بررسی پلی وینیل الکلی

 چکیده :

پلی وینیل الکل به شماره ثبت [9002-89-5] اولین بار از طریق افزودن آلکیل به محلول شفاف الکلی پلی وینیل استات، کشف شد. که پلی وینیل الکل به رنگ عاجی بدست آمد. پلی وینیل الکل PVA یک پلیمر پلی هیدروکسی است که بیشترین حجم تولید رزین مصنوعی، از نوع محلول در آب است که در جهان تولید می شود. PVA به صورت تجارتی از هیدرولیز پلی وینیل استات تولید می‌شود. زیرا وینیل الکل منومر، نمی تواند با درجه خلوص و هیدرولیز بالا تبدیل به پلی وینیل الکل شود. پایداری شیمیایی و خواص فیزیکی بسیار خوب رزینهای PVA، کاربرد آن را در مصارف صنعتی زیر موجب شده است. عمده ترین کاربردهای PVA در آهارزنی منسوجات، چسبها، تهیه کلوئیدهای محافظ برای پلیمریزاسیون امولسیونی، تهیه الیاف و تهیه پلی وینیل بوتیرات و آهارزنی کاغذ می باشد. و همچنین مصرف عمده PVA در تهیه افزودنیهای بتونی و اتصالات سیمانی در ساخت ساختمان ها، در ساختمان آفت کش ها علف کش ها و کودهای شیمیایی می باشد و در مقدار کمتری از موارد فوق بعنوان امولسیفایر (امولسیون ساز) در موارد آرایشی، پوششهای محافظ موقت، بالا بردن چسبندگی خاک برای جلوکیری از فرسایش خاک و در کاغذ عکاسی کاربرد فراوانی دارد.

مقدمه :

پلی وینیل الکلی اولین بار توسط (Berg, Havhnel, Hermann) در سال 1932 ساخته شد و از واکنش مبادله استر بدست آمد پس از پیشرفت غیرمنتظره ای که در سال 1938 بوسیله (Tomanasi, Yazawa, Sakurada) در تولید فیبرهای استالیزه مقاوم به آب بدست آمد. یک سرمایه گذاری اقتصادی بزرگ بویژه در ژاپن برای تولید فیبر، انجام گرفت. از آن زمان به بعدت کاربردهای بسیار فراوان نظیر آهارزنی الیاف، روکش ها، چسبها و کالاها قالبگیری شده، گسترش پیدا کرد. در حال حاضر حدوداً 000/500 تن در سال در کل جهان برای کاربردها PVA مصرف می شود.

ماده شروع کننده برای تولید پلی وینیل الکل (PVA)، منومر وینیل الکل که بصورت استالدئید توتومری وجود دارد نیست. بلکه پلی وینیل استات است که به PVA هیدرولیز می شود. واژه هیدرولیز در این مفهوم اندکی گمراه کننده است زیرا پلی وینیل استات آمادگی واکنش در حضور آب و تولید PVA را ندارد.

اگرچه PVA بصورت تجارتی از هیدرولیز پلی وینیل استات تولید می شود. اما راههای متنوع دیگری در آزمایشگاهها مطالعه می‌شوند. مثل:

هیدرولیز پلی وینیل استر بغیر از PVA، پلی وینیل فرمات، پلی وینیل پروپیونات، بوتیرات یا پلی وینیل بتروآت.هیدرولیز پلی وینیل اتر، پلی وینیل بنزیل اتر، پلی وینیل بوتیل یا پلی وینیل تری متیل سیلیل اتر.هیدرولیزیک پلیمر از ترکیبات دی وینیل اکسالات، دی وینیل مالونات یا دی وینیل سوکسینات.پلیمریزاسیون مستقیم استالدئید به PVA.

انواع زیادی از PVA تجارتی موجود می باشد. خواص پایه‌ای این گونه‌های PVA بستگی به درجه پلمیریزاسیون و درصد هیدرولیز آنها دارد. خواص PVA نظیر مقاومت در برابر آب، قدرت کشش مقاومت در برابر پارگی در برابر حلال با افزایش درصد هیدرولیز افزایش می یابد. اما انعطاف پذیری، خواص چسبندگی و توانایی تفرق کاهش می یابد. بالا رفتن وزن مولکولی (یا درجه پلمیریزاسیون) منجر به افزایش ویسکوزیته محلول، قدرت کشش، توانایی تفرق، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر پارگی می شود. درحالیکه درصد هیدرو.لیز به راحتی می تواند در خلال واکنش هیدرولیز کنترل شود. درجه پلیمریزاسیون PVA به میزان زیادی بستگی به شرایط پلیمریزاسیون پلی وینیل استات دارد. معمولاً درجه پلیمریزاسیون هنگام هیدرولیز PVAC به PVA کاهش می یابد. این مسئله ناشی از شکستن شاخه های فرعی بین PVA و حلقه های استر می باشد. این مسئله یعنی وجود تعداد زیادی از شاخه های فرعی در گروه استوکسی متیل PVAC بصورت شایعی دیده می شود.

در این پایان نامه سعی نموده ایم که با معرفی خواص گوناگون پلی وینیل الکل، کاربردهای فراوان و اهمیت اقتصادی این ماده شیمیایی را مطالعه نماییم. و سپس یک طرح تولید صنعتی این ماده را ارائه نماییم. با امید به اینکه روزی این طرح جامع عمل به خود بگیرد.

فهرست مطالب :

چکیده

مقدمه

1) پلیمرهای پلی وینیل الکل (PVA)

1-1) خواص فیزیکی

1-1-1) نقطه ذوب و تبلور

1-1-2) دمای شیشه ای شدن

1-1-3) قابلیت انحلال        

1-1-4) ویسکوزیته محلول

1-1-5) خواص مکانیکی

1-1-6) مقاومت در برابر حلال

1-1-7) خواص حاثل گاز

1-1-8) کشش سطحی        

1-29 خواص شیمیائی

1-2-1) استری شدن

1-2-2) استرهای آلی

1-2-3) اتری شدن

1-2-4) استیله کردن

استیله کردن بین مولکولی

1-2-5) واکنش های دیگر

1-2-6) پیوندهای عرضی

1-2-7) تجزیه گرمایی

1-3) تولید

1-3-1) تولید پلی وینیل استات          

1-3-2) فرآیند پلیمریزاسیون تجارتی   

1-3-3) پلی مریزاسیون ناپیوسته و نیمه پیوسته

1-3-4) شیمی تولید وینیل الکل

1-3-4-1) فرایند هیدرولیز تجاری

1-3-4-2) صابونی سازی پیوسته

1-3-4-3) صابون سازی ناپیوسته

1-3-5) خشک و جدا کردن جامد

1-3-6) بازیافت حلال

1-4) کوپلیمرها

1-7) روشهای آزمایش و تحلیل

1-8) فاکتورهای سلامت و ایمنی 

1-9) فرآیند

1-9-1) تهیه محلول و کاربرد

1-9-2) استخراج

1-10) مصارف

1-10-1) آهار زدن منسوجات و الیاف

1-10-2) چسبها

1-10-3) پلیمریزاسیون امولسیونی 

1-10-4) روکش کاغذی 

1-10-5) محصولات ساختمانی 

1-10-6) الیاف ها (فیبرها)

1-10-7) کاربرهای دیگر

2-2) هیدرولیز پلی وینیل استات

2-3) توضیح فرآیند

2-4-1) ذخیره سازی و مواد خام و تصفیه

2-4-2) پلیمریزاسیون و هیدرولیز

2-4-3) جداسازی حلال و خشک کردن محصول

2-4-4) جمع آوری محصول

2-5)‌ طرح فرآیند