پلی وینیل الکل

پلی وینیل الکل

1-مقدمه

پلی وینیل الکل که به اختصار به آن PVOH ، PVA یا  PVAl نیز گفته می شود,یک پلیمر سنتزی محلول در آب است. این ترکیب دارای فرمول [CH2CH (OH)] n می باشد که این فرمول ایده آل ترین حالت ممکن است و در سنتز ممکن است شاخه های جانبی دیگری نیز حضور داشته باشند. این ماده که با نام های پلی اتانول, پلی ویول, پلی وینول, پلی آویل, آلکوتکس, ژلواتول, لمول و ... نیز شناخته می شود در ساخت کاغذ ، پارچه ، به عنوان تغلیظ کننده و تثبیت کننده امولسیون در فرمول های چسب PVAc ، در انواع پوشش ها و چاپ سه بعدی استفاده می شود. بی رنگ (سفید) و بی بو است. معمولاً به عنوان دانه های پودری و گرانولی و یا محلول در آب عرضه می شود.

مشتقات دیگری از این ترکیب یعنی استال های آن نیز بسیار سرشناس می باشد. پلی وینیل استال ها با واکنش PVA با آلدئیدها تهیه می شوند. بوتیرالدهید و فرمالدئید به ترتیب دارای پلی وینیل بوتیرال (PVB)  و پلی وینیل فرمالPVF) ) هستند. تهیه پلی وینیل بوتیرال بزرگترین استفاده برای پلی وینیل الکل در ایالات متحده و اروپا می باشد. تولیدکنندگان بزرگ این ماده عبارتند از ژاپن ، اروپا ، و ایالات متحده) در حالی که تولیدکننده اصلی یعنی چین تعداد تاسیسات تولیدی بسیار بزرگ را در یک دهه گذشته نصب کرده استو در حال حاضر 45 درصد از ظرفیت تولید این ماده جهان را تشکیل می دهد.

PVA یک پلیمر آتاکتیک است که دارای بلورینگی است. از نظر ریزساختار ، عمدتا از پیوندهای 1،3-دیول –[-CH2 − CH (OH) −CH2 − CH (OH)-]  تشکیل شده است ، اما چند درصد از 1،2-دیوCH2 − CH ( OH) −CH (OH) −CH2−] –[ نیز بسته به شرایط پلیمریزاسیون پیش ساز وینیل استر وجود خواهد داشت.
الکل پلی وینیل دارای خاصیت تشکیل لایه ی نازک (فیلم نازک) ، امولسیون کننده و چسبندگی عالی است. همچنین در برابر روغن ، چربی و حلال ها مقاوم است. دارای استحکام کششی و انعطاف پذیری بالا است. با این حال ، این خواص به رطوبت بستگی دارد، آب جذب شده در سطوح رطوبت بالاتر به عنوان یک پلاستیک کننده (پلاستیسایزر) عمل می کند ، که باعث کاهش مقاومت کششی پلیمر می شود ، اما طول و مقاومت آن را افزایش می دهد.

2-تاریخچه

پلی وینیل الکل اولین بار توسط  (Berg, Havhnel, Hermann) در سال ۱۹۳۲ از طریق واکنش تبادل استر سنتز شده است.

3-کاربردها

1-3-پزشکی

PVA به دلیل سازگاری زیستی ، گرایش کم به چسبندن به پروتئین و سمیت کم در انواع کاربردهای پزشکی استفاده می شود. کاربردهای خاص شامل جایگزینی غضروف ، لنزهای تماسی و قطره چشم از کاربردهای این ترکیب پلیمری می باشد.

2-3-دیسپرس کردن

 پلی وینیل الکل به عنوان ترکیبی کمک کننده در سوسپانسیون و دیسپرس پلیمریزاسیون استفاده می شود. یکی از بزرگترین کاربرد آن استفاده به عنوان کلوئید محافظ برای ایجاد پراکندگی (دیسپرس) پلی وینیل استات می باشد. 

3-3-داروسازی

امروزه از پلیمرهای مبتنی بر PVA به طور گسترده ای در تولید افزودنی ها استفاده می شود. به عنوان مثال ، فرم های خوراکی این ترکیب پتانسیل بالایی را در صنعت داروسازی نشان می دهند. از این ترکیب در قرص های حاوی دارو های اصلاح شده؛ جهت آزادسازی دارو استفاده می شود که در آن PVA به عنوان ماده اتصال دهنده استفاده می شود. 

