پلی وینیل الکل چیست؟ 15 گرید مختلف PVA
در این مقاله از سری مقالات علمی سایت مهرادکو می پردازیم به بررسی ویژگی های پلی وینیل الکل و کاربردها و گریدهای مختلف آن.
پلی وینیل الکل (PVA) چیست؟
- یک پلیمر مصنوعی بی رنگ و بی بو است که PVOH یا PVAI نیز نامیده می شود و عملکرد آن بین پلاستیک و لاستیک است.
- از نظر شکل ظاهری به صورت پودر یا گرانول یا محلول بی بو و بی مزه، شفاف، سفید یا کرم رنگ دیده می‌شود.
- از آنجایی که پلی وینیل الکل یک پلیمر است، بنابراین شامل واحدهای مونومر است. واحد مونومر پلی وینیل الکل، وینیل استات است.
تاریخچه: اولین بار توسط Hermann و Haehnel در سال 1924 با هیدرولیز پلی وینیل استات در اتانول تهیه شد.
- ویژگی ها:
- چیزی که پلی وینیل الکل را بسیار خاص و پرکاربرد می کند حلالیت بسیار خوب آن در آب است.
- محلول آبی آن خاصیت چسبندگی و تشکیل فیلم دارد.
- این ماده کمی محلول در اتانول است، اما در سایر حلال های آلی مانند روغن ها، روان کننده ها و هیدروکربن ها نامحلول است.
- همچنین دارای خواص شیمیایی مانند استریفیکاسیون، اتریفیکاسیون و استالیزه کردن پلی الهای با زنجیره بلند است.
- دارای استحکام، پایداری حرارتی، مقاومت شیمیایی، شفافیت، وزن سبک و قالب‌پذیری مناسب است.
- در مقایسه با حالت حجیم، در شرایط فیبری، استحکام کششی و انعطاف پذیری PVA تا چند برابر افزایش می یابد.
روش تولید:
- این رزین ترموپلاستیک از پلیمریزاسیون مونومر وینیل استات و به دنبال آن هیدرولیز جزئی پلی وینیل استات به دست می آید.
- پلیمریزاسیون وینیل استات منجر به تشکیل پلی وینیل الکل در پلیمر می شود، اما پلیمریزاسیون مستقیم وینیل استات امکان پذیر نیست.
- فرآیند هیدرولیز بر اساس جایگزینی جزئی گروه استر در وینیل استات با گروه هیدروکسیل است.
- در حضور هیدروکسید سدیم آبی کامل می شود و به دنبال افزودن تدریجی آب، عامل صابون سازی پلی وینیل الکل رسوب داده، شسته و خشک می شود.
- درجه هیدرولیز توسط نقطه زمانی که در آن واکنش صابونی سازی متوقف می شود، تعیین می شود.
- PVA بر اساس درجه پلیمریزاسیون و درجه هیدرولیز به دو دسته تقسیم می شود: نیمه هیدرولیز شده و کاملاً هیدرولیز شده.
- ناخالصی های احتمالی حاصل از فرآیند تولید، شامل استات سدیم(یک محصول جانبی واکنش)، متانول و متیل استات است.
گریدهای مختلف پلی وینیل الکل:
PVA در گریدهای مختلفی تولید می‌شود که هر کدام ویژگی مخصوص خود را دارد و در زمینه صنعتی یا غذایی مخصوص به خود کاربرد دارند. در جدول زیر ویژگی 15 گرید مختلف پلی وینیل الکل آورده شده است:
12 کاربرد مختلف پلی وینیل الکل:
1. تولید انواع چسب‌ها:
- یکی از کاربردهای عمده پلی وینیل الکل تولید انواع چسب‌هاست. به عنوان مثال در چسب های چوب استفاده می‌شود که در انواع اتصالات چوبی به کار می‌روند. این ماده با افزودن عوامل روان‌کننده و تقویت‌کننده می‌تواند اتصالات قوی و پایداری بین قطعات چوبی ایجاد کند.
- همچنین در چسب‌های ساختمانی، چسب‌های حرارتی و چسب‌های اپوکسی و سایر چسب های صنعتی که برای اتصال مواد مختلف مانند فلزات، پلاستیک‌ها، و سطوح غیر پردازش شده است نیز از PVA استفاده می‌شود.
2. تولید PVF و PVB و برخی رزین های دیگر:
- پلی وینیل الکل به عنوان ماده اولیه برای تولید رزین های دیگر مانند پلی وینیل بوتیرال (PVB)، پلی وینیل فرمال (PVF)، پلی وینیل آمین و پلی وینیل استر استفاده می شود.
- در واقع، PVA به عنوان یکی از مواد اصلی برای تولید رزین‌های پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در ساخت مواد آب بندی و جداکننده‌های پلیمری اهمیت دارد. افزودن این ماده به رزین‌های پلاستیکی می‌تواند ویژگی‌هایی مانند انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت مکانیکی را بهبود بخشد. با افزودن پلی وینیل الکل، می‌توان اثرات مخرب رطوبت بر روی رزین‌ها را کاهش و عمر مفید آنها را افزایش داد. در زیر به بررسی 2 نمونه میپردازیم.
- تولید پلی وینیل بوتیرال (PVB):
- ابتدا، پلی وینیل الکل با فرآیند اتصال اتیلن با اکسیداسیون نرمال که تحت شرایط اسیدی یا با استفاده از آلکالی‌های هیدروکسیدی انجام می‌شود، به پلی وینیل الکل پلیمری متصل می‌شود.
- سپس، این پلیمر پلی وینیل الکل با فرآیند اتصال بوتیرال (یک الدهید) در حضور کاتالیست‌های اسیدی یا با اکسیداسیون نرمال به پلی وینیل بوتیرال تبدیل می‌شود.
- در نهایت، پلی وینیل بوتیرال به صورت فیلم‌ها یا شیشه‌هایی با خواص مکانیکی، شفافیت، و پایداری حرارتی بالا تولید می‌شود که در صنایع مختلفی مانند صنایع خودروسازی و ساخت مواد نمایشگر استفاده می‌شود.
- تولید پلی وینیل فرمال (PVF):
- پلی وینیل الکل به صورت ایزومر تتراهیدروفورمال با فرمالدهید تبدیل می‌شود.
- این ترکیب سپس به روش پلیمریزاسیون تحت شرایط خاصی مانند دما و فشار به پلی وینیل فرمال تبدیل می‌شود.
- پلی وینیل فرمال در تولید فیلم‌های پلیمری با خواص عایقی و مقاومت شیمیایی بالا به کار می‌رود، به‌طور خاص در برخی از برندهای پوشش‌دهی ضد خوردگی و بسته‌بندی ها استفاده می‌شود.
3. سرامیک:
- PVA در تولید سرامیک به عنوان نوعی عامل چسباننده و پرکننده، ذرات سرامیکی را در کنار هم نگه می دارد و استحکام و کیفیت محصولات نهایی را بهبود می بخشد.
- در صنایع سرامیک، PVA به عنوان یک چسب قوی و پایدار مورد استفاده قرار می‌گیرد که برای چسبندگی و اتصال قطعات سرامیکی استفاده می‌شود.
- این ماده همچنین به عنوان پوشش محافظ برای سطوح سرامیکی و به عنوان افزودنی در ترکیب رنگ‌ها و لعاب‌ها کاربرد دارد.
- همچنین، در تهیه قالب‌های سرامیکی نیز به‌عنوان یک ماده اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- در پودر سرامیکی خشک قبل از پخت در فرآیندهای ساخت سرامیک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.این پودرها برای افزایش قوام و کاهش انقباض در فرآیند پخت سرامیک استفاده می‌شوند.
