Промышленный способ получения поливинилового спирта

Физические и химические свойства поливинилового спирта

Поливиниловый спирт – это порошок органического происхождения, относящийся к группе полимеров, способных при нагревании переходить в более вязкое и эластичное состояние.

Немного истории

Поливиниловый спирт был впервые получен в 1924 году в результате реакции омыления жидкого поливинилового эфира гидроксидом калия.

Физические и химические свойства

Поливиниловый спирт или сокращенно ПВС – это белая или кремовая масса в виде порошка или гранул. Без вкуса и запаха.

Растворяется ПВС в воде, двухатомных ароматических спиртах, водных растворах карбида, ДМФА и ДМСО, пропантриоле.Не реагирует на действие органических растворителей, бензина, керосина, масел, разбавленных кислот и щелочей, окислителей.

Также не подвержен разрушению под действием ультрафиолета и бактериальных микроорганизмов. Не токсичен.

Для него характерны клеящие свойства, эмульгационные, пленкообразующие, адгезионные.

Есть такой момент, что поливиниловый спирт гигроскопичен, он содержит в своем составе 5% воды и может комковаться при хранении.

Поливиниловый спирт – это горючее вещество. При повышении температуры разлагается и образует воду, угольную кислоту, монооксид углерода, этановую кислоту.

Основные физические параметры:

• 1,19-1,31 г/см3 — плотность,
• 5 мПа•с – вязкость,
• 88 моль – степень гидролиза,
• 500-5000 – степень полимеризации,
• 30-70% — кристалличность, но данный параметр зависит от аспектов производства,
• 2250С – температура плавления,
• 2300С – температура разложения,
• 850С – температура стеклования.

Химическая формула: (C2H4O)n, где n – это степень полимеризации.

Выпуск поливинилового спирта включает в себя создание разных марок порошка, все они имеют разные свойства.

Получение

Процесс получения поливинилового спирта несколько отличается от получения большинства полимеров. ПВС не возникает в результате реакции полимеризации, он получен в результате реакции между одним полимером и органическим веществом. Преимущественно сырьем является поливинилацетат.

Рассмотрим подробнее основные способы и методы получения:

• Алкоголизм поливиниловых эфиров, причем сложных и осушенных низшими спиртами, например, метанолом. Обязательное условие – присутствие щелочи. В результате протекания реакции происходит образование геля.
• Кислотный алкоголиз в присутствии кислот менее распространённый способ. Также сопровождается гелеобразованием.
• Гидролиз и щелочной алкоголизм, протекающий в смеси низших алифатических спиртов.

Способ получения в водной среде при протекании реакции гидролиза в присутствии кислотных или щелочных веществ-агентов.

Применение

Уникальные свойства ПВС определяют область его применения.

Основные области использования:

• Химическая – получение пленок и волокон, использование при производстве винилового эфира уксусной кислоты для стабилизации полимеризации, загущение клеевой, латексной продукции, сырье для получения других полимеров.
• Сельскохозяйственная – искусственное удобрение для повышения плодородности почв, для защиты растений.
• Металлургическая – при закалке стали.
• Текстильная сфера и бумажное производство – клей для бумаги, картона, тканевого материала.
• Строительная – защитное действие для стройматериалов.
• Приборостроение – используется при производстве печатных плат.
• Электротехника – изготовление компаундов.
• Пищевая промышленность – добавка, которая известна потребителям, как Е1203 – эмульгатор, влагоудерживатель, глазирующий агент.
• Медицина – используется в качестве плазмозаменителя при гемотрансфузии.
• Производство косметики и бытовой химии – применяется при изготовлении шампуней, кремов, гелей, бальзамов, стиральных порошков и т.п.

Поливиниловый спирт – уникальный продукт, простой и очень полезный. Выделим основные его свойства:

• Он не имеет запаха.
• Не токсичен.
• Позволяет создать покрытие, которое не имеет цвета и позволяет покрываемому материалу стать прочнее и эластичнее.
• После реакции на «высыхание» нужно немного времени.
• Имеет высокие адгезионные характеристики, к синтетическим волокнам главным образом.
• Стойкость к действию жиров, масел, бензинов и прочих растворителей.

Удобный в использовании поливиниловый спирт получил широкое применение, его даже употребляют в пищу, с его помощью создают косметику и порошки для стирки. Мы даже не представляем как много поливинилового спирта вокруг нас. Уникальный по всем направлениям, даже по способу производства материал безопасный и удобный в использовании.

Источник

Производство и применение поливинилового спирта

Химическая формула поливинилового спирта — (C2H4O)x, где x – отвечает за степень полимеризации. Это вещество представлено в виде белого или светло-кремового порошка.

Поливиниловый спирт не имеет специфического запах и вкуса. Его считают термопластичным полимером, поэтому он хорошо растворяется в различных жидкостях: глицерине, воде, мочевине, диметилформальдегиде. Закипает ПВС при температуре 228°C, но начинает плавиться уже при 200°C.

На поливиниловый спирт не действуют агрессивные вещества:

Кроме того, это вещество не выделяет токсинов. В своем составе этот порошок всегда содержит около 5% воды. Такой компонент делает спирт более пластичным. Также для повышения пластифицирующих свойств в состав поливинилового спирта добавляют:

• • глицерин,
• • бутиленгликоль,
• • фосфорную кислоту.

В промышленных масштабах этот порошок получают в результате полимераналогичных реакций. В них берут участие как простые, так и сложные соединения поливиниловых эфиров. На практике этот процесс происходит за счет омыления поливинилацетата в спиртовой среде. Также ПВА может вступать в реакции с основаниями и кислотами, которые находятся в воде.

Существует несколько марок поливинилового спирта, они разделяются на: полностью гидролизованные и частично гидролизованные. Одной из самых востребованных марок в текстильной промышленности считается 16 марка. Поливиниловый спирт 16 имеет белый цвет, производиться в виде гранул. Его используют во время обработки тканей и кожи.

Свойства ПВС

Свойства поливинилхлорида достаточно разнообразные, так как на него сильно может влиять влажность воздуха. При повышенной влажности он начинает терять плотность. При нормальных климатических показателях это вещество имеет высокую эластичность и прочность. Этот спирт способен придавать сырью склеивающие свойства.

ПВС обладает также пленкообразующими свойствами, но при этом, он не способен к растворению в кислотах, щелочах и растворителях. Если на сухой порошок ПВС попадет вода, то этот материал полностью в ней раствориться.

Клей на основе поливинилового спирта отличается высокой плотность и вязкостью. Его применяют в процессе производства тары, пошива одежды. Он устойчив к бензину, маслам и кислотам.

Применение ПВС

Этот порошок участвует в процессе изготовления других полимерных соединений. С его помощью получают:

• • поливиниловый нитрат,
• • поливиниловый ацеталь,
• • поливинилацетатные дисперсии.

В странах Азии ПВС участвует в производстве текстильных волокон и тканей. Если рассматривать этот материал с точки зрения универсальности, то он применяется практически во всех сферах человеческой деятельности.

В сфере аграрного хозяйства его добавляют в составы к синтетическим удобрениям, они качественно улучшают состав почвы.

В металлургической сфере ПВС применяют для закалки стального металла.

Поливиниловый спирт является незаменимым компонентом в процессе производства строительных материалов. Он помогает защищать покрытие многих материалов.

Этот материал можно найти в составах парфюмерной и косметической продукции.

Раствор поливинилового спирта в составе клея, помогает склеивать различные ткани, кожу, бумагу и прочие материалы. С его помощью приклеивают бирки и этикетки.

В западных странах это вещество нашло свое применение даже в сфере живописи. С его помощью производят консервацию образотворческих старинных экспонатов.
Производство поливинилового спирта помогает медикам производить переливание крови, делать фиксацию при сборе образцов.

Низкомолекулярный ПВС применяют в процессе производства продуктов питания. Его вводят в составы продуктов в качестве глазирующего агента. Им обрабатывают рыбу, морепродукты, колбасные изделия.

Также стоит отметить, что данный порошок вводят в составы:

• • глазных капель,
• • смывок для контактных линз,
• • строительной арматуры,
• • упаковочных водорастворимых материалов,
• • шампуней, гелей и бальзамов.

Некоторые интернет-ресурсы утверждают, что раньше поливиниловый спирт можно было найти в любой аптеке. На данный момент этот полимер запрещено использовать в пищевой отрасли на территории Российской Федерации. В мире могут маркировать в качестве пищевой добавки Е1203.

Производители и стоимость

Главными мировыми производителями поливинилового спирта считаются страны:

В Российской Федерации этот материал производят компании:

• • ООО ОдиХим,
• • ООО ВитаХим,
• • ООО Экономкемикал,
• • ООО Статус.

Средняя цена на поливиниловый спирт составляет 2,5-3,5$. Фасовка ПВС производиться в мешки, массой от 20 кг. Хранить данный материал необходимо в сухих и хорошо вентилируемых помещениях. Температура воздуха должна быть комнатной.

На складах с ПВС категорически запрещена повышенная влажность воздуха. Складировать поливиниловый спирт можно штабельным способом. Если будут выдержаны все требования по хранению этого материала, то он может сохранять свои свойства неограниченно долго.

Источник

Способ получения поливинилового спирта

Изобретение относится к способам получения поливинилового спирта. Поливиниловый спирт получают омылением поливинилацетата. Дисперсию поливинилацетата первоначально смешивают с водным раствором щелочи при 0-20°С. Полученную реакционную смесь выдерживают в течение 1,0-1,5 ч при температуре не выше 25°С. Проводят омыление при 70-80°С. После омыления необходимо создать в реакционной среде концентрацию электролита не менее 2,5 г-экв/л. После омыления осуществляют выделение поливинилового спирта в порошкообразной форме. Для улучшения выделения гранул осадок суспензии поливинилового спирта нагревают до 90-140°С. Возможно также добавление к осадку суспензии 1,2-2,5 мас. % поливинилового спирта в виде водного раствора. Можно также для улучшения выделения поливинилового спирта осуществлять и нагрев осадка и введение водного раствора поливинилового спирта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к получению пластических масс, конкретно к получению поливинилового спирта (ПВС). Известен промышленный способ получения ПВС. Перед началом омыления проводят подготовку исходного сырья: спиртового раствора поливинилацетата (ПВА) и метанольного раствора щелочного катализатора, затем проводят омыление непрерывным или периодическим способом. Основным недостатком прототипа является необходимость использования больших количеств органических растворителей, главным образом высокотоксичного и взрывопожароопасного метанола, что ухудшает условия труда и создает опасную экологичную обстановку. Необходимость регенерации растворителя приводит к сложной дорогостоящей технологической схеме переработки реакционных смесей. Целью изобретения является упрощение технологии и улучшение экологичности процесса. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения поливинилового спирта дисперсию поливинилацетата смешивают с водным раствором щелочи при 0-20 о С, затем реакционную смесь выдерживают в течение 1-1,5 ч при температуре не выше 25 о С, после чего проводят омыление при 70-80 о С и создают в полученной в результате омыления суспензии концентрацию электролита не менее 2,5 г-экв/л. В результате омыления получают суспензию ПВС в водном растворе электролита, в частности ацетата натрия, образующуюся в результате омыления поливинилацетата. Осадок выделяют из суспензии любым технологическим способом, например, фильтрованием. Качество осадка — его укрупнение может быть улучшено путем прогрева суспензии при 90-140 о С и/или добавлением растворенного в воде ПВС в количестве 1,2-2,5 мас.% к поливиниловому спирту в растворе. П р и м е р 1. 200 мл разбавленной водой поливинилацетатной дисперсии ПВАД марки Д 50 Н, содержащей 60 г ПВА, приливают при перемешивании в течение 15 мин к 150 мл 22,5%-ного водного раствора гидроксида натрия при 0 о С, поднимают температуру до 20 о С и выдерживают реакционную смесь в течение 1 ч, затем процесс проводят при 70 о С в течение 4,5 ч. Полученную суспензию нейтрализуют ледяной уксусной кислотой, прогревают при 90 о С в течение 15 мин. В горячую суспензию при перемешивании добавляют растворенные в воде 0,36 г ПВС. Суспензию выделяют путем фильтрации через капроновый фильтр (капрон марки ОСТ 17-46-82 арт. 35 КС) под действием силы тяжести. Вместо фильтрации прием выделения может быть любым, технологически приемлемым (например, центрифугирование). Время фильтрации 4 мин. Осадок промывают водой и сушат при 60 о С. Получают 30 г (96,5% от теории) порошка ПВС с вязкостью 4%-ного водного раствора 17,9-9 г/л (мол.м. 57500) и содержащего 0,31% ацетатных групп. П р и м е р 2. Омыление проводят, как в примере 1, полученную в результате омыления суспензию, нагревают при 140 о С и затем после охлаждения до 90 о С добавляют растворенные в воде 0,45 г ПВС. Суспензию фильтруют, как в примере 1, время фильтрации 4 мин. Осадок промывают и сушат, как в примере 1. Получают 29,5 г (94,7% от теории) порошка ПВС, содержащего 0,6% ацетатных групп с вязкостью 4%-ного водного раствора 17,9 дл/г (мол.м. 57500). П р и м е р 3. 200 мл разбавленной водой поливинилацетатной дисперсии марки Д 50С, содержащей 64 г ПВА, приливают аналогично примеру 1 к 150 г 23%-ного водного раствора гидроксида натрия при 20 о С, поднимают температуру до 25 о С и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 ч. Затем поднимают температуру до 80 о С и проводят процесс в течение 4 ч. Осадок фильтруют от маточника аналогично примеру 1. Время фильтрации 18 мин. Осадок промывают водой и сушат при 60 о С. Получают 34,4 г порошка ПВС (98,8% от теории), содержащего 0,9% ацетатных групп с вязкостью 4%-ного водного раствора 18,9 дл/г (мол.м. 59000). П р и м е р 4. Омыление проводят, как в примере 3, но к суспензии, полученной в результате омыления ПВА, с целью улучшения выделения осадка ПВС, его укрупнения, добавляют 0,8 г ПВС, растворенного в воде. Суспензию фильтруют, как в примере 1. Время фильтрования 7 мин. Осадок промывают водой и сушат, как в примере 1. Получают 32 г порошка ПВС (96% от теории) с вязкостью 4% -ного водного раствора 18,9 дл/г (мол.м. 59000), содержащего 0,9% ацетатных групп. Результаты способа по примерам приведены в таблице. Использование способа получения поливинилового спирта по сравнению с применяемыми способами обеспечивают следующие преимущества. Упрощение технологии, улучшение условий труда и экологической чистоты процесса. По предлагаемому способу полностью исключается применение токсичных, пожаро- и взрывоопасных органических растворителей, что существенно улучшает условия труда и исключает выбросы метанола и других токсичных веществ, отсутствуют подлежащие переработке промежуточные продукты омыления, что исключает многочисленные возвраты полупродуктов на предыдущие стадии и существенно упрощает технологическую схему. Процесс безотходный. Единственный побочный продукт — кристаллический ацетат натрия, широко применяемый в ряде отраслей народного хозяйства (строительство, сельское хозяйство и др. ). Повышение экономичности процесса. По защищаемому способу количество единиц оборудования сокращается в несколько раз, капитальные затраты и себестоимость продукта сокращаются более, чем на 30%, энергетические затраты сокращаются более чем в 2 раза.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА путем омылени поливинилацетата, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности и экологии процесса, дисперсию поливинилацетата смешивают с водным раствором щелочи при 0 — 20 o С, затем реакционную смесь выдерживают в течение 1,0 — 1,5 ч при температуре не выше 25 o С, после чего проводят омыление при 70 — 80 o С и создают в полученной в результате омыления суспензии концентрацию электролита не менее 2,5 г — экв/л. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения процесса выделения осадка поливинилового спирта, суспензию нагревают до 90 — 140 o С и/или к суспензии приливают водный раствор поливинилового спирта в количестве 1,2 — 2,5 мас.% к поливиниловому спирту в суспензии.

Источник