4-3-دستکش

دیگر زمینه ی کاربردی این ترکیب دستکش های ایمنی و آزمایشگاهی هستند. پلی وینیل الکل در مقابل ترکیبات آلیفاتیک ، آروماتیک ، حلال های کلردار ، استر ها و کتون ها دارای مقاومت هستند و مانع عبور آنها و رسیدن به پوست دست می شوند. همچنین این دستکش ها مقاومت خوبی در مقابل آسیب های فیزیکی دارند.(مانند پارگی و بریدگی و . . . ) اما در معرض آب و الکل های سبک تجزیه می شوند.

5-3-چسب

از دیگر کاربردهای پلی وینیل الکل استفاده در چسب های مایع بی رنگ می باشد.

4-واکنش ها

با توجه به حضور گروه هیدروکسی در این ترکیب, این پلیمر دارای واکنش پذیری نسبتا خوبی می باشد و در واکنش های متعددی شرکت دارد.همانطور که در بالا به آن اشاره شد, استال از مهمترین موادی است که می توان از PVA بدست آورد. این محصول تحت واکنش کراس لینک PVA و گلوتارآلدهید بدست می آید.

و یا از دیگر واکنش های کراس لینک PVA با سولفوسوکسینیک اسید (SSA)  می باشد.

5-روش تولید

روش تولید و سنتز این پلیمر با اکثر پلیمرهای وینیل متفاوت است و با پلیمریزاسیون مونومر آن, یعنی وینیل الکل تهیه نمی شود ، زیرا که مونومر وینیل الکل ، از نظر ترمودینامیکی نسبت به توتومریزه شدن آن به استالدهید ناپایدار است و در دمای محیط این تبدیل صورت می گیرد. به همین علت PVA با هیدرولیز پلی وینیل استات یا در مواقعی با پلیمرهای مشتق شده از وینیل استر با گروه های فرمات یا کلرواستات به جای استات تهیه می شود. تبدیل استرهای پلی وینیل معمولاً با استریزاسیون همراه با کاتالیستی با خاصیت بازی و همراه با اتانول انجام می شود. خواص پلیمر تحت تأثیر درجه ترانس استریفیکاسیون می باشد.

[CH2CH(OAc)]n + C2H5OH → [CH2CH(OH)]n + C2H5OAc

6-تحقیقات جدید

تحقیقات و پژوهش های زیادی بر روی این ماده صورت پذیرفته است. در یکی از این پژوهش ها بر روی خاصیت جدیدی از PVA کار شده است. در مقاله ای تحت عنوان "تولید میکروالیاف پلی وینیل الکل ضدباکتری برای کاربرد در زخم پوش" به خاصیت آنتی باکتریالی این ماده پرداخته شده است که در نشریه ی علوم و تکنولوژی پلیمر (فارسی) به چاپ رسیده است.

7-شرایط نگهداری

نکته ی مهمی که در شرایط نگهداری این ماده مورد توجه است آن است که تا حد امکان بایستی این ماده از رطوبت در امان باشد. این امر می تواند با مهر و موم دقیق ظرف نگهداری و یا استفاده از ترکیبات جاذب آب در کنار ماده ی اصلی و یا اسفاده از فن های جاذب آب در انبار نگهداری صورت گیرد.

8-ایمنی

PVA به دلیل آنکه سمیت نسبتا کمی دارد و در دسترس است, طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد ، بنابراین سمیت و تجزیه بیولوژیکی آن در تناژ های بالا مورد توجه است. محلولهای حاوی 5٪ PVA برای جانوران محیط زیست کاملا غیر سمی است و به آرامی و درصد بالا تجزیه می شود اما غلظت های بیشتر از این ماده مدت زمان بسیار طولانی ای جهت تجزیه شدن در محیط باقی می مانند. درنتیجه بایستی به ورود این ماده به محیط زیست توجه نمود.

به علت آسیب به جانوران در تناژهای بالای این ماده, در برخی منابع به جای -0- عدد -1- در بخش سلامتی درج شده است.