- پلی وینیل الکل به عنوان یک عامل مهار کننده رطوبت نیز استفاده می‌شود. زمانی که سرامیک‌ها در فرآیند خشک شدن هستند، PVA کمک میکند تا رطوبت موجود در محیط حفظ شود و جلوی شکستن و ترک خوردن سرامیک را می‌گیرد.
4. مواد شوینده:
- از پلی وینیل الکل به دلیل مقاومت خوب در برابر آب، حلالیت و پایداری شیمیایی مناسب در تولید مواد شوینده مانند مایع ظرفشویی و دستشویی و شامپوها به عنوان یک افزودنی استفاده می‌شود.
- این ماده به عنوان یک روان‌کننده و پایدارکننده در مایعات ظرفشویی عمل میکند و مواد شوینده را در حالت مایعی پایدار نگه می‌دارد و برای پاکسازی و رفع لکه‌های مختلف مهیا میکند.
- همچنین، باعث افزایش میزان آب‌پاشی و خنک کنندگی مواد شوینده می‌شود و می‌تواند به عنوان جایگزین حلال‌های شیمیایی در فرآیند تولید استفاده شود.
- از آن به عنوان یک عامل پایداری کف و افزاینده کف‌زنی نیز استفاده می‌شود تا کیفیت تمیزی سطوح را بهبود بخشد. این ویژگی می‌تواند به دلیل ترکیب شیمیایی مناسب آن با سایر مواد در ترکیبات مواد شوینده ایجاد شود.
5. تولید کاغذ و کارتن:
- این ماده در صنایع کاغذ و کارتن به عنوان یک افزودنی برای افزایش مقاومت در برابر رطوبت و پایداری و انسجام بافت کاغذ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- در کاغذسازی، PVA جایگزین قوی تر و قابل اعتمادتری برای نشاسته است چون با وجود محلول بودن در آب، کیفیت و دوام کاغذ را افزایش می دهد.
- PVA جذب جوهر مبتنی بر آب را روی کاغذ بهبود می بخشد.
- در مورد تولید کاغذهای رنگی و ساختمانی هم همینطور است. مقدار خاصی از پلی وینیل الکل با رنگدانه ترکیب می شود و رنگ بهتر به سطح می چسبد و جذاب تر به نظر می رسد.
در تولید کارتن از PVA برای چسباندن لایه های کاغذی چند لایه استفاده می شود و در مقایسه با نشاسته، پیوند قوی تری ایجاد می کند. همچنین در برابر روغن و گریس مقاوم است.
6. نساجی و پوشاک:
- PVA به عنوان یک پوشش محافظ روی نخ ها عمل میکند که میزان انعطاف را در طول بافت نخ افزایش می‌دهد. این عمل نخ را برای بافت سریع ماشینی آماده می کند.
- استفاده از پلی وینیل الکل در فرآیند تولید پارچه، بافت و الیاف آن را در برابر سایش مقاوم می کند و خاصیت استحکام و انعطاف‌پذیری را افزایش می دهد.
- جدای از دوام، PVA رتبه بندی کرک را بهبود می بخشد.
- پلی وینیل الکل باعث چسبندگی بهتر رنگ روی پارچه می‌شود. ثبات رنگ برای طیف وسیعی از محصولات نساجی مثل پوشاک، ملافه و موارد دیگر ضروری است.
- پوشش ضد آب بر روی پارچه: با اضافه کردن PVA به پوشش‌های پارچه‌ای، می‌توان آنها را ضد آب کرد. این ویژگی در پوشاک های بارانی و ضدآب بسیار مهم است.
- تولید پارچه‌های ضد اشعه ماوراء بنفش: با افزودن PVA به الیاف پارچه، می‌توان پارچه‌هایی تولید کرد که در مقابل اشعه ماوراء بنفش خورشید موجب محافظت پوست شوند.
