Polyvinylalcohol, ook bekend als PVOH, PVA, of PVAL, is een synthetisch polymeer dat oplosbaar is in water. Het is effectief bij filmvorming, emulgeert en heeft een kleefkracht. Het heeft geen geur en is niet giftig, en is bestand tegen vet, oliën en oplosmiddelen. Het is buigzaam maar sterk, flexibel, en functioneert als een hoge zuurstof- en aromabarrière.
Structuur van polyvinyl alcohol | Bron: Google Images
Terwijl andere vinylpolymeren worden bereid door polymerisatie van het overeenkomstige monomeer, ondergaat PVA een gedeeltelijke of volledige hydrolyse van polyvinylacetaat om de acetaatgroepen te verwijderen. Om te zorgen voor smering en bindende werking om de vezels te beschermen en te helpen bij het hanteren, is sizing een verwerkingsmechanisme dat wordt toegepast op rovings en garens.
299 en 399 organische sizing, die is samengesteld uit PVA en additieven zoals weekmakers, smeermiddelen, enz. De belangrijkste grondstof om PVA te maken is het vinylacetaatmonomeer. Het monomeer wordt vervaardigd door polymerisatie van vinylacetaat. Vervolgens ondergaat het een gedeeltelijke hydrolyse, die bestaat uit de gedeeltelijke vervanging van de estergroep in vinylacetaat door de hydroxylgroep, voltooid in aanwezigheid van het waterige natriumhydroxide. Na de geleidelijke toevoeging van het waterige verzepingsmiddel wordt de PVA neergeslagen, gewassen en gedroogd.
Het maken van Polyvinylalcohol
Er zijn twee manieren waarop de 4% waterige oplossing van Polyvinylalcohol (PVA) kan worden gemaakt. De eerste maakt gebruik van een conventionele verwarmingsmethode, de tweede van de microgolfverwarmingsmethode. Deze laatste methode is gemakkelijker uit te voeren en neemt minder tijd in beslag. Zodra de 4% PVA-oplossing is gemaakt, kan zij tussen 6 en 8 weken worden gebruikt. Over het algemeen is het raadzaam deze oplossing te koelen, wat de groei van bacteriën bevordert.
Bij het maken van de polyvinylalcohol-oplossing wordt aanbevolen leidingwater te gebruiken, omdat bacteriën sneller groeien in PVA-houdend gedestilleerd water.
Door amorfe PVA-films boven 85°C, de glasovergangstemperatuur, te gloeien, werden semi-kristallijne PVA-films bereid. Hierdoor konden macromoleculen kristallieten vormen, waardoor de films werden gestabiliseerd en een chemisch cross-linked gedrag werd geïnduceerd.
Een vorm van PVA | Image source: India Mart
Toepassingen van polyvinylalcohol
Polyvinylalcohol wordt op grote schaal gebruikt om textielgaren en papier te versterken, met name om dit laatste beter bestand te maken tegen oliën en vetten. Het wordt ook gebruikt in de zoetwatersportvisserij. PVA wordt toegevoegd aan zakjes die met oliehoudend of droog visaas worden gevuld en aan de haak worden bevestigd. Aangezien PVA oplosbaar is in water, breekt het zakje af wanneer het op de waterbodem terechtkomt, waardoor het haakaas omringd wordt door korrels en gemalen aas. Dit trekt vissen aan naar het haakaas, hoewel de PVA er wel voor zorgt dat het plastic oplost in water.
PVA kan ook worden gebruikt als coating voor voedingssupplementen en levert geen gezondheidsrisico’s op omdat het niet giftig is. Een van de belangrijkste industriële toepassingen van PVA is voor voedselverpakking, goed voor 31,4 procent van het wereldwijde aandeel in 2016. Om vochtvorming uit voedingsmiddelen tegen te gaan, wordt PVA-folie zo gemaakt dat ze dun en waterbestendig is. Zijn crosslinking dichtheid en weerstand tegen vocht zijn extra voordelen voor zijn bruikbaarheid op dit gebied.
Polyvinylalcohol is een hars, een natuurlijke of synthetische organische verbinding gemaakt van niet-kristallijne of viskeuze stof. Daarom wordt het vaak gebruikt als uitgangspunt voor de aanmaak van andere harsen zoals polyvinylbutyral (PVB) of polyvinylformal (PVF). PVB heeft een kleefkracht en is een waterbestendige kunststoffilm, die vaak wordt gebruikt om veiligheidsglas voor voertuigen te lamineren. PVF wordt gewoonlijk gebruikt om draden te isoleren.
Het is ook interessant op te merken dat in een andere groeiende markt, de farmaceutische markt, het gebruik van polyvinylalcohol voor de coating van medicinale tabletten vrij prominent is. De verschillende chemische eigenschappen ervan hebben het voordeel van het gebruik ervan in gezondheidstoepassingen, en met name in de farmacie, aangetoond. Uitgebreide experimenten en farmaceutisch gebruik van PVA/PVOH zijn echter beperkt als gevolg van regelgeving inzake voedsel en geneesmiddelen.
Globale markt voor polyvinylalcohol
In de loop van de afgelopen jaren heeft de markt voor biologisch afbreekbare polymeren in de Verenigde Staten een reeks compilaties en transformaties doorgemaakt. In 2016 was de markt voor polyvinylalcohol goed voor naar schatting 172,8 kiloton materiaal. Als gevolg van strengere regelgeving met betrekking tot verwijdering en de afnemende beschikbaarheid van stortplaatsen, is er een grotere vraag naar duurzaam verpakte versies van het product. Met de komst van nieuwe technologie rond hernieuwbare natuurlijke polymeren is polyvinylalcohol zeer lucratief geworden door zijn biologisch afbreekbare kwaliteit, onder bepaalde microbiële omstandigheden.
Wereldwijde polyvinylalcohol marktvolume per regio in 2016 (in procenten)
Image bron: Grand View Research
Verder is PVA, gezien zijn gevarieerde toepassing en bruikbaarheid, in trek in diverse industriële markten zoals textiel, coatings, papier, keramiek, en hout. Aangezien polyvinylalcohol bestaat uit ethanol en oplosbaar is in water, terwijl het resistent is tegen vetten en oliën, is het een uniek polymeer, met weinig capabele vervangers.
Op dit moment zijn Asia Pacific, Noord-Amerika en Europa de grootste spelers op de polyvinylalcoholmarkt. Regionaal gezien rapporteerde Asia Pacific een geschatte 580,3 kiloton PVA in 2016, met een samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 5,5 procent van 2017 tot 2025.
Enkele opmerkelijke bedrijven en belangrijke spelers op de markt zijn Nippon Synthetic Chemical Industry Co, Eastman Chemical Company, E.I du Pont de Nemours and Company, Sekisui Chemical Co. Ltd., Kuraray Co. Ltd, Anhui Wanwei Group Co., Ltd, en Sinopec Sichuan Vinylon. Deze bedrijven zijn erin geslaagd zich te concentreren op innovatieve productontwikkeling, partnering en acquisitie met belangrijke spelers om hun concurrentievoordeel te versterken.
Ook, bekijk alle NCERT oplossingen voor klas 8.