E-1203 Поливиниловый спирт - пищевая добавка, влагоудерживающий агент, глазирователь.
Характеристика:
Поливиниловый спирт является водорастворимым и термопластичным искусственным полимером. Внешне E-1203 – это белый (реже - светло-жёлтый или кремовый) мелкодисперсный кристаллический порошок без запаха и вкуса. Хорошо растворяется в воде, умеренно растворяется в этиловом спирте, устойчив к действию жиров, масел, бензина, растворам щелочей и кислот. Гигроскопичен, обладает большой эластичностью и прочностью, благодаря содержанию в своём составе около 5% воды, которая пластифицирует вещество. Причем, при поглощении влаги его эластичность растет, а прочность уменьшается. Также Поливиниловый спирт устойчив к действию света и микроорганизмов. Химическая формула: (C2H4O)n, где n - степень полимеризации. Основным способом получения Поливинилового спирта является омыление поливинилацетата в воде или спиртовой среде, в присутствии оснований кислот. Является хорошим эмульгирующим, адсорбирующим влагу и пленкообразующим полимером, свойства Е-1203 обеспечивают защиту от влаги и окисления.
Применение:
В пищевой промышленности обычно используется частично гидролизованный Поливиниловый спирт. Его используют как влагоудерживающий агент в технологии производства пищевых продуктов, для связывания воды, оставшейся в продукции после производственных процессов. Добавка Е-1203 применяется в составе растворов для глазирования в технологии производства мороженной рыбы, в качестве глазирователя для создания гладкой блестящей оболочки готовой продукции. Поливиниловый спирт применяют в составе плёнок и покрытий для поверхностной обработки колбас, колбасных изделий, сыров и их оболочки. При производстве БАД (биологически активных добавок) к пище в количестве 45 г/кг. Широко применяется во многих отраслях промышленности:
- химической в производстве клея и латекса в качестве адгезионного материала и сгустителя;
- бумажной;
- текстильной промышленности для получения поливинилспиртовых волокон;
- агропромышленном комплексе (синтетическое удобрение);
- в металлургии для закаливания стали;
- парфюмерно-косметической отрасли, входит в состав продукции по уходу за детьми и личной гигиены для женщин, шампуни;
- в строительстве;
- приборостроительной отрасли;
- в фармацевтике в качестве наполнителя при производстве таблетированных лекарственных средств;
- в микробиологии - для иммобилизации энзимов и клеток;
- в медицине в качестве эмболизирующего агента при лечении онкологических заболеваний, не требующих хирургического вмешательства, в качестве любриканта для контактных линз и глазных капель, как плазмозаменитель при переливании крови.
А также Е-1203
используют при изготовлении полимерных плёнок для упаковки пищевых продуктов и товаров широкого потребления или для бытовых целей.
Воздействие на организм человека:
Нетоксичен и не оказывает негативного воздействия на организм человека, считается безопасной пищевой добавкой и широко применяется в лекарственных препаратах. Максимально допустимая норма суточного потребления Е-1203 не определена. Поливиниловый спирт разрешен для применения при производстве продуктов питания в странах Евросоюза, Украине и в Российской Федерации. Но запрещен для использования в качестве пищевой добавки на территории Австралии и Новой Зеландии.
Поливиниловым спиртом (ПВС) называют искусственный твёрдый белый (реже – светло-жёлтый или кремовый) полимер , имеющий вид порошка, хлопьев или крупинок. Кристаллическая составляющая вещества может доходить до 68%. Химическая формула поливинилового спирта выглядит следующим образом: [- CH 2 – CH(OH) -] n , где n – степень полимеризации. Величина n может достигать 5000, то есть, молекула поливинилового спирта может иметь в своём составе до 5000 одинаковых звеньев.
Впервые этот термостойкий искусственный полимер был получен немецкими химиками В. Германом и В. Гонелем посредством реакции омыления поливинилового эфира гидроксидом калия (KOH).
Если большинство известных полимерных веществ получается путём полимеризации мономеров, то процесс получения поливинилового спирта имеет принципиальное отличие : для получения данного вещества необходима реