Полівініловий спирт фармакопея. Виробництво та застосування полівінілового спирту

Полівініловий спирт

Структурна формула полівінілового спирту

Полівініловий спирт(ПВС, міжнародне PVOH, PVA або PVAL) - штучний, водорозчинний, термопластичний полімер. Синтез ПВС здійснюється реакцією лужного/кислотного гідролізу або алкоголіза складних полівінілових ефірів. Основною сировиною для отримання ПВС є полівінілацетат (ПВА). На відміну від більшості полімерів на основі вінілових мономерів, ПВС не може бути отриманий безпосередньо з відповідного мономеру-вінілового спирту (ВС). Деякі реакції, від яких можна було б очікувати отримання мономерного ВС, наприклад, приєднання води до ацетилену, гідроліз монохлоретилену, реакція етиленмонохлоргідрину з NaOH, призводять до утворення не вінілового спирту, а ацетальдегіду. Ацетальдегід і ВС є кето- і енольною таутомерними формами однієї і тієї ж сполуки, з яких кето-форма (ацетальдегід) є набагато більш стійкою, тому синтез ПВС з мономеру - неможливий:

Кето-інольна таутомерія вінілового спирту

Історія

Полівініловий спирт вперше був отриманий в 1924 хіміками Германом (Willi Herrmann) і Гонелем (Wolfram Haehnel) реакцією омилення при омиленні розчину полівінілового ефіру стехіометричною кількістю гідроксиду калію KOH. Дослідження в галузі отримання ПВС на початку минулого століття проводили вчені Гонель, Германн (Hermmann) та Херберт Берг (Berg). Класичний спосіб омилення проводився в середовищі абсолютизованого (осушеного) етилового спирту при співвідношенні 0,8 моль омиляючого агента на 1,0 моль ПВА, при цьому відбувалося практично повне омилення ПВА. Було знайдено, що полівініловий спирт може бути отриманий реакцією переетерифікації полівінілацетату (ПВА) у присутності каталітичних кількостей лугу. Ця реакція є класичним прикладом - полімераналогічного перетворення. За 80 років досліджень накопичено досить великий експериментальний матеріал із проблеми отримання ПВС. Детальний огляд літератури присвяченої ПВС представлений у монографіях С.Н Ушакова (1960 р.), А. Фінча (1973, 1992 рр.), М.Е Розенберга (1983 р.) та Т. Сакуради (1985 р.).

Синтез та отримання

В даний час промисловий синтез ПВС здійснюють шляхом полімераналогічних перетворень, зокрема, з використанням як вихідні полімери простих і складних полівінілових ефірів, таких як ПВА. До основних способів отримання ПВС можна віднести різні варіанти омилення ПВА у середовищі спиртів або у воді у присутності основ та кислот. Залежно від використовуваного середовища та типу каталізатора, процеси омилення ПВА можна представити наступною загальною схемою:

Загальні способи одержання полівінілового спирту

Наведені схеми реакцій можна розбити на три групи: алкоголіз (1), лужний або кислотний гідроліз (2,3) та аміноліз (4,5). Синтез ПВС через реакцію поліальдольної конденсації з ацетальдегіду дотепер закінчувався отриманням низькомолекулярного полімеру. З усього масиву літературних даних, присвячених розробці методів синтезу ПВС, можна назвати п'ять основних напрямів:

1. Алкоголіз складних полівінілових ефірів серед осушених нижчих аліфатичних спиртів (C 1 -C 3), зокрема метанолу, у присутності гідроксидів лужних металів. Процес лужного алкоголізу супроводжується гелеутворенням.
2. Алкоголіз у присутності кислот. Кількість заявлених робіт цього способу набагато менше, ніж лужного омилення. Процес кислотного алкоголізу, як і у разі омилення ПВА за механізмом реакції лужного алкоголізу, супроводжується гелеобразованием.
3. Лужний алкоголіз та гідроліз у суміші нижчих аліфатичних спиртів з іншими розчинниками (діоксан, вода, ацетон, бензин або складні ефіри). При використанні сумішей, компонентом яких є вода, практично у всіх випадках її концентрація не перевищує 10% та омилення супроводжується утворенням гелю.
4. Одержання ПВС за механізмом реакції гідролізу в присутності кислотних або лужних агентів, де як реакційне середовище виступає вода.
5. Розробка спеціального апаратурного оформлення, що дозволяє вирішити технологічні проблеми, пов'язані з гелеутворенням у процесі омилення ПВА

Основним і головним недоліком технологій є утворення жорсткого гелю в повному обсязі реакційного апарату при досягненні конверсії близько 50% і неповний ступінь гідролізу ПВА. Технологічне рішенняданої проблеми полягає у розведенні реакційної системи або використання потокової схеми отримання ПВС, збільшення часу синтезу, нагрівання. Однак це призводить до підвищеного споживання розчинника і, відповідно, необхідності його регенерації після синтезу, а нагрівання в присутності омиляючого агента до деструкції полімеру. Іншим способом є використання мішалок спеціальної конструкції (обладнаних лезами) для подрібнення гелю, однак це використання спеціальних реакторів або мішалок дорожчає кінцеву собівартість ПВС. Крім того, вищевказані методи використовуються для отримання широкого спектру кополімерів полівінілацетат-полівінілового спирту.