- افزایش استحکام پارچه و مقاومت در برابر چروک: با افزودن PVA به الیاف پارچه‌ها، می‌توان ماندگاری و مقاومت آنها در برابر چروک و انبساط افزایش داد.
7. محصولات آرایشی و بهداشتی:
- در صنایع آرایشی، پلی وینیل الکل به عنوان یک ماده روان کننده و محافظت کننده برای محصولاتی مانند لوسیون‌ها و کرم‌های مرطوب کننده و لاک ها استفاده می‌شود.
- این ماده افزودنی می‌تواند به کرم‌ها و لوسیون‌ها کمک کند تا بهتر جذب شوند و پوست را نرم و مرطوب نگه دارند.
- تهیه ماسک‌های صورت: این ماده می‌تواند به ماسک‌ها قابلیت انعطاف بیشتری بدهد و باعث بهبود اثرات مرطوب‌کنندگی و آبرسانی بر روی پوست شود.
- پلی وینیل الکل به عنوان افزودنی در تولید محصولات ضدعفونی‌کننده، رژلب‌ها و لاک ناخن می‌تواند به تثبیت و دوام بیشتر آنها کمک کند.
- تولید محصولات ضدآفتاب: PVA می‌تواند به افزایش پایداری و مقاومت محصولات ضدآفتاب در برابر آب و عرق کمک کند.
8. پزشکی:
- پلی وینیل الکل قطره چشمی: PVA اغلب برای رفع قرمزی چشم در قطره های چشمی (اشک مصنوعی) یافت می شود. پلی وینیل الکل با تامین رطوبت چشم به رفع خشکی کمک می کند و از چشم در برابر تحریک بیشتر محافظت می کند.
- دستگاه های پزشکی: PVA به دلیل خواص مطلوب آن مانند زیست سازگاری، غیرسمی بودن و غیر سرطان زا بودن در برخی از دستگاه های غیر ایمپلنت و ایمپلنت استفاده می‌شود.
این دستگاه ها در حال حاضر از اشکال مختلف PVA و HNT ساخته می شوند. کامپوزیت‌های PVA مانند ژل‌های PVA در زمینه‌های مختلف مانند ساخت لنزهای تماسی، جراحی قلب مصنوعی، سیستم‌های دارورسانی و پانسمان زخم استفاده می‌شوند. - داروها: به عنوان یک جزء از فرمولاسیون پوشش قرص و کپسول ها، برای افزایش ویسکوزیته و یا به عنوان روان کننده استفاده می شود. لیست برخی داروهایی که از پلی وینیل الکل در ساختشان استفاده می کنند:
- آمی تریپتیلین هیدروکلراید 25 میلی گرم
- سیکلوبنزاپرین هیدروکلراید 5 میلی گرم و 10 میلی گرم
- دیفن هیدرامین هیدروکلراید 25 میلی گرم
- فاموتیدین 20 میلی گرم
- فکسوفنادین هیدروکلراید 180 میلی گرم
- گاباپنتین 600 میلی گرم
- هیدروکسی کلروکین سولفات 200 میلی گرم
- هیدروکسی زین هیدروکلراید 10 میلی گرم
- ایبوپروفن 200 میلی گرم و 600 میلی گرم و 800 میلی گرم
- لوتیراستام 500 میلی گرم
- سیلدنافیل سیترات 20 میلی گرم (پایه)
- ترامادول هیدروکلراید 50 میلی گرم
9. صنایع غذایی:
- پلی وینیل الکل در صنایع غذایی به عنوان غلیظ کننده و امولسیفایر در محصولات غذایی مانند سس ها، ژله ها و سس ها استفاده می شود.
- بیشتر از PVA نیمه هیدرولیز شده در صنایع غذایی استفاده می‌شود و چون سمی نیست خطری برای سلامتی ندارد.
- یکی از کاربردهای صنعتی پیشرو برای PVA، بسته بندی مواد غذایی است که تقریباً 31.4 درصد از سهم جهانی را به خود اختصاص داده است.
