پلی وینیل الکل چیست؟

پلی‌وینیل الکل، که به اختصار PVOH، PVA یا PVAl نامیده می‌شود، یک پلیمر مصنوعی است که بی‌رنگ، بی‌بو و محلول در آب است. معمولاً به شکل جامدات سفید، پوسته پوسته، پف کرده یا پودری ظاهر می‌شود. تاریخچه پلی‌وینیل الکل (PVA) به اوایل قرن بیستم برمی‌گردد. این ماده اولین بار در سال ۱۹۲۴ توسط شیمیدانان آلمانی W.O. Hemnann و W. Hachnel کشف و سنتز شد. در آن زمان، کاربردهای اصلی PVA در چسب‌ها و کمک‌فرآیندها برای الیاف سلولز بود.
در دهه ۱۹۵۰، PVA در مقیاس بزرگ صنعتی تولید شد و به تدریج در بسیاری از زمینه‌ها مانند نساجی، کاغذ، چاپ و ساخت و ساز گسترش یافت. متعاقباً، با پیشرفت علم و فناوری، زمینه‌های کاربرد آن همچنان در حال گسترش است و اکنون به طور گسترده در مواد غذایی، پزشکی، لوازم آرایشی، الکترونیک، حفاظت از محیط زیست و بسیاری از زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به طور خاص، در چین، تحقیق و توسعه PVA در سال ۱۹۵۱ آغاز شد و در دهه ۱۹۷۰، کالاهای PVA در بازار ظاهر شدند. در نتیجه بهبود مداوم فناوری مصنوعی و کاهش قیمت‌ها، استفاده از PVA به طور فزاینده‌ای گسترده شده و توسعه آن با سرعت زیادی در حال انجام است.

خواص و طبقه‌بندی پلی‌وینیل الکل چیست؟

خواص: پلی وینیل الکل (PVA) یک پلیمر محلول در آب همه کاره با خواصی بین پلاستیک و لاستیک است. پلی وینیل الکل جامدی است که می‌تواند به شکل پودر سفید، پولک یا لخته با دمای انتقال شیشه‌ای 60-85 درجه سانتیگراد باشد. پلی وینیل الکل به دلیل گروه‌های قطبی الکلی فراوان خود که می‌توانند پیوندهای هیدروژنی با آب تشکیل دهند، در آب قطبی محلول است. همچنین در حلال‌های حاوی هیدروکسیل داغ مانند گلیسرول و فنل محلول است، اما در حلال‌های آلی عمومی مانند متانول، بنزن، استون و بنزین نامحلول است. طبقه‌بندی: درجه پلیمریزاسیون، وزن مولکولی را تعیین می‌کند که می‌تواند به چهار دسته طبقه‌بندی شود: درجه پلیمریزاسیون بسیار بالا (250000-30000)، درجه پلیمریزاسیون بالا (170000-220000)، درجه پلیمریزاسیون متوسط (120000-150000) و درجه پلیمریزاسیون پایین (25000-35000). درجه الکل‌زدایی (Alcoholization) عموماً شامل الکل‌زدایی کامل (درجه الکل‌زدایی 98-100%)، الکل‌زدایی جزئی (درجه الکل‌زدایی 87-89%) و درجه الکل‌زدایی 78% است. به طور کلی، رقم‌های هزار یا صدم درجه پلیمریزاسیون در جلو و درجه الکل‌زدایی در پشت درجه محصول قرار می‌گیرند. برای مثال، پلی‌وینیل الکل ۱۷-۹۹ به این معنی است که درجه پلیمریزاسیون ۱.۷k و درجه الکل‌کافت ۹۹٪ است.