Лужний алкоголіз складних вінілових ефірів

Найбільш поширеним є алкоголіз складних вінілових ефірів серед осушених нижчих аліфатичних спиртів (C1-C3), зокрема метанолу, у присутності гідроксидів лужних металів. Як лужні агенти найбільшого поширення набули гідроксид, метилат, етилат і пропілат натрію і калію. Вважається що обов'язковою умовоюпроведення алкоголізу є ретельна осушка спирту.

Механізм лужного алкоголізу полівінілацетату

Процеси алкоголізу можна розділити за ознакою гомогенності (додавання лугу до гомогенного розчину ПВА) або гетерогенності (додавання лугу до дисперсії ПВА) вихідної системи. Процес лужного алкоголізу супроводжується гелеутворенням. Відомий спосіб омилення водних дисперсій ПВА водними розчинами лугів, які можна провести одну стадію. Лужний гідроліз дисперсії ПВА з молекулярною масою 110 6 - 210 6 в цьому випадку проводять при температурі 0 - 20°С протягом 2 - 5 годин.

Лужний алкоголіз у неспиртових середовищах

У зв'язку з тим, що гелеутворення ускладнює проведення процесу омилення ПВА, робилися спроби вирішити цю проблему шляхом зміни умов процесу. Так, з метою зменшення щільності гелеподібної маси, в реакційне середовище вводять: «…органічна сполука, яка має меншу, порівняно з метанолом, термодинамічний спорідненість до ПВС» . Як осадники сополімерів ВС і ВА запропоновані ефіри багатоатомних спиртів і жирних кислот, метилацетат (MeAc), аліфатичні вуглеводні. Введення в реакційне середовище до 40% метилацетату дає можливість знизити ступінь омилення ПВА в момент фазового переходу з 60% до 35%. Зниження в'язкості реакційної маси в момент гелеутворення може бути досягнуто також введенням ПАР, наприклад: ОП-7, ОП-10 або проксанолів. У літературі є відомості про те, що як реакційне середовище можуть бути використані не тільки спирти, але також суміші з діоксаном і тетрагідрофураном (ТГФ), які є хорошими розчинниками для складних полівінілових ефірів. У роботі описано процес омилення, який дозволяє отримувати високомолекулярний ПВС з низьким вмістом залишкових ацетатних груп при використанні як середовище ТГФ. Даний винахід було застосовано для омилення полівінілпівалату з метою отримання синдіотактичного ПВС. При цьому в прикладах не наводиться вказівок про можливе омилення ПВА. Є вказівки використання як реакційної середовища діоксану.

Омилення за механізмом амінолізу

Слід зазначити роботи російських дослідників, зокрема, З. М. Ушакова з співробітниками, присвячені розробці нових методів отримання ПВС. Запропоновано спосіб омилення ПВА в середовищі моноетаноламіну, етанолу або суміші етанол-моноетаноламін під дією моноетаноламіну, що застосовується як омилюючий агент. Отриманий даним способом ПВС містить менше 1% залишкових ацетатних груп і утворюється у вигляді тонкодисперсного порошку. Аналогічно, у заявці пропонується проводити гетерогенне омилення бісерного ПВА в метанолі під дією суміші моно-, ді-, триетаноламінів або аміаку з утворенням дисперсії ПВС.

Кислотний алкоголіз складних вінілових ефірів

ПВА та інші складні полівінілові ефіри можуть бути омилені за механізмом алкоголізу у присутності кислот.

Механізм кислотного алкоголізу полівінілацетату

Найбільше застосування отримали кислоти: сірчана, соляна та хлорна. Однак, при використанні сірчаної кислоти як каталізатора, частина гідроксильних груп ПВС етерифікується сірчаною кислотою з утворенням сірчанокислого ефіру, який є причиною термічної нестабільності ПВС. Застосування соляної кислоти зазвичай призводить до одержання пофарбованого ПВС. Хлорна кислота в умовах омилення не утворює ефіри з ПВС, але її застосування утруднене у зв'язку з нестабільністю та схильністю до розкладання з вибухом. Кислотне омилення ПВА здійснюється у спиртовому розчині (метилового або етилового спирту). Застосовується як 96% етиловий спирт, так і безводний етиловий або метиловий спирт, при цьому необхідно відзначити, що метанолу віддають перевагу. «Кислотне» омилення ПВА може бути виконане і у водному середовищі без добавки органічного розчинника.

