Alcool polyvinylique
Alcool polyvinylique, appelé PVA. Formule moléculaire : (C2H4O) n. Composé organique polymère saponifié à base d'acétate de polyvinyle. L'alcool polyvinylique est une poudre blanche, des flocons ou un solide floculent avec une température de transition vitreuse de 60 à 85 degrés C. L'alcool polyvinylique contient de nombreux groupes alcool, a une polarité et peut former des liaisons hydrogène avec l'eau, il peut donc être dissous dans l'eau polaire. ; il peut également être dissous dans des solvants chauds contenant des hydroxyles tels que la glycérine, le phénol, etc., non solubles dans le méthanol, le benzène, les solvants organiques généraux tels que l'acétone et l'essence. Principalement utilisé dans la fabrication de polyvinylacétal, de tuyaux résistants à l'essence et de fibres de vinylon ; également utilisé comme adhésifs pour la protection temporaire des films, des tissus, du cuir, etc., des liants, des agents d'encollage pour les tissus, des émulsifiants et des colloïdes protecteurs Attendez.
Découvrez l'histoire
L'alcool polyvinylique a été découvert pour la première fois par les chimistes allemands WOHerrmann et le Dr WWHachnel en 1924. Parce qu'il peut effectuer la réaction chimique typique du polyol et grâce à un traitement insoluble, il se dénature et a différents effets fonctionnels, ce qui entraîne une série de matériaux synthétiques largement utilisés. utilisé dans la production industrielle et agricole et dans les applications médicales. L'alcool polyvinylique a atteint sa production industrielle en 1926 et le produit a été industrialisé à grande échelle dans les années 1950. Au début des années 1980, la capacité de production mondiale était d'environ 640 kt.
La voie de production de l'alcool polyvinylique est divisée en fonction des matières premières, il existe deux types de méthode à l'éthylène et à l'acétylène.
Proprietes physiques et chimiques
Alcool polyvinylique
Alcool polyvinylique, appelé PVA
L'alcool polyvinylique est un polymère soluble dans l'eau obtenu par hydrolyse de l'acétate de polyvinyle sans polymérisation de monomères, en abrégé. Flocon blanc, solide floculent ou pulvérulent, inodore. Les propriétés physiques de l'alcool polyvinylique sont affectées par la structure chimique, le degré d'alcoolyse et le degré de polymérisation. Il existe deux structures chimiques dans la molécule d'alcool polyvinylique, à savoir la structure 1, 3 et 1, 2 de l'éthylène glycol, mais la structure principale est la structure 1, 3 de l'éthylène glycol, c'est-à-dire la structure « tête et queue ».
Densité relative de l'alcool polyvinylique (25 degrés / 4 degrés) 1.27 - 1.31 (solide), 1.02 (solution à 10 %), point de fusion 230 degrés, température de transition vitreuse {{9 }} degré, chauffé dans l'air à Il change lentement de couleur et devient cassant au-dessus de 100 degrés. Il est déshydraté et éthérifié lorsqu'il est chauffé à 160-170 degré C et perd sa solubilité. Il commence à se décomposer lorsqu'il est chauffé à 200 degrés C. Au-delà de 250 degrés C, il devient un polymère contenant des doubles liaisons conjuguées. Indice de réfraction 1.49 - 1.52, conductivité thermique 0,2w / (m · K), capacité thermique spécifique 1 - 5J / (kg · K), résistivité (3.1 - 3.8 ) × 107Ω · cm. Il est soluble dans l'eau et doit généralement être chauffé à 65-75 degré C pour une dissolution complète. Insoluble dans l'essence, le kérosène, l'huile végétale, le benzène, le toluène, le dichloroéthane, le tétrachlorure de carbone, l'acétone, l'acétate d'éthyle, le méthanol, l'éthylène glycol, etc. Légèrement soluble dans le diméthylsulfoxyde. 120 - 150 degré soluble dans la glycérine. Mais lorsqu’il est refroidi à température ambiante, il se transforme en gelée. Pour dissoudre l'alcool polyvinylique, le matériau doit être ajouté à de l'eau à température ambiante sous agitation. Après avoir dispersé uniformément, augmentez la température pour accélérer la dissolution, ce qui peut empêcher l'agglomération et affecter la vitesse de dissolution. La solution aqueuse d'alcool polyvinylique (5%) est très sensible au borax et à l'acide borique, et elle provoque facilement une gélification. Lorsque le borax atteint 1% de la masse de la solution, une coagulation irréversible se produira. Le chromate, le dichromate et le permanganate peuvent également fabriquer du gel d'alcool polyvinylique.
Introduction au classement
L'alcool polyvinylique est une sorte de solubilité dans l'eau obtenue par alcoolyse. La chaîne principale de la molécule contient le groupe ―CH―CH (OH) ―.