پلی وینیل الکل برای چه مواردی استفاده می‌شود؟

پلی وینیل الکل (PVA) به دلیل خواص منحصر به فرد خود به عنوان یک پلیمر محلول در آب، طیف وسیعی از کاربردها را دارد. در اینجا برخی از کاربردهای اصلی PVA آورده شده است:
صنعت نساجی: PVA معمولاً به عنوان عامل آهار در صنعت نساجی استفاده می‌شود. این ماده به عنوان یک چسب بین نخ و سایر الیاف عمل می‌کند و استحکام و مقاومت سایشی آنها را بهبود می‌بخشد. همچنین به عملکرد روان ماشین‌های بافندگی کمک می‌کند.
چسب‌ها و پیونددهنده‌ها: PVA یک چسب و جزء چسب عالی در کاربردهای مختلف است. می‌توان از آن برای تولید چسب، چسب و پوشش برای کاغذ، چوب و سایر مواد استفاده کرد. خواص چسبندگی خوب آن، آن را برای کارهای لمینت کردن و اتصال مناسب می‌کند. کاغذ و پوشش‌ها: PVA به عنوان یک عامل پوشش سطح در صنعت کاغذ استفاده می‌شود. این ماده خواص سطحی کاغذ مانند براقیت، قابلیت چاپ و مقاومت در برابر آب را بهبود می‌بخشد. پوشش‌های PVA همچنین می‌توانند برای سایر مواد برای افزایش دوام و ظاهر آنها اعمال شوند. تشکیل فیلم و غشاء: PVA را می‌توان به فیلم‌های نازک یا غشاهایی با خواص خاص تبدیل کرد. این فیلم‌ها در کاربردهای مختلف از جمله بسته‌بندی، غشاهای جداسازی برای تصفیه آب یا دیالیز و به عنوان زیرلایه برای قطعات الکترونیکی استفاده می‌شوند.
تولید الیاف: الیاف PVA که به عنوان وینیل شناخته می‌شوند، از محلول‌های PVA تولید می‌شوند. این الیاف دارای استحکام کششی عالی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی هستند که آنها را برای استفاده در لباس، طناب و سایر کاربردهای صنعتی مناسب می‌سازد.
پلیمریزاسیون امولسیونی و سوسپانسیونی: محلول‌های PVA می‌توانند به عنوان کلوئیدهای محافظ در واکنش‌های پلیمریزاسیون امولسیونی و سوسپانسیونی عمل کنند، ذرات پراکنده را پایدار کرده و تشکیل ذرات پلیمری یکنواخت را افزایش دهند.
رنگ‌ها و پوشش‌ها: PVA به عنوان یک چسب در رنگ‌ها و پوشش‌های پایه آب استفاده می‌شود. این ماده به بهبود چسبندگی، دوام و ظاهر پوشش‌ها روی سطوح مختلف کمک می‌کند.
کاربردهای زیست‌پزشکی: PVA و مشتقات آن در حوزه زیست‌پزشکی نیز کاربردهایی پیدا کرده‌اند. از آنها می‌توان برای تولید ایمپلنت‌های زیست‌تخریب‌پذیر، سیستم‌های دارورسانی و داربست‌های مهندسی بافت استفاده کرد.
شایان ذکر است که کاربردهای خاص PVA می‌تواند بسته به وزن مولکولی، درجه پلیمریزاسیون و سطح الکل‌زدایی آن متفاوت باشد. تولیدکنندگان اغلب خواص PVA را متناسب با الزامات کاربردهای خاص مورد استفاده تنظیم می‌کنند.