Розробка спеціального апаратурного оформлення процесів омилення

Як зазначалося вище, гелеутворення у процесі синтезу ПВС створює серйозні технологічні проблеми, пов'язані з перемішуванням та виділенням полімеру. Для вирішення цієї проблеми запропоновано проводити процес омилення в реакторах, з мішалками особливої ​​конструкції або в екструдерах при 20-250С. Омилення в таких реакторах проводиться за однією схемою: алкоголіз бісерного ПВА в спиртовому розчині агенту, що омиляє. Заявлені патенти відрізняються модифікацією апаратури і тим, що при омиленні варіюється кількість обертів мішалки/шнека, геометрія реактора та мішалки/шнека. У всіх випадках автори констатують, що ПВС, отриманий за такою технологією, є білим порошком з низьким вмістом залишкових ацетатних груп. Однак слід помітити, що гелеутворення при омиленні не може виключити жодного пристрою, що перемішує. Більшість способів отримання ПВС є періодичними, проте існує достатня кількість патентів, присвячених безперервній технології омилення ПВА. Одна з подібних технологій була розроблена в НВО "Пластполімер" (м. С.-Петербург).

Технологія отримання ПВС у системі метанол-бензин

Для вирішення технологічних труднощів, пов'язаних з гелеутворенням на проміжних стадіях омилення ПВА, запропоновано підхід, пов'язаний із введенням у реакційну систему як осадник бензину. При додаванні бензину до метанольного розчину ПВА, що зазвичай містить до 1%-мас. води, утворюється гетерогенна система. Залежно від кількості бензину, що додається в ванну, що омилює, реакція лужного алкоголізу ПВА може починатися в гомогенній або гетерогенній системі. При введенні понад 30% бензину від маси всієї рідкої фази метанольний розчин ПВА утворюється нестійка емульсія. При збільшенні вмісту бензину в ванни, що омиляє, скорочується тривалість реакції до початку гелеутворення і знижується ступінь омилення виділяється полімеру. Збільшення вмісту бензину до 45% мас. призводить до утворення крупнозернистого порошку. При введенні бензину в ванну, що омиляє, швидкість реакції лужного алкоголізу ПВА збільшується, особливо після поділу розчину на дві фази, що не змішуються. На думку авторів, прискорення реакції може бути викликане зменшенням ступеня сольватації ацетатних груп ПВА метанолом у присутності бензину. Пропонований авторами спосіб омилення ПВА дає перевагу технології отримання полімеру (особливо на стадії сушіння), що містить більше 25 % (мол.) ацетатних груп, а також низькомолекулярних кополімерів BC і BA. Воно полягає в тому, що на стадії сушіння відбувається збагачення рідкої фази бензином, і частинки кополімеру виявляються в середовищі осадника, що запобігає злипанню частинок і призводить до утворення сипких порошків.

Альтернативні способи отримання ПВС

Перспективним і перспективним способом отримання ПВС може бути розробка отримання ПВС з ПС. Проте справжній рівень розвитку науки і техніки не дозволяє зрушити рівновагу у бік утворення ЗС у парі «ВС-Ацетальдегід». Тому слово «альтернативний» вживається у контексті розробки методу, який зменшує чи виключає недоліки попередніх способів синтезу. З 1924 до 2002 року було придумано і втілено багато різних способівотримання ПВС, проте головним нерозв'язним, і основним недоліком процесу було гелеутворення на стадії омилення. Саме ця вада призводить до необхідності розробки нового апаратурного оформлення або застосування різних технологічних нововведень. Вирішення проблеми гелеутворення обговорювалося вище.

Безгелевий спосіб одержання полівінілового спирту

2002 року в науковій групі Інституту Синтетичних Полімерних матеріалівім. Єніколопова (ІСПМ РАН, Москва) під керівництвом Бойка Віктора Вікторовича було розроблено та запатентовано новий, високо ефективний спосібомилення ПВА. Особливостями даного способу є:

• Висока продуктивність
• Низькі енерговитрати
• Малий час синтезу
• Відсутність гелеутворення
• Можливість проведення процесу у висококонцентрованих системах
• Отримано вперше аморфізовані зразки ПВС зі ступенем кристалічності не більше 5%
• Спосіб придатний для омилення високомолекулярного ПВА без різкого зниження молекулярної маси полімеру

