Álcool polivinílico
Álcool polivinílico, conhecido como PVA. Fórmula molecular: (C2H4O)n. Composto orgânico polimérico saponificado feito de acetato de polivinila. O álcool polivinílico é um pó branco, floco ou sólido floculento com uma temperatura de transição vítrea de 60 a 85 graus C. O álcool polivinílico contém muitos grupos alcoólicos, tem polaridade e pode formar ligações de hidrogênio com água, portanto pode ser dissolvido em água polar ; também pode ser dissolvido em solventes quentes contendo hidroxila, como glicerina, fenol, etc., não solúveis em metanol, benzeno, solventes orgânicos em geral, como acetona e gasolina. Utilizado principalmente na fabricação de polivinil acetal, tubos resistentes à gasolina e fibras de vinilon; também utilizados como adesivos para proteção temporária de filmes, tecidos, couro, etc., materiais de ligação, agentes de colagem para tecidos, emulsificantes e colóides protetores.
Descubra a história
O álcool polivinílico foi descoberto pela primeira vez pelos químicos alemães WOHerrmann e Dr. WWHachnel em 1924. Por poder realizar a reação química típica do poliol e por meio de tratamento insolúvel, ele desnatura e tem diferentes efeitos funcionais, resultando em uma série de materiais sintéticos são amplamente usado na produção industrial e agrícola e em aplicações médicas. O álcool polivinílico alcançou a produção industrial em 1926, e o produto alcançou a industrialização em larga escala na década de 1950. No início da década de 1980, a capacidade de produção mundial era de cerca de 640kt.
A rota de produção do álcool polivinílico é dividida de acordo com as matérias-primas, existem dois tipos de método do etileno e método do acetileno.
Propriedades físicas e químicas
Álcool polivinílico
Álcool polivinílico, conhecido como PVA
O álcool polivinílico é um polímero solúvel em água obtido pela hidrólise do acetato de polivinila sem polimerização de monômeros, abreviadamente. Floco branco, floculento ou sólido pulverulento, inodoro. As propriedades físicas do álcool polivinílico são afetadas pela estrutura química, grau de alcoólise e grau de polimerização. Existem duas estruturas químicas na molécula de álcool polivinílico, nomeadamente estrutura 1, 3 e 1, 2 etilenoglicol, mas a estrutura principal é a estrutura 1, 3 etilenoglicol, ou seja, estrutura "cabeça e cauda".
Densidade relativa do álcool polivinílico (25 graus / 4 graus) 1.27 - 10,31 (sólido), 1.02 (solução a 10%), ponto de fusão 230 graus, temperatura de transição vítrea {{9 }} grau, aquecido ao ar até Muda lentamente de cor e torna-se quebradiço acima de 100 graus. É desidratado e eterificado quando aquecido a 160-170 grau C e perde sua solubilidade. Começa a se decompor quando aquecido a 200 graus C. Além de 250 graus C, torna-se um polímero contendo ligações duplas conjugadas. Índice de refração 1.49 - 1.52, condutividade térmica 0,2w / (m · K), capacidade térmica específica 1 - 5J / (kg · K), resistividade (3.1 - 3.8 ) × 107Ω · cm. É solúvel em água e geralmente precisa ser aquecido a 65-75 graus C para dissolução completa. Insolúvel em gasolina, querosene, óleo vegetal, benzeno, tolueno, dicloroetano, tetracloreto de carbono, acetona, acetato de etila, metanol, etilenoglicol, etc. Ligeiramente solúvel em dimetilsulfóxido. 120 - 150 grau solúvel em glicerina. Mas quando é resfriado à temperatura ambiente, torna-se gelatinoso. Para dissolver o álcool polivinílico, o material deve ser adicionado à água em temperatura ambiente com agitação. Após dispersar uniformemente, aumente a temperatura para acelerar a dissolução, o que pode evitar aglomeração e afetar a taxa de dissolução. A solução aquosa de álcool polivinílico (5%) é muito sensível ao bórax e ao ácido bórico e é fácil de causar gelificação. Quando o bórax atingir 1% da massa da solução, ocorrerá uma coagulação irreversível. Cromato, dicromato e permanganato também podem produzir álcool polivinílico em gel.
Introdução à classificação
O álcool polivinílico é um tipo de solubilidade em água obtida pela alcoólise. A cadeia principal da molécula contém o grupo ―CH―CH (OH) ―.