- به عنوان یک عامل پوشش دهنده و فیلم مانع رطوبت برای قرص های مکمل غذایی و خوراکی هایی که حاوی مواد غذایی خشک هستند و موادی که نیاز به محافظت در برابر رطوبت و اکسیژن دارند، استفاده می شود.
- به دلیل غیر سمی بودن PVA، از آن به عنوان یک ماده اصلی در تولید محصولات بسته‌بندی استفاده می‌شود. این ماده می‌تواند به تثبیت و پایداری بسته‌بندی کمک کرده و محصول مورد نظر را از نفوذ هوا، رطوبت و آلودگی محافظت کند. به علاوه، استفاده از PVA قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از بسته‌بندی را نیز فراهم میکند.
10. صنایع چاپ:
- PVA در صنایع چاپ و برچسب‌زنی به عنوان یک چسب و افزودنی مهم مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده برای تثبیت فیلم‌های بسته‌بندی، تهیه برچسب‌های چاپی، بهبود انتقال رنگ و وضوح تصویر در چاپ افست، تهیه پوشش‌های مات و براق و چاپ اسناد رسمی و دفاتری استفاده می‌شود.
- استفاده از PVA در این صنایع منجر به افزایش کیفیت و پایداری محصولات نهایی می‌شود و بهبود فرآیندهای تولیدی کمک میکند.
11. صنایع نفت و گاز:
- در صنایع نفت و گاز، PVA به عنوان یک ماده پایدارکننده و پوشش‌دهنده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کاربردهای این ماده شامل پایدارسازی سیالات حفاری، تهیه مخلوط‌های انتقالی، پوشش محافظ برای تجهیزات و لوله‌ها، استفاده در فرآیندهای تصفیه، و استفاده در سیستم‌های حمل و نقل است.
- استفاده از PVA در این صنایع منجر به افزایش دوام و پایداری تجهیزات، کاهش خطرات خوردگی و زنگ زدگی، و بهبود کارایی فرآیندهای تولید و حفاری می‌شود.
12. صنایع فرآوری چوب و مبلمان:
- تولید وارنیش و رنگ: PVA ممکن است به عنوان یک پایه برای تهیه وارنیش‌ها و رنگ‌هایی استفاده شود که بر روی محصولات چوبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ماده به عنوان یک پوشش محافظ بر روی سطح چوب عمل میکند و آن را از آسیب‌های مختلف محافظت میکند.
- تولید نئوپان و کارتن‌های چوبی: PVA به عنوان یک چسب محکم و پایدار در تولید کارتن‌های چوبی و نئوپان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده می‌تواند به تثبیت و اتصال لایه‌های مختلف چوبی در هنگام تولید کمک کند.
- تولید محصولات چوبی چندلایه: PVA ممکن است به عنوان یک چسب در تولید محصولات چوبی چندلایه مانند ورقهای MDF استفاده شود. این ماده به تثبیت و اتصال لایه‌های مختلف چوبی کمک کرده و ساختار محصولات را تقویت میکند.
- مبلمان و صنایع چوبی دکوراتیو: در تولید مبلمان و محصولات دکوراتیو چوبی، PVA به عنوان یک چسب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده می‌تواند به اتصال و تثبیت قطعات مختلف چوبی در ساخت محصولات زیبا و با کیفیت کمک کند.
سایر کاربردها:
- طعمه های ماهیگیری: در ماهیگیری، PVA به کیسه هایی اضافه می شود که با طعمه ماهیگیری روغنی یا خشک پر شده و به قلاب متصل می شود. از آنجایی که PVA حتی در آب سرد نیز محلول است، هنگامی که کیسه روی بستر آب قرار می گیرد، حل می شود و طعمه قلاب را با گلوله ها و طعمه های آسیاب شده احاطه می کند که این باعث جذب ماهی به طعمه قلاب می شود.
- تولید مواد لاستیکی و تهیه مواد عایق حرارتی
- صنایع الکترونیکی و صنایع نانوتکنولوژی
- تولید مواد عایق برق و مواد عایق صوتی
- تولید مواد نورپردازی و لامپ‌های LED
- تولید مواد ضداب و فیلترهای هوا
- صنایع تولید عطر و ادکلن،
- صنعت رباتیک و اسباب بازی و سایر وسایل بازی کودکان
- تولید نوارهای ضبط صوتی
سوالات پرکاربرد FAQs:
- مضرات پلی وینیل الکل چیست؟
پاسخ: پلی وینیل الکل ماده‌ای است که به طور کلی به عنوان ایمن شناخته می‌شود. با این حال، در برخی افراد خطرات مربوط به احتمال حساسیت پوستی و مسمومیت حاد در موارد استفاده زیاد باید در نظر گرفته شوند. در صورت گرم شدن تا یک دمای معین، بخارات حاصل از این ماده ممکن است مجاری تنفسی را تحریک کند.
اما به طور کلی پلی وینیل الکل یک پلیمر غیر سمی و زیست تخریب پذیر است و به دلیل محلول بودن این ماده در آب، به عنوان یک ترکیب دوستدار محیط زیست در نظر گرفته می شود و پس از تجزیه آثار مخرب بر جای نمیگذارد. محصولاتی که حاوی PVA هستند برای استفاده و مصرف بی خطر یا کم خطر هستند. - آیا پلی وینیل الکل در پزشکی کاربرد دارد؟ از پلی وینیل الکل قطره چشمی چه استفاده ای می‌شود؟
پاسخ: پلی وینیل الکل (PVA) در حوزه پزشکی به عنوان یک ماده کمکی و کاربردی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از کاربردهای اصلی آن در شکل قطره‌های چشمی است. این قطره‌ها معمولاً برای رطوبت رسانی و آغشته کردن چشم در صورت خشکی چشم‌ها یا برای کاهش التهابات و عفونت‌های سطحی چشم استفاده می‌شوند. به دلیل ویژگی‌های آب‌دوستی و لطافت PVA، این قطره‌ها مناسب برای استفاده در چشم هستند. آنها به عنوان یک ماده مرطوب کننده و ترمیم‌کننده برای سطح چشم عمل می‌کنند و می‌توانند در درمان شرایطی مانند خشکی چشم‌ها، التهابات و حتی برای افرادی که از لنزهای تماسی استفاده می‌کنند، مفید باشند. به علاوه، PVA در سایر محصولات پزشکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله پوشش‌ها و بسترهای رطوبتی برای زخم‌ها و بخیه‌ها، بسته‌بندی‌های پزشکی، و نوارهای ضمادی. - آیا پلی وینیل الکل (PVA) همان پلی وینیل کلرید (PVC) است؟
پاسخ: خیر. PVA اغلب با پلی وینیل استات (PVAc)، چسب چوب و پلی وینیل کلرید (PVC)، ماده ای که حاوی فتالات ها و فلزات سنگین است، اشتباه گرفته می شود.
هر سه پلیمر هستند، اما مواد کاملاً متفاوتی هستند. - برای خرید پلی وینیل الکل چگونه اقدام کنیم؟ قیمت پلی وینیل الکل صنعتی چقدر است؟
پاسخ: برای خرید پلی وینیل الکل در کیفیتی مطابق با استانداردها و قیمت رقابتی با شرکت مهراد تجارت میلان در تماس باشید.
شرکت مَهرادکو از سال ۱۳۹۳ تا کنون به عنوان تامین کننده پلی وینیل الکل با کارخانجات و صنایع مختلف همکاری داشته است و پلی وینیل الکل شوانگسین در گریدهای 2088 و 2488 و همچنین پلی وینیل الکل ون وی در گریدهای 2088 و 2488 را در کیسه های ۲۵ کیلوگرمی تحویل درب انبار شورآباد تهران عرضه می کند.