Selon le degré de polymérisation : il peut être divisé en degré de polymérisation ultra-élevé (poids moléculaire de 25-30 millions), degré de polymérisation élevé (poids moléculaire de 17-220000), degré de polymérisation moyen ( poids moléculaire de 12-150000) et faible degré de polymérisation (poids moléculaire de 2.5-3,5 millions).
Selon le degré d'alcoolyse : elle peut être divisée en trois types : alcoolyse complète (98-100 % d'alcoolyse), alcoolyse partielle (87-89 % d'alcoolyse) et 78 % d'alcoolyse.
L'alcool polyvinylique à haut degré de polymérisation et d'alcoolyse est la principale matière première de la fibre polyvinylique formelle. À mesure que le degré d'alcoolyse augmente, sa solubilité dans l'eau diminue considérablement. Pour l'alcool polyvinylique, les milliers et centaines de chiffres du degré de polymérisation sont généralement placés devant, et le degré d'alcoolyse est placé derrière. Par exemple, l'alcool polyvinylique 17-99 signifie que le degré de polymérisation est de 1 700 et le degré d'alcoolyse est de 99 %. Généralement, le degré de polymérisation augmente, la viscosité de la solution aqueuse augmente et la résistance et la résistance aux solvants après la formation du film augmentent, mais la solubilité dans l'eau et l'allongement après la formation du film diminuent.
La viscosité de la solution aqueuse PVA 17-88 augmente progressivement avec le temps à température ambiante. Cependant, la viscosité à une concentration de 8 % est absolument stable, quel que soit le temps. Le phénomène particulier c, l'alcool polyvinylique, possède de bonnes propriétés filmogènes et est très inconfortable pour de nombreux gaz, à l'exception de la vapeur d'eau et de l'ammoniac. Bonne résistance à la lumière, non affectée par la lumière. Il peut brûler lorsqu'il y a un feu ouvert et dégage une odeur particulière. Lorsque la solution aqueuse est stockée, elle devient parfois toxique. Non toxique, non irritant pour la peau humaine. Utilisé comme stabilisant d'émulsion pour la polymérisation en émulsion de l'acétate de polyvinyle. Utilisé dans la fabrication d'adhésifs hydrosolubles. Utilisé comme modificateur des adhésifs à base d'amidon. Il peut également être utilisé pour préparer un adhésif photosensible et un mastic résistant aux solvants benzéniques. Également utilisé comme agent de démoulage, dispersant, etc. Conserver dans un entrepôt frais et sec. Résistant à l'humidité et au feu.
L'alcool polyvinylique 17-92 est abrégé en PVAl 7-92, particules blanches ou poudre. Facilement soluble dans l'eau, la température de dissolution est de 75 - 80 degrés. Les autres propriétés sont fondamentalement les mêmes que PVA17-88. Utilisé comme stabilisateur d'émulsion pour la polymérisation en émulsion. Utilisé dans la fabrication d'adhésifs hydrosolubles. Stocké dans un entrepôt frais et sec, au feu et à l'humidité.
L'alcool polyvinylique {{0}} est également appelé résine d'encollage (Sizing resin), en abrégé PVAl7-99. Poudre blanche ou jaune clair ou floc solide. La température de transition vitreuse est de 85 degrés et l'indice de saponification est de 3 - 12 mgKOH/g. Il est soluble dans l'eau chaude à 90 - 95 degrés, presque insoluble dans l'eau froide. Une solution aqueuse avec une concentration supérieure à 10 % gélifiera à température ambiante pour geler, et se diluera à haute température pour restaurer la fluidité. Afin de stabiliser la viscosité, une quantité appropriée de thiocyanate de sodium, de thiocyanate de calcium, de phénol, de butanol et d'autres stabilisants de viscosité peut être ajoutée à la solution. La solution PvAl7-99 est plus sensible au gel provoqué par le sable que PvAl7, 88. Les 0,1 % de borax de la masse de solution gélifieront la solution aqueuse à 5 % de PVAl7-99 et provoqueront la même concentration de Gel en solution aqueuse PVA 17-88 La quantité de borax est de 1 %. Pour des solutions aqueuses d'alcool polyvinylique ayant la même concentration et le même degré d'alcoolyse, le borax est plus susceptible de gélifier que l'acide borique. PVAl7-99 est plus résistant aux solvants tels que le benzène, les hydrocarbures chlorés, les esters, les cétones, les éthers, les hydrocarbures, etc. que PVAl7-88. Il changera progressivement de couleur lorsqu'il sera chauffé au-dessus de 100 degrés. Il changera de couleur rapidement au-dessus de 150 degrés et se décomposera au-dessus de 200 degrés. La propriété de décoloration de l'alcool polyvinylique lorsqu'il est chauffé peut être supprimée en ajoutant 0,5 % à 3 % d'acide borique. Il a une bonne résistance à la lumière et n'est pas affecté par la lumière. Il présente une réactivité chimique telle que l'estérification, l'éthérification et l'acétalisation des polyols à longue chaîne. Le feu ouvert brûlera avec une odeur particulière. Non toxique, non irritant pour la peau humaine.
L'alcool polyvinylique 17-99B est principalement utilisé pour fabriquer du polyvinylbutyral à haute viscosité. Largement utilisé comme dispersant pour l’encollage des matériaux. D'autres types de 17-99 sont utilisés comme stabilisants d'émulsion pour la polymérisation en émulsion de l'acétate de polyvinyle, mais l'effet n'est pas aussi bon que celui du 17-88. Généralement, 17-99 est mélangé avec 17-88. 17-99 est utilisé pour fabriquer une solution aqueuse de polyvinylformal (principalement de la colle de construction L07). 17-99 est également utilisé pour préparer un mastic résistant aux solvants benzéniques. Conserver dans un entrepôt frais et sec, à l'abri de l'humidité et du feu.
Effets toxiques
Non toxique, non irritant pour la peau, ne provoquera pas d'allergies cutanées, mais la poussière a un effet irritant sur les yeux.
Méthode de production
La voie de production de l'alcool polyvinylique est divisée en fonction des matières premières, il existe deux types de méthode à l'éthylène et à l'acétylène.
La voie de production de l'alcool polyvinylique est divisée en fonction des matières premières, il existe deux types de méthode à l'éthylène et à l'acétylène.
1. Synthèse directe de l'éthylène
La méthode de synthèse directe de l'éthylène de craquage du pétrole a été développée avec succès par Japan Kuraray Co., Ltd. (anciennement Kurashiki Rayon Co., Ltd.) pour la première fois et utilisée dans la production industrielle. À l'heure actuelle, le processus de production de PVA dans le monde est dominé par la méthode à l'éthylène et sa quantité représente 72 % de la capacité de production totale. Les États-Unis ont achevé la conversion de la méthode à l’acétylène en méthode à l’éthylène. La méthode japonaise à l'éthylène représente également plus de 70 %, alors que seules deux des entreprises manufacturières chinoises utilisent des méthodes à l'éthylène.
Le processus technologique comprend : l'obtention de l'éthylène et la synthèse, la rectification, la polymérisation, l'acétate de polyvinyle (PVAc), l'alcoolyse de l'acétate de vinyle (VAc), la récupération de l'acide acétique et du méthanol.
Caractéristiques du procédé d'éthylène pétrolier : l'échelle de production est plus grande que le procédé à l'acétylène, la qualité du produit est bonne, l'équipement est facile à entretenir, à gérer et à nettoyer, le taux d'utilisation de la chaleur est élevé, les économies d'énergie sont évidentes et le coût de production est 30% inférieur au procédé à l'acétylène.
2. Méthode de synthèse directe de l'acétylène de craquage du gaz naturel
La méthode de synthèse de l'acétylène peut être divisée en méthode de synthèse de carbure de calcium et d'acétylène et méthode de synthèse d'acétylène par craquage du gaz naturel selon différentes sources de matières premières.
1. Méthode de synthèse du carbure de calcium acétylène
Méthode de synthèse du carbure de calcium et de l'acétylène, la première production industrialisée.
Caractéristiques de la méthode au carbure de calcium et à l'acétylène : opération simple, rendement élevé et séparation facile des sous-produits. Par conséquent, il existe encore 10 usines en Chine qui utilisent encore cette méthode de production, et la plupart d'entre elles utilisent la méthode de production à haute teneur en alcalis. Cependant, en raison de la consommation d'énergie élevée, de la faible qualité et du coût élevé de ce procédé, la pollution de l'environnement causée par les impuretés produites lors du processus de production est également plus grave. Le coût est plus élevé que le PVA 800-1000 yuans/t produit par deux autres méthodes, ce qui manque de compétitivité sur le marché et élimine progressivement le processus. Les pays étrangers avancés ont tous utilisé des procédés de production à faible teneur en alcali dès les années 1970.
2. Craquage de l'acétylène du gaz naturel
Méthode de synthèse directe de l'acétylène Dans les régions riches en gaz naturel, charbon et électricité, la méthode du gaz naturel acétylène a encore de la vitalité. Des pays comme l’Europe et la Corée du Nord dominent la méthode du gaz naturel à l’acétylène, et la Chine dispose d’une installation de production qui utilise cette méthode.
La méthode Borden avec l'acétylène de gaz naturel comme matière première dispose non seulement d'une technologie mature, mais produit également de l'acétylène qui est bénéfique pour une utilisation globale. Le coût de production du VAc est 50-70 % inférieur à celui de la méthode au carbure de calcium et à l'acétylène. Mais les investissements dans le gaz naturel acétylène et les difficultés techniques sont plus importants.