В основі способу відкритого Бойка В.В лежить аналіз діаграм фазового стану для вихідного, проміжного та кінцевого продуктуу системі «Спирт-Вода». На підставі фазових діаграм(аналогічних діаграм для омилення в системі «Бензин-Метанол») були підібрані умови для проведення синтезу не тільки в безгелевому режимі (отримання товарного полімеру у вигляді порошку), але також у повністю гомогенному режимі (отримання готового прядильного розчину). Головною відмінністю даного процесує проведення синтезу у сфері спинодального розпаду (класичні методики засновані на проведенні синтезу у сфері бінодального розпаду). При такому режимі, швидкість зростання частинок нової полімерної фази перевищує швидкість утворення нових частинок, що призводить, у свою чергу, до утворення в реакційному обсязі не просторової сітки з вузлами в частинках (центри кристалізації), а одиничних частинок. Розчинник, що використовується в синтезі, служить так само і пластифікатором для ПВС, що утворюється. Ступінь кристалічності такого ПВС може штучно змінюватись від 5 до 75%. Цей спосіб безумовно є новим та революційним.

Структура та властивості

Хімічна структура

У зв'язку з тим, що вихідний полімер (полівінілацетат) для отримання полівінілового спирту отримують реакцією полімеризації на кшталт «голова до хвоста», і отриманий ПВС має подібну будову. Загальна кількість мономерних ланок приєднаних за типом «голова до голови» знаходиться на рівні 1-2% і повністю залежить від їх вмісту в полівінілацетаті. Ланки приєднані на кшталт «голова до голови» надають велике значенняна Фізичні властивостіполімеру, а також на його розчинність у воді. Як правило, ПВС є слаборозгалуженим полімером. Розгалуженість обумовлена ​​реакцією передачі ланцюга на стадії одержання полівінілацетату. Центри розгалуженості є найслабшими місцями полімерного ланцюга і саме з них відбувається розрив ланцюга при реакції омилення і, як наслідок, зменшення молекулярної маси полімеру. Ступінь полімеризації ПВС становить 500-2500 і не збігається зі ступенем полімеризації вихідного ПВА.

Ступінь гідролізу ПВС залежить від майбутнього його застосування і лежить в ділянці 70 – 100-моль%. Залежно від умов і типу часткового омилення залишкові ацетатні групи можуть бути розташовані по ланцюгу полімеру статистично або у вигляді блоків. Розподіл залишкових ацетатних груп впливає на такі важливі характеристики полімеру як температура плавлення, поверхневий натяг водних розчинівабо захисних колоїдів та температура склування.

Полівініловий спирт, отриманий із полівінілацетату, є тактичним полімером. Кристалічність ПВС зумовлена ​​наявністю великої кількості гідроксильних груп у полімері. На кристалічність полімеру впливають передісторія отримання полімеру, розгалуженість, ступінь гідролізу і тип розподілу залишкових ацетатних груп. Чим вище ступінь гідролізу, тим вище кристалічність зразка ПВС. При термічної обробкиповністю омиленого продукту його кристалічність підвищується і призводить до зниження його розчинності у воді. Чим вище кількість залишкових ацетатних груп ПВС, тим менше утворення кристалічних зон. Винятком для розчинності є ПВС, отриманий за методикою Бойко В.В. Зважаючи на малу вихідну кристалічність, полімер (незалежно від молекулярної маси) чудово розчиняється у воді.

Фізичні властивості

Полівініловий спирт є чудовим емульгувальним, адгезійним і плівкоутворюючим полімером. Він має високу міцність на розрив і гнучкість. Ці властивості залежить від вологості повітря, оскільки полімер адсорбує вологу. Вода діє на полімер як пластифікатор. При великій вологості у ПВС зменшується міцність на розрив, але збільшується еластичність. Температура плавлення знаходиться в області 230 ° C (в середовищі азоту), а температура склування 85 ° C для повністю гідролізованої форми. На повітрі при 220 ° C ПВС небратимо розкладається з виділенням СO, CO 2 оцтової кислотита зміною кольору полімеру з білого на темно-коричневий. Температура склування та температура плавлення залежать від молекулярної маси полімеру та його тактовності. Так, для синдіотактичного ПВС температура плавлення лежить в області 280 °C, а температура склування для сополімеру ПВС-ПВА з вмістом ланок ПВА 50-моль% знаходиться нижче 20 °C. Аморфізований ПВС отриманий за методикою Бойко В.В не має характерної ендотермічної області, що відповідає за плавлення кристалічної фази, однак його термічне розкладання ідентично ПВС отриманому класичним способом.

Хімічні властивості

Полівініловий спирт стабільний щодо масел, жирів та органічних розчинників.