De acordo com o grau de polimerização: pode ser dividido em grau ultra-alto de polimerização (peso molecular de 25-30 milhões), alto grau de polimerização (peso molecular de 17-220000), grau médio de polimerização ( peso molecular de 12-150000) e baixo grau de polimerização (peso molecular de 2,5-3,5 milhões).
De acordo com o grau de alcoólise: pode ser dividida em três tipos: alcoólise completa (98-100% alcoólise), alcoólise parcial (87-89% alcoólise) e alcoólise 78%.
O álcool polivinílico com alto grau de polimerização e alcoólise é a principal matéria-prima da fibra polivinil formal. À medida que o grau de alcoólise aumenta, a sua solubilidade em água diminui significativamente. Para o álcool polivinílico, os milhares e centenas de dígitos do grau de polimerização são geralmente colocados na frente e o grau de alcoólise é colocado atrás. Por exemplo, álcool polivinílico 17-99 significa que o grau de polimerização é 1700 e o grau de alcoólise é 99%. Geralmente, o grau de polimerização aumenta, a viscosidade da solução aquosa aumenta e a força e a resistência ao solvente após a formação do filme aumentam, mas a solubilidade em água e o alongamento após a formação do filme diminuem.
A viscosidade da solução aquosa de PVA 17-88 aumenta gradualmente com o tempo à temperatura ambiente. Contudo, a viscosidade na concentração de 8% é absolutamente estável, independentemente do tempo. O fenômeno especial c álcool polivinílico tem boas propriedades de formação de filme e é altamente desconfortável para muitos gases, exceto vapor de água e amônia. Boa resistência à luz, não afetada pela luz. Pode queimar quando há fogo aberto e tem um cheiro especial. Quando a solução aquosa é armazenada, às vezes torna-se tóxica. Não tóxico e não irritante para a pele humana. Usado como estabilizador de emulsão para polimerização em emulsão de acetato de polivinila. Utilizado na fabricação de adesivos solúveis em água. Usado como modificador de adesivos de amido. Também pode ser usado para preparar adesivos fotossensíveis e selantes resistentes a solventes de benzeno. Também usado como agente desmoldante, dispersante, etc. Armazenar em local fresco e seco. À prova de umidade e à prova de fogo.
Álcool polivinílico 17-92 é abreviado como PVAl 7-92, partículas brancas ou pó. Facilmente solúvel em água, a temperatura de dissolução é de 75 - 80 graus. Outras propriedades são basicamente as mesmas do PVA17-88. Usado como estabilizador de emulsão para polimerização em emulsão. Utilizado na fabricação de adesivos solúveis em água. Armazenado em local fresco e seco, fogo e umidade.
O álcool polivinílico {{0}} também é chamado de resina de dimensionamento (resina de dimensionamento), abreviado como PVAl7-99. Pó ou sólido em flocos branco ou amarelo claro. A temperatura de transição vítrea é de 85 graus e o valor de saponificação é de 3 - 12mgKOH/g. É solúvel em água quente a 90 - 95 grau, quase insolúvel em água fria. Uma solução aquosa com concentração superior a 10% gelificará em temperatura ambiente para congelar e diluirá em altas temperaturas para restaurar a fluidez. Para estabilizar a viscosidade, uma quantidade apropriada de tiocianato de sódio, tiocianato de cálcio, fenol, butanol e outros estabilizadores de viscosidade pode ser adicionada à solução. A solução PvAl7-99 é mais sensível ao gel causado pela areia do que PvAl7, 88. O bórax 0,1% da massa da solução gelificará a solução aquosa PVAl7-99 5% e causará a mesma concentração de Gel de solução aquosa de PVA 17-88 A quantidade de bórax é de 1%. Para soluções aquosas de álcool polivinílico com a mesma concentração e o mesmo grau de alcoólise, o bórax tem maior probabilidade de gelificar do que o ácido bórico. O PVAl7-99 é mais resistente a solventes como benzeno, hidrocarbonetos clorados, ésteres, cetonas, éteres, hidrocarbonetos, etc. do que o PVAl7-88. Ele mudará gradualmente de cor quando aquecido acima de 100 graus. Ele mudará de cor rapidamente quando estiver acima de 150 graus e se decomporá quando estiver acima de 200 graus. A propriedade de descoloração do álcool polivinílico quando aquecido pode ser suprimida pela adição de 0,5% a 3% de ácido bórico. Possui boa resistência à luz e não é afetado pela luz. Possui reatividade química como esterificação, eterificação e acetalização de polióis de cadeia longa. O fogo aberto queimará com um cheiro especial. Não tóxico e não irritante para a pele humana.
