Alkohol poliwinylowy, znany również jako PVOH, PVA lub PVAL, jest syntetycznym polimerem rozpuszczalnym w wodzie. Jest skuteczny w tworzeniu folii, emulgowaniu i ma właściwości klejące. Nie ma zapachu i nie jest toksyczny, jest odporny na smary, oleje i rozpuszczalniki. Jest ciągliwy, ale mocny, elastyczny i funkcjonuje jako wysoka bariera dla tlenu i aromatów.
Struktura alkoholu poliwinylowego | Źródło: Google Images
Podczas gdy inne polimery winylowe są przygotowywane poprzez polimeryzację odpowiadającego mu monomeru, PVA poddawany jest częściowej lub całkowitej hydrolizie polioctanu winylu w celu usunięcia grup octanowych. Aby zapewnić smarowność i działanie wiążące w celu ochrony włókien i ułatwienia obróbki, zaklejanie jest mechanizmem przetwarzania stosowanym do niedoprzędów i przędzy.
299 i 399 organiczne zaklejanie, które składa się z PVA i dodatków, takich jak plastyfikatory, smary itp. Kluczowym surowcem do produkcji PVA jest monomer octanu winylu. Monomer ten jest wytwarzany w procesie polimeryzacji octanu winylu. Następnie przechodzi on częściową hydrolizę, polegającą na częściowym zastąpieniu grupy estrowej w octanie winylu grupą hydroksylową, zakończoną w obecności wodnego wodorotlenku sodu. Po stopniowym dodaniu wodnego środka zmydlającego, PVA jest wytrącany, przemywany i suszony.
Tworzenie alkoholu poliwinylowego
Są dwa sposoby, w jakie można wytworzyć 4% wodny roztwór alkoholu poliwinylowego (PVA). Pierwszy z nich wykorzystuje konwencjonalną metodę ogrzewania, a drugi metodę ogrzewania mikrofalowego. Ta druga metoda jest łatwiejsza do przeprowadzenia i mniej czasochłonna. Po sporządzeniu 4% roztworu PVA, jego trwałość może wynosić od 6 do 8 tygodni. Generalnie zaleca się przechowywanie tego roztworu w lodówce, co sprzyja rozwojowi bakterii.
Przy sporządzaniu roztworu alkoholu poliwinylowego zaleca się stosowanie wody z kranu, ponieważ bakterie rosną szybciej w wodzie destylowanej zawierającej PVA.
Poprzez wyżarzanie amorficznych filmów PVA powyżej 85°C, temperatury zeszklenia, przygotowano półkrystaliczne filmy PVA. Pozwoliło to makrocząsteczkom na tworzenie krystalitów, stabilizując filmy i indukując chemicznie usieciowane zachowanie.
Jedna z form PVA | Image source: India Mart
Zastosowanie alkoholu poliwinylowego
Alkohol poliwinylowy jest szeroko stosowany do wzmacniania przędzy tekstylnej i papierów, szczególnie w celu uczynienia tych ostatnich bardziej odpornymi na oleje i smary. Stosuje się go również w wędkarstwie sportowym słodkowodnym. PVA dodaje się do worków, które wypełnia się olejową lub suchą przynętą wędkarską i zakłada na haczyk. Ponieważ PVA jest rozpuszczalny w wodzie, kiedy worek ląduje na dnie wody, rozpada się, pozostawiając przynętę haczykową otoczoną granulatem i zanętą. To przyciąga ryby do przynęty haczykowej, chociaż PVA powoduje, że plastik rozpuszcza się w wodzie.
PVA może być również stosowany jako środek powlekający w suplementach diety i nie stanowi żadnego zagrożenia dla zdrowia, ponieważ nie jest trujący. Jednym z wiodących zastosowań przemysłowych PVA jest pakowanie żywności, stanowiące 31,4 procent globalnego udziału w 2016 roku. Aby walczyć z tworzeniem się wilgoci z produktów spożywczych, folia PVA jest tworzona tak, aby była cienka i odporna na wodę. Jej gęstość sieciowania i odporność na wilgoć są dodatkowymi korzyściami dla jej użyteczności w tym obszarze.
Alkohol poliwinylowy jest żywicą, naturalnym lub syntetycznym związkiem organicznym wykonanym z substancji niekrystalicznej lub lepkiej. Z tego powodu jest często wykorzystywany jako punkt wyjścia do tworzenia innych żywic, takich jak poliwinylobutyral (PVB) lub poliwinylomoulder (PVF). PVB ma właściwości klejące i jest odporną na wodę folią z tworzywa sztucznego, która jest często używana do laminowania szyb samochodowych. PVF jest powszechnie stosowany do izolowania przewodów.
Interesujące jest również to, że na innym rozwijającym się rynku, rynku farmaceutycznym, zastosowanie alkoholu poliwinylowego do powlekania tabletek leczniczych jest dość znaczące. Jego różne właściwości chemiczne wykazały korzyści z jego zastosowania w aplikacjach zdrowotnych, a w szczególności w farmacji. Jednak szerokie eksperymenty i farmaceutyczne zastosowanie PVA/PVOH zostało ograniczone ze względu na regulacje dotyczące żywności i leków.
Globalny rynek alkoholu poliwinylowego
W ciągu ostatnich kilku lat rynek polimerów biodegradowalnych przeszedł w Stanach Zjednoczonych przez szereg kompilacji i transformacji. W 2016 roku rynek alkoholu poliwinylowego był na szacunkowym poziomie 172,8 kilotonów materiału. Ze względu na bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące utylizacji i zmniejszającą się dostępność składowisk odpadów, istnieje większe zapotrzebowanie na zrównoważone pakowane wersje produktu. Wraz z pojawieniem się nowych technologii otaczających odnawialne polimery naturalne, alkohol poliwinylowy stał się wysoce lukratywnym materiałem ze względu na jego biodegradowalną jakość, w określonych warunkach mikrobiologicznych.
Wolumen światowego rynku alkoholu poliwinylowego według regionów w 2016 roku (w procentach)
Źródło obrazu: Grand View Research
Ponadto, biorąc pod uwagę jego zróżnicowane zastosowanie i użyteczność, PVA jest poszukiwany na różnych rynkach przemysłowych, takich jak tekstylia, powłoki, papier, ceramika i drewno. Ponieważ alkohol poliwinylowy składa się z etanolu i jest rozpuszczalny w wodzie, a jednocześnie jest odporny na smary i oleje, jest to unikalny polimer, z kilkoma zdolnymi substytutami.
Obecnie Azja i Pacyfik, Ameryka Północna i Europa są największymi graczami na rynku alkoholu poliwinylowego. Regionalnie, Azja i Pacyfik zgłosiły szacunkową ilość 580,3 kiloton PVA w 2016 roku, przewidując złożoną roczną stopę wzrostu (CAGR) w wysokości 5,5 procent od 2017 do 2025 roku.
Niektóre godne uwagi firmy i kluczowi gracze na rynku to 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. i Sinopec Sichuan Vinylon. Firmy te odniosły sukces dzięki skupieniu się na innowacyjnym rozwoju produktu, partnerstwie i przejęciu kluczowych graczy w celu wzmocnienia swojej przewagi konkurencyjnej.
Sprawdź również wszystkie rozwiązania NCERT dla klasy 8.
.