پلی وینیل الکل چگونه تولید می‌شود؟

تولید پلی وینیل الکل (PVA) شامل چندین مرحله است که عمدتاً شامل تهیه مواد اولیه، واکنش پلیمریزاسیون، خالص‌سازی و فرآوری می‌شود. فرآیند اساسی تولید پلی وینیل الکل به شرح زیر است:
آماده‌سازی مواد اولیه: ماده اولیه اصلی برای پلی‌وینیل الکل، اتیلن است. اتیلن معمولاً یک ترکیب آلی است که از نفت یا گاز طبیعی استخراج می‌شود، یا با تقطیر جزء به جزء آلکان‌ها در فرآیند پالایش نفت یا با کراکینگ هیدروکربن‌ها در نفت.
پلیمریزاسیون اتیلن: اتیلن از طریق واکنش پلیمریزاسیون به پلی‌اتیلن تبدیل می‌شود. این مرحله معمولاً توسط پلیمریزاسیون رادیکال آزاد آغاز شده توسط کاتالیزور انجام می‌شود. در واکنش پلیمریزاسیون، پیوندهای دوگانه در مولکول اتیلن باز شده و به هم متصل می‌شوند تا زنجیره‌های بلندی تشکیل دهند.
تبدیل پلی‌اتیلن: پلی‌اتیلن بیشتر به پلی‌وینیل الکل تبدیل می‌شود. این فرآیند تبدیل می‌تواند با کاتالیز اسیدی، کاتالیز بازی یا کاتالیز آنزیمی انجام شود. در این مرحله، برخی از اتم‌های هیدروژن در زنجیره پلی‌اتیلن با گروه‌های هیدروکسیل (OH) جایگزین می‌شوند تا پلی‌وینیل الکل تولید شود. خالص‌سازی و فرآوری: پلی‌وینیل الکل سنتز شده برای حذف ناخالصی‌ها و برآورده کردن الزامات خاص محصول، خالص‌سازی و فرآوری می‌شود، از جمله مراحلی مانند استخراج با حلال، تبلور و خشک کردن. پلی‌وینیل الکل معمولاً به شکل دانه‌ای استفاده می‌شود. پلی‌وینیل الکل خشک شده به دستگاه گلوله‌سازی وارد می‌شود و در آنجا با اکستروژن و برش به گلوله تبدیل می‌شود.
علاوه بر مراحل اساسی که در بالا توضیح داده شد، فرآیند تولید پلی وینیل الکل می‌تواند برای مواد اولیه مختلف و انتخاب کاتالیزور تنظیم دقیق شود. فرآیندهای تولید داخلی پلی وینیل الکل عمدتاً شامل استیلن کاربید کلسیم، اتیلن نفتی، استیلن گاز طبیعی و بیواتانول است که استیلن کاربید کلسیم بیشترین سهم را در فرآیندهای تولید دارد.

نحوه بسته‌بندی، نگهداری و توزیع پلی‌وینیل الکل چگونه است؟ بسته‌بندی‌ها: ۲۰ کیلوگرم در هر کیسه، ۲۵ کیلوگرم در هر کیسه، ۵۰۰ کیلوگرم در هر کیسه، ۱۰۰۰ کیلوگرم در هر کیسه. نگهداری: پلی‌وینیل الکل باید در کیسه‌های بافته شده دربسته یا کارتن‌های پوشیده شده با کیسه‌های پلاستیکی بسته‌بندی شود تا از ورود رطوبت و سایر ناخالصی‌ها جلوگیری شود. حمل و نقل: وسایل نقلیه‌ای که پلی‌وینیل الکل را حمل می‌کنند باید از رطوبت، آفتاب و باران محافظت شوند تا فضای داخلی خشک و تمیز بماند و از واکنش‌های شیمیایی احتمالی یا تغییرات کیفیت پلی‌وینیل الکل در محیط مرطوب جلوگیری شود.

اثرات مضر پلی وینیل الکل چیست؟

پلی وینیل الکل عموماً یک ماده غیرسمی است، اما گرد و غبار آن می‌تواند برای دستگاه تنفسی تحریک‌کننده باشد. پلی وینیل الکل در فهرست اولیه فهرست مواد سرطان‌زا که توسط آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان سازمان بهداشت جهانی در سال ۲۰۱۷ منتشر شد، در فهرست گروه ۳ مواد سرطان‌زا قرار گرفت. بنابراین، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض غلظت‌های بالای پلی وینیل الکل ممکن است خطر بالقوه‌ای برای سلامتی ایجاد کند. کارکنان باید در صورت تماس به خوبی محافظت شوند و در صورت تماس با چشم و پوست، فوراً با آب جاری شستشو دهند. عملیات باید در محیطی با تهویه مناسب انجام شود.