O álcool polivinílico 17-99B é usado principalmente para fabricar polivinil butiral de alta viscosidade. Amplamente utilizado como dispersante para dimensionamento de materiais. Outros tipos de 17-99 são usados como estabilizadores de emulsão para polimerização em emulsão de acetato de polivinila, mas o efeito não é tão bom quanto 17-88. Geralmente, 17-99 é misturado com 17-88. 17-99 é usado para fabricar solução aquosa de polivinil formal (principalmente cola de construção l07). 17-99 também é usado para preparar selante resistente a solventes de benzeno. Armazenar em armazém fresco e seco, protegido da umidade e do fogo.
Efeitos tóxicos
Não tóxico e não irritante para a pele, não causa alergias cutâneas, mas a poeira tem efeito irritante nos olhos.
Método de produção
A rota de produção do álcool polivinílico é dividida de acordo com as matérias-primas, existem dois tipos de método do etileno e método do acetileno
A rota de produção do álcool polivinílico é dividida de acordo com as matérias-primas, existem dois tipos de método do etileno e método do acetileno.
1. Síntese direta de etileno
O método de síntese direta de craqueamento de etileno de petróleo foi desenvolvido com sucesso pela Japan Kuraray Co., Ltd. (antiga Kurashiki Rayon Co., Ltd.) pela primeira vez e usado na produção industrial. Atualmente, a rota do processo de produção de PVA no mundo é dominada pelo método do etileno, e sua quantidade é de 72% da capacidade total de produção. Os Estados Unidos concluíram a conversão do método do acetileno para o método do etileno. O método do etileno no Japão também representa mais de 70%, enquanto apenas duas das empresas fabricantes da China utilizam métodos de etileno.
O processo tecnológico inclui: obtenção de etileno e síntese, retificação, polimerização, acetato de polivinila (PVAc), alcoólise de acetato de vinila (VAc), recuperação de ácido acético e metanol.
Características do processo de etileno de petróleo: a escala de produção é maior que a do processo de acetileno, a qualidade do produto é boa, o equipamento é fácil de manter, gerenciar e limpar, a taxa de utilização de calor é alta, a economia de energia é óbvia e o custo de produção é 30% menor que o processo de acetileno.
2. Método de síntese direta de craqueamento de acetileno de gás natural
O método de síntese de acetileno pode ser dividido em método de síntese de acetileno de carboneto de cálcio e método de síntese de acetileno de craqueamento de gás natural, de acordo com diferentes fontes de matérias-primas.
1. Método de síntese de acetileno de carboneto de cálcio
Método de síntese de acetileno de carboneto de cálcio, a primeira produção industrializada.
Características do método de carboneto de cálcio e acetileno: operação simples, alto rendimento e fácil separação de subprodutos. Portanto, ainda existem 10 fábricas na China que ainda usam esse método para produção, e a maioria delas usa o método com alto teor alcalino para produção. Porém, devido ao alto consumo de energia, baixa qualidade e alto custo dessa rota de processo, a poluição do meio ambiente causada pelas impurezas produzidas no processo produtivo também é mais grave. O custo é superior ao PVA 800-1000 yuan / t produzido por outros dois métodos, que carece de competitividade de mercado e está gradativamente eliminando o processo. Todos os países estrangeiros avançados usaram processos de produção com baixo teor alcalino já na década de 1970.
2. Acetileno de craqueamento de gás natural
Método de síntese direta de acetileno Em áreas ricas em gás natural, carvão e eletricidade, o método de acetileno com gás natural ainda tem vitalidade. Países como a Europa e a Coreia do Norte dominam o método do acetileno do gás natural, e a China possui uma unidade de produção que utiliza este método.
O método Borden com gás natural acetileno como matéria-prima não só possui tecnologia madura, mas também produz acetileno que é benéfico para uma utilização abrangente. O custo de produção do VAc é 50-70% inferior ao método do carboneto de cálcio e acetileno. Mas o investimento em acetileno no gás natural e as dificuldades técnicas são maiores.
O método do etileno, o método do gás natural e o método do acetileno têm suas próprias vantagens e desvantagens. Os métodos e características do processo são mostrados na tabela a seguir:
Rota da matéria-prima Etileno de petróleo Acetileno de gás natural Acetileno de carboneto
Método de reação
Método de fase gasosa de leito fixo Método de fase gasosa de leito fixo Método de fase gasosa de leito fixo
Condições do processo
Temperatura/grau 150 - 200 170 - 210 170 - 210
Pressão / MPa 0.49 - 0.98 Pressão normal Pressão normal
Velocidade no ar / L · h-1 2040 - 2100 250 - 280 110 - 150
Proporção de matéria-prima (proporção molar) Etileno: ácido acético: oxigênio=9: 4: 1,5 C2H2: HAc=1: 7 ± 1 C2H2: Hac=1: 3 ± 1
Composição do catalisador Paládio, ouro metal nobre Zn (Ac) 2 / carvão ativado Zn (Ac) 2 / carvão ativado
Vida útil do catalisador 5 - 6 meses 3 meses 5 - 6 meses
Efeito técnico
Taxa de conversão unilateral,% 15 - 20 60 - 70 30 - 35
Rendimento espaço-tempo / t · (m3 · d) -1 6 - 8 2.0 - 2.5 1.0 - 1.3
Vantagens Menos subprodutos, menos equipamentos corrosivos, alta atividade do catalisador, boa qualidade do produto, boa utilização de energia térmica, catalisador barato e fácil, menos reações colaterais, tecnologia madura, menos investimento, fácil disponibilidade do catalisador
Desvantagens Catalisador precioso Alto custo de acetileno Alto custo de acetileno
O propósito principal
O álcool polivinílico é amplamente utilizado. Pode ser usado como estabilizador de emulsão e estabilizador de dispersão em reações de polimerização. Pode substituir o amido e a cola de osso como adesivos. É amplamente utilizado na fabricação de papel, processamento de fibras, processamento de madeira, medicina, couro, construção, vidro, embalagens e muitas outras indústrias. Por exemplo: no processamento de fibras, pode ser utilizado como agente de colagem de urdidura, agente de acabamento de tecidos (ver aditivos têxteis), etc.; como adesivo pigmentado no processamento de papel para o revestimento superficial de papel, como cola para aplicação superficial de papel Cola; usado na medicina para adesivos farmacêuticos, suspensões, materiais de revestimento, base de pomadas e até mesmo como substituto do plasma.
Álcool polivinílico médico
É um produto da hidrólise do acetato de polivinila. É um pó branco contendo grande quantidade de grupos hidroxila e é solúvel em água. Possui boa biocompatibilidade e propriedades anticoagulantes. O hidrogel reticulado irradiado com luz ultravioleta é utilizado para injetar e preencher a cavidade vítrea do olho. O hidrogel cristalino pode ser usado como material de cartilagem artificial e também pode ser usado como fibra hemostática, filme contraceptivo e filme ocular.
Resina de álcool polivinílico
Os produtos da série de resina de álcool polivinílico são sólidos brancos e a aparência é dividida em três tipos: floculante, granular e pulverulento; não tóxico, inodoro e livre de poluição, e pode ser dissolvido em 80-90 graus de água. Sua solução aquosa possui boas propriedades de adesão e formação de filme; é resistente à maioria dos solventes orgânicos como óleos, lubrificantes e hidrocarbonetos; possui propriedades químicas como esterificação, eterificação e acetalização de polióis de cadeia longa.
Modo de preparo: É feito por saponificação do acetato de vinila.
Usos: usado principalmente para dimensionamento de urdidura, agente de acabamento têxtil, matérias-primas de fibra de vinilon na indústria têxtil; 107 adesivos, revestimentos de paredes interiores e exteriores, adesivos na indústria da construção e decoração; utilizado como emulsificante de polimerização, dispersante e polivinil formal na indústria química, acetal, resinas butirais; usados como adesivos de papel na indústria de papel; usados como corretivos de solo, sinérgicos de adesão de pesticidas e filmes de álcool polivinílico na agricultura; também usado em cosméticos diários e agentes de têmpera de alta frequência e outros aspectos.
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