Застосування

• Згущувач та адгезійний матеріал у шампунях, клеях, латексах.
• Бар'єрний шар для СО 2 у пляшках з ПЕТФ (поліетилентерефталат)
• Складова частина продуктів гігієни для жінок та догляду за дітьми
• Продукт для створення захисного шару шліхти у виробництві штучних волокон
• У харчової промисловостіяк емульгатор
• Водорозчинні плівки в процесі виготовлення пакувальних матеріалів
• Іммобілізація клітин та ензимів у мікробіології
• Виробництво полівінілбутіралей
• У розчинах для очних крапель і контактних лінз як лубрикант
• При нехірургічному лікуванні онкологічних захворювань - як емболізуючий агент
• Як поверхнево-активна речовина для отримання капсульованих наночастинок

Торгові марки полівінілового спирту Alcotex®, Elvanol®, Gelvatol®, Gohsenol®, Lemol®, Mowiol®, Rhodoviol® та Polyviol®.

Джерела

1. Ушаков С.Н «Полівініловий спирт та його похідні» М.-Л.; Вид-во АН СРСР, 1960, т.1,2.
2. «Polyvinyl alcohol, Properties and Application» // J. Wiley: London - NY - Sydney - Toronto, 1973.
3. Розенберг М. Е. «Полімери на основі полівінілацетату» - Л.; Хімія ленінградське відділення, 1983.
4. Finch C.A. "Polyvinyl Alcohol - Developments", Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
5. Авт. свід. СРСР 267901
6. Авт. свід. СРСР 211091
7. Авт. свід. СРСР 711045
8. Пат. США 6162864, 2000 Polyvinyl alcohol
9. Авт.свід. СРСР 141302
10. Авт.свід. СРСР 143552
11. Пат. США 2513488, 1950 Methanolysis of polyvinyl esters
12. Пат. Франції 951160, 1949
13. Пат. США 2668810, 1951 Process for saponification of polyvinyl esters
14. Пат. Німеччини 3000750, 1986.
15. Пат. Німеччини 1960-2901, 1997.
16. Пат. США 3072624, 1959 Сапонізація процесів для очищення polyvinyl alcohol
17. Lee S., Sakurada I., “Die reactionskinetik der Fadenmoleküle in Lösung. I. Alkalische Verseifung des Polyvinylacetates”, Z.physic.Chem., 1939 vol. 184A, p. 268
18. "Енциклопедія полімерів" - М.; Радянська енциклопедія, 1972. т.1-3.
19. Ліндерман М. «Полімеризація вінілових мономерів» – М.; Хімія, 1973.
20. Авт.свідоцтво Росії RU12265617
21. Авт.свідоцтво Росії RU22234518
22. Авт.свідоцтво Росії RU32205191
23. Бойко Вікторе Вікторовичу. Синтез полівінілового спирту у водно-спиртових середовищах: Дис. ... канд. хім. наук: 02.00.06: Москва, 2004 112 с. РДБ ОД, 61:04-2/321

PVOH, полівініловий спирт.

Хімічні властивості

Водорозчинний штучний термопластичний полімер. Речовину отримують з полівінілацетату за допомогою реакції лужного гідролізу або алкоголіза . Хімічна сполука була вперше отримана в 1924 році. Це слаборозгалужений полімер, ступінь полімеризації складає близько 500-2500. Речовина досить міцна на розрив, гнучка, має здатність утворювати плівки. Середня температура плавлення становить 230 градусів, температура склування = 85 градусів за Цельсієм. Спирт стабільний по відношенню до олій, жирів та органічних розчинників. Питома теплоємність полівінілового спирту = 1,26 кДж на кг на 1 градус. На території РФ речовину випускають відповідно до ГОСТом 10779 78.

Застосування Полівінілового Спирту:

• як адгезійний матеріал і загусник у клеї, шампуні, виробах з латексу;
• при виробництві штучних волокон, косметичні засоби для догляду за дітьми;
• як емульгатор у харчовій промисловості;
• при проведенні досліджень у мікробіології для іммобілізації ензимів та клітин;
• для забезпечення бар'єрного шару для Вуглекислий газу пляшках з поліетилентерефталату ;
• під час виробництва поливинилацеталей;
• в медицині у складі очних крапель і розчинів для зберігання контактних лінз, в деяких ліках, як емболізуючий агент при лікуванні онкологічних захворювань.

Фармакологічна дія

Кератопротекторне, що утримує вологу.

Фармакодинаміка та фармакокінетика

Речовина захищає шкіру та слизові оболонки ока, рогівку від впливу. зовнішніх факторів. Полівініловий Спирт пом'якшує та зволожує поверхню ока та підвищує стабільність слізної плівки при інтенсивному випаровуванні рідини. У засобі проявляються властивості, подібні до природного продукту кон'юнктивальних залоз – муцином . При місцевому використанні ліки не проникають у кровотік.