La méthode à l'éthylène, la méthode au gaz naturel et la méthode à l'acétylène ont leurs propres avantages et inconvénients. Les méthodes et caractéristiques du procédé sont présentées dans le tableau suivant :
Voie des matières premières Pétrole éthylène Gaz naturel acétylène Carbure acétylène
Méthode de réaction
Méthode en phase gazeuse en lit fixe Méthode en phase gazeuse en lit fixe Méthode en phase gazeuse en lit bouillant
Conditions de processus
Température/degré 150 - 200 170 - 210 170 - 210
Pression / MPa 0.49 - 0.98 Pression normale Pression normale
Vitesse / L · h-1 2040 - 2100 250 - 280 110 - 150
Rapport matières premières (rapport molaire) Éthylène : acide acétique : oxygène=9 : 4 : 1,5 C2H2 : HAc=1 : 7 ± 1 C2H2 : Hac=1 : 3 ± 1
Composition du catalyseur Palladium, métal noble or Zn (Ac) 2 / charbon actif Zn (Ac) 2 / charbon actif
Durée de vie du catalyseur 5 - 6 mois 3 mois 5 - 6 mois
Effet technique
Taux de conversion unidirectionnel, % 15 - 20 60 - 70 30 - 35
Rendement spatio-temporel / t · (m3 · d) -1 6 - 8 2.0 - 2.5 1.0 - 1.3
Avantages Moins de sous-produits, moins d'équipements corrosifs, activité catalytique élevée, bonne qualité de produit, bonne utilisation de l'énergie thermique, catalyseur bon marché et facile, moins de réactions secondaires, technologie mature, moins d'investissement, disponibilité facile du catalyseur
Inconvénients Catalyseur précieux Coût élevé de l’acétylène Coût élevé de l’acétylène
L'objectif principal
L'alcool polyvinylique est largement utilisé. Il peut être utilisé comme stabilisant d’émulsion et stabilisant de dispersion dans les réactions de polymérisation. Il peut remplacer l'amidon et la colle osseuse comme adhésifs. Il est largement utilisé dans la fabrication du papier, la transformation des fibres, la transformation du bois, la médecine, le cuir, la construction, le verre, l'emballage et bien d'autres industries. Par exemple : dans le traitement des fibres, il peut être utilisé comme agent d'encollage de chaîne, agent de finition de tissus (voir additifs textiles), etc. comme adhésif pigmentaire dans le traitement du papier pour le revêtement de surface du papier, comme colle pour l'application de surface de colle à papier ; utilisé en médecine pour les adhésifs pharmaceutiques, les suspensions, les matériaux d'enrobage, les bases de pommades et même comme substitut au plasma.
Alcool polyvinylique médical
Est un produit d'hydrolyse de l'acétate de polyvinyle. C'est une poudre blanche contenant une grande quantité de groupes hydroxyles et soluble dans l'eau. Possède une bonne biocompatibilité et des propriétés anticoagulantes. L’hydrogel réticulé irradié par la lumière ultraviolette est utilisé pour injecter et remplir la cavité vitrée de l’œil. L'hydrogel cristallin peut être utilisé comme matériau de cartilage artificiel, ainsi que comme fibre hémostatique, film contraceptif et film oculaire.
Résine d'alcool polyvinylique
Les produits de la série de résines d'alcool polyvinylique sont solides blancs et leur apparence est divisée en trois types : floculant, granulaire et poudreux ; non toxique, inodore et sans pollution, et peut être dissous dans de l'eau à 80-90 degrés. Sa solution aqueuse présente de bonnes propriétés d'adhésion et filmogènes ; il résiste à la plupart des solvants organiques tels que les huiles, les lubrifiants et les hydrocarbures ; il possède des propriétés chimiques telles que l'estérification, l'éthérification et l'acétalisation des polyols à longue chaîne.
Mode de préparation : Il est obtenu par saponification de l'acétate de vinyle.
Utilisations : principalement utilisé pour l'encollage de chaîne, l'agent de finition textile, les matières premières en fibres de vinyle dans l'industrie textile ; 107 adhésifs, revêtements muraux intérieurs et extérieurs, adhésifs pour l'industrie de la construction et de la décoration ; utilisé comme émulsifiant de polymérisation, dispersant et polyvinylformal dans l'industrie chimique, résines acétal, butyral ; utilisé comme adhésifs pour papier dans l'industrie du papier; utilisé comme amendements de sol, synergistes d'adhésion de pesticides et films d'alcool polyvinylique en agriculture ; également utilisé dans les cosmétiques quotidiens et les agents de trempe à haute fréquence et d'autres aspects.
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