт применение нашел и в полиграфии, в частности, в шелкографии. В данной сфере его используют в качестве полимерного слоя для копировального процесса. Его можно применять и как упаковочный или защитный материал на производстве для покрытия деталей, благодаря тому, что слой из ПВС легко удаляется.

Предприятия, изготавливающие и применяющие пресс-формы, также используют с успехом этот полимер. Сегодня ПВС находит все большее распространение в народном хозяйстве. Он доступен по цене, легко транспортируется (как правило, в полиэтиленовых пакетах, упакованных в бумажные мешки) в закрытом транспорте во избежание намокания. Так как поливиниловый спирт огнеопасен, необходимо соблюдать при его хранении и погрузке-разгрузке.

Поливиниловым спиртом называется синтетический искусственный термопластичный полимер, растворимый в воде. Синтезом соединения является реакция обмена алкоголиза или щелочного гидролиза.

Впервые полимер был получен химиками Гонелем и Германом в 1924 году путем реакции омыления раствора поливинилового эфира гидроксидом калия. На сегодняшний день синтез поливинилового спирта осуществляется через полимераналогичные превращения с применением как исходного материала сложных и простых поливиниловых эфиров. Основные методы получения – это разнообразные вариации омыления в водной или спиртовой среде с присутствием кислот и оснований.

В 2002 году в Москве под руководством Кузнецова был открыт безгелевый метод получения спирта, который обладает рядом преимуществ по сравнению с иными методами, такими как высокая производительность, низкая стоимость, кратковременный синтез.

Одним из свойств поливинилового спирта является стабильность в отношении жиров, масел, органических растворителей. Также полимер считается отличными адгезионным, эмульгирующим и пленкообразующим агентом. Следующим свойством является высокая степень прочности на разрыв и гибкость, которые зависят от уровня влажности воздуха. Вода на соединение оказывает воздействие как пластификатор. При условии высокой влажности спирт теряет уровень прочности на разрыв, однако растет его эластичность.

Области применения

Поливиниловый спирт выступает в качестве сырья с целью изготовления иных полимеров:

поливинилового ацеталя – получается через взаимодействие альдегидов и спирта;
поливинилового нитрата – эфир спирта и азотной кислоты.

Свое применение средство нашло как модификатор и загуститель в поливинилацетатных клеях. На территории Китая соединение используется как защитный коллоид с целью производства поливинилацетатных дисперсий, а также как стабилизатор эмульсионной полимеризации. В сфере текстильного производства полимер используется во время изготовления волокна.

Другие сферы применения:

адгезионный агент и сгуститель в клеях, шампунях, латексах;
компонент продуктов по уходу за детьми и для женщин;
выступает как барьерный слой для углекислого газа в бутылках ПЭТФ;
как эмульгатор в пищевой промышленности;
компонент для создания защитного слоя во время производства искусственных волокон;
в водорастворимых пленках во время изготовления материалов для упаковки;
в производстве поливинилбутиралей;
в микробиологии в иммобилизации энзимов и клеток;
как сурфактант для образования капсулированных наночастиц;
в растворах для контактных линз и глазных капель как лубрикант;
в бумажном покрытии для лайнеров;
как волокно для арматуры в бетонах;
как агент эмболизации в медицинских мероприятиях;
как фиксатор для сбора образцов;
как водорастворимая пленка для упаковки порошка для стирки в растворяющихся таблетках.

В пищевой промышленности полимер находит применение как глазирующий агент и компонент, обеспечивающий связывание воды. Спирт можно встретить в составе соединения для глазирования морепродуктов и рыбы, пленок и покрытий для поверхностной обработки сыров и колбас.

Влияние на человека

Как было установлено, пищевая добавка под номером Е1203 не способна оказывать неблагоприятное воздействие на человеческий организм. Вещество разрешено на территории Украины и стран Европейского Союза, однако в России запрещено.

Популярные статьи Читать больше статей

02.12.2013

Все мы много ходим в течение дня. Даже если у нас малоподвижный образ жизни, мы все равно ходим – ведь у нас н...

611291 65 Подробнее

10.10.2013

Пятьдесят лет для представительниц прекрасного пола – это своеобразный рубеж, перешагнув который каждая вторая...

453253 117 Подробнее