Показання до застосування

Засіб застосовується у комбінації з іншими речовинами:

• для усунення відчуття дискомфорту та печіння, сухості ока;
• при;
• у вигляді замінника сліз при зниженні інтенсивності вироблення слізної рідини;
• для лікування хронічного гнійного отиту , варикозних та трофічних виразок;
• при гнійних хірургічних захворюваннях, хімічних та термічних опіках .

Протипоказання

Речовину не можна використовувати при .

Побічна дія

Полівініловий спирт рідко викликає побічні реакції. Іноді виявляються алергічні реакції .

Інструкція із застосування (Спосіб та дозування)

Дозування та спосіб застосування засобу залежить від лікарської форми, захворювання та мети застосування спирту.

Ліки використовують місцево, промивають носоглотку або закопують у кон'юнктивальний мішок.

Передозування

Немає даних про випадки передозування.

Взаємодія

Речовина несумісна з фосфатами , сульфатами та іншими органічними солями, може утворитися осад.

З'єднання руйнується при дії на нього сильних кислот і слабких лугів.

У присутності бури речовина може перетворюватися на гель.

Умови продажу

Різ рецептурна відпустка.

особливі вказівки

Засіб не можна використовувати при зміні його зовнішнього вигляду, помутніння, випадання осаду.

Препарати, які містять (Аналоги)

Речовина міститься в препаратах: Офтолік БК , Сікапротект . У тому числі для не медичного використаннякошти випускають під марками: Alcotex, Gelvatol, Polyviol, Kartonolі так далі.

Полівініловий спирт є синтетичний водорозчинний і при цьому термопластичний полімер. Синтезується дана речовина завдяки обмінній реакції алкоголізу та лужного гідролізу. Вперше полівініловий спирт було відкрито 1924 року. Створена речовина була німецькими хіміками Вольфрамом Гонелем та Віллі Германом.

Полівініловий спирт: отримання

На відміну від багатьох вінілових полімерів, ця речовина утворюється не в результаті полімеризації відповідних компонентів. Мономер цього продукту зустрічається лише як таутомерной форми ацетальдегідів. Полівініловий спирт отримують шляхом повного або часткового гідролізу такої речовини, як полівінілацетат. Цей спосіб дозволяє видалити з кінцевого спирту етилацетатові групи.

Що стосується промислового виробництваполівінілового продукту, тут існує кілька способів. В даному випадку відбувається омилення речовини в спиртовому середовищі або у водній у присутності основ і кислоти.

Під керівництвом А. А. Кузнєцова 2002 року розробили ефективніший спосіб отримання продукту. У разі його виготовляли безгелевим методом. Цей спосіб має безліч переваг у порівнянні з попередніми. Насамперед слід виділити відносно низьку вартість, короткочасний синтез та високу продуктивність.

Якими властивостями володіє речовина

Полівініловий спирт широко застосовується у багатьох областях. Пояснити це можна його основними властивостями. Ця речовина має склеювальні, емульгуючі та плівкоутворюючі властивості.

Крім цього, ПВС (полівініловий спирт) чудово переносить вплив розчинників, жирів та олій. Речовина не має запаху і зовсім нетоксична. Полімер має високу міцність при розтягуванні та гнучкості. У складі полівінілового спирту дуже багато кисню.

Однак варто врахувати, що дані властивості продукту залежать від деяких факторів, серед яких вологість. При підвищенні даного показникаречовина починає вбирати воду. Вона діє на полімер як пластифікатор. Внаслідок цього полівініловий спирт втрачає свою міцність. У деяких випадках речовина повністю розпадається, а потім розчиняється у воді.

Основні властивості

Що ж це за речовина – полівініловий спирт? Застосування його досить широке. Отже, що потрібно знати про продукт:

1. Молекулярна формула - С2Н4Ох.
2. Температура, за якої речовина закипає: 228°С.
3. Щільність - 1,19 - 1,31 г/см3.
4. Температура, за якої речовина плавиться - 200°С.

Застосування речовини для отримання полімерів

Найчастіше полівініловий спирт використовують для отримання інших полімерів, наприклад:

1. Ацеталь полівініловий. Ця речовина утворюється внаслідок взаємодії полівінілового спирту з альдегідами.
2. Нітрат полівініловий являє собою ефір з полівінілового спирту та азотної кислоти.

В якості чого використовують і де

Завдяки своїм властивостям полівініловий спирт використовують як модифікатор і загусник у складі полівінілацетатних клеїв. У Китаї цю речовину застосовують як стабілізатор емульсійної полімеризації, а також як захисний колоїд у процесі виготовлення полівінілацетатних дисперсій.

Найчастіше продукт використовують і текстильної промисловості. У Північній Кореї та Японії полівініловий спирт набув широкого поширення під час виробництва волокон.

В яких галузях речовина застосовується

Полівініловий спирт вже давно застосовується в різних сферах і галузях. З нього виготовляються:

1. Покриття паперове для лайнерів.
2. Бар'єрний шар у поліетилентерефталатових ємностях для діоксиду вуглецю.
3. Водорозчинна плівка для пральних порошків у спеціальних капсулах.
4. Мастило для твердих контактних лінз, він додається в краплі для очей.
5. Фіксатор, необхідний збору зразків.
6. Волокна для армуючих елементів у бетонному розчині.
7. Агент емболізації під час проведення медичних процедур.
8. Адгезійна речовина та згущувач при виробництві різноманітних шампунів, а також латексу.
9. Емульгатор у багатьох галузях харчової промисловості.
10. Амболізуючий агент при лікуванні онкологічних захворювань без хірургічного втручання.

Медична та харчова промисловість

Полівініловий спирт є фізіологічно нейтральною речовиною. Саме тому його часто використовують не лише у медичній, а й харчовій промисловості. Як правило, цей продукт використовують як глазурующую, вологоутримуючу і плівкоутворювальну добавку. Їй було присвоєно міжнародну назву – Е1203.

Завдяки полівініловому спирту після всіляких обробок у продуктах вдається зберегти вологу в потрібній кількості. Варто зазначити, що добавку Е1203 часто використовують для виготовлення глазурі, якою покриваються багато морепродуктів.

Полівініловий спирт - штучний водорозчинний синтетичний термопластичний полімер. Синтезом полівінілового спирту є обмінна реакція лужного гідролізу чи алкоголізу.

Першовідкривачами полівінілового спирту були німецькі хіміки Віллі Герман та Вольфрам Гонель у 1924 році.

На відміну від багатьох вінілових полімерів, одержання полівінілового спирту не відбувається шляхом полімеризації відповідних мономерів. Мономер полівінілового спирту існує виключно у вигляді таутомерної форми стійких ацетальдегіду. Одержання полівінілового спирту відбувається шляхом часткового або повного гідролізу полівінілацетату для видалення етилацетатових груп.

Промисловими способами одержання полівінілового спирту є різні варіанти омилення полівінілового спирту у водному або спиртовому середовищі в присутності кислот і основ.

2002 року під керівництвом Кузнєцова А. А. лабораторією термостійких термопластів ІСПМ ім. Єніколопова в Москві був розроблений безгелевий спосіб отримання полівінілового спирту, що має ряд переваг у порівнянні з іншими способами, такі як низька вартість, висока продуктивністьта короткочасний синтез.

Властивості полівінілового спирту

Плівкоутворювальні, емульгуючі та склеювальні властивості полівінілового спирту дозволяють використовувати його в різних галузях та сферах. Полівініловий спирт стійкий до дії масел, жирів та розчинників. Він не має запаху і нетоксичний, має високу міцність на розтягування та гнучкість, а також має високий вміст кисню.

Однак ці властивості полівінілового спирту знаходяться у прямій залежності від вологості, при підвищенні якої він вбирає воду. Вода, що діє як пластифікатор, зменшує міцність полівінілового спирту. Він повністю розпадається і швидко розчиняється у ній.

Молекулярна формула полівінілового спирту – C2H4Ox, густина – від 1,19 до 1,31 г/см³, температура плавлення – 200°C, температура кипіння – 228°C.

Застосування полівінілового спирту

Полівініловий спирт є сировиною для виготовлення інших полімерів, таких як:

• Полівініловий нітрат – це ефір із азотної кислоти та полівінілового спирту;
• Полівініловий ацеталь – його одержують шляхом взаємодії альдегідів з полівініловим спиртом.

Також відомо застосування полівінілового спирту як загусник і модифікатор в полівінілацетатні клеї.

У Китаї широко поширене застосування полівінілового спирту як стабілізатор емульсійної полімеризації та захисного колоїду для виробництва полівінілацетатних дисперсій.

У текстильній промисловості Японії та Північної Кореїзастосування полівінілового спирту поширене у виробництві волокна.

Полівініловий спирт знайшов застосування в різних галузях і сферах як:

• Паперове покриття для лайнерів;
• Водорозчинної плівки для пакування прального порошку в таблетках, що розчиняються;
• бар'єрного шару для діоксиду вуглецю в поліетилентерефталатових пляшках;
• Мастила в очні краплі та тверді контактні лінзи;
• Волокон для арматури у бетоні;
• Поверхнево-активної речовини для утворення полімеру інкапсульованих наночастинок;
• Фіксатора для збирання зразків;
• Агента емболізації у медичних процедурах;
• Згущувача та адгезійного матеріалу для виробництва шампунів та латексу;
• Емульгатора у харчовій промисловості;
• Емболізуючого агента при нехірургічному лікуванні онкологічних захворювань.

5 із 5

Полівініловим спиртом (ПВС) називають штучний твердий білий (рідше - світло-жовтий або кремовий) полімер, що має вигляд порошку, пластівців або крупинок. Кристалічна складова речовини може сягати 68%. Хімічна формула поливинилового спирту виглядає так: [- CH 2 – CH(OH) -] n , де n – ступінь полімеризації. Величина n може досягати 5000, тобто молекула полівінілового спирту може мати у своєму складі до 5000 однакових ланок.

Вперше цей термостійкий штучний полімер був отриманий німецькими хіміками В. Германом та В. Гонелем у вигляді реакції омилення полівінілового ефіру гідроксидом калію (KOH).

Якщо більшість відомих полімерних речовин виходить шляхом полімеризації мономерів, то процес одержання полівінілового спирту має принципова відмінність : для одержання цієї речовини необхідна реакція повного або часткового гідролізу полівінілацетату, в результаті якої видаляється етилацетатна група.

Сучасний промисловий синтез ПВС відбувається шляхом різних варіантів реакції омилення полівінілацетату у водному або спиртовому середовищі, у присутності кислот або лугів, що відіграють роль каталізаторів.

У 2002 році відбулася знаменна подія, яка дозволила прискорити та здешевити синтез полівінілового спирту. Колектив вчених під керівництвом А. А. Кузнєцова відкрив та розробив безгелевий спосіб отримання ПВС.

Властивості полівінілового спирту

Чистий полівініловий спирт не має запаху та смаку, не є токсичним. Єдиним його розчинником є ​​вода. Полівініловий спирт не розчиняється в жодному з органічних розчинників. Особливо стійкий до дії будь-яких олій, бензину, гасу та інших вуглеводнів, а також – розведених лугів та кислот.

ПВС гігроскопічний, і завжди містить приблизно 5% води, яка певною мірою пластифікує речовину. Але вода легко і швидко випаровується. Тому як пластифікатори для цього полімеру застосовуються етиленгліколь, бутиленгліколь, фосфорна кислота, гліцерин. Найкращим пластифікатором для ПВС є саме гліцерин.

Завдяки своїм властивостям, полівініловий спирт широко застосовується в харчовій та фармацевтичній промисловості, у медицині, у різних галузях народного господарства.

Застосування полівінілового спирту

Оскільки описувана речовина є фізіологічно нейтральною, то цілком зрозуміло широке застосування полівінілового спирту в харчовій та медичній промисловості. ПВС застосовується як плівкоутворювач, вологоутримуючої та глазуючої харчової добавки, якій присвоєно міжнародне позначення Е1203. Завдяки застосуванню ПВС у продуктах, що піддаються різним способам обробки, вдається зберегти необхідну кількість вологи. Також полівініловий спирт входить до складу глазурі, якою покривається свіжозаморожена риба та морепродукти. Е1203 включається до складу більшості видів оболонок, якими покривають готові до споживання продукти та напівфабрикати. Наприклад, ковбаси та сосиски.

Е1203 офіційно дозволена до застосування в Україні та країнах ЄЕС. У Росії ця харчова добавкаофіційно не заборонено, проте немає й офіційного дозволу для застосування полівінілового спирту під час виготовлення продуктів харчування.

Властивості полівінілового спирту дозволяють широко використовувати його як матеріал для виробництва медичного обладнання, інструментів та апаратів. У фармацевтичній промисловості ПВС застосовується при виготовленні оболонок та наповнювачів для різних таблеток. Крім того, полівініловий спирт іноді використовують при переливанні крові як плазмозамінник. Непоодинокі випадки, коли при лікуванні онкологічних захворювань ПВС застосовується як емболізуючий агент (у тих випадках, коли операція протипоказана або в ній немає необхідності). Використовується цей термостійкий полімер і для виробництва спеціальних волокон, якими виконують внутрішні хірургічні шви, що розсмоктуються протягом певного часу. Також ПВС як лубрикант включається до складу рідин для контактних лінз і очних крапель. Часто цю речовину застосовують при виготовленні дитячих та жіночих засобів гігієни, кремів.

Широко поширене використання ПВС для виробництва полімерних плівок та волокон. Пластифікований полівініловий спирт застосовується для виготовлення стійких до агресивних рідин шлангів.

Деякі технології фарбування тканин також потребують застосування ПВС.

Популярні статті

Схуднення не може бути швидким процесом. Головна помилкабільшість тих, хто худне в тому, що вони хочуть отримати приголомшливий результат за кілька днів сидіння на голодній дієті. Але ж вага набиралася не за кілька днів! Зайві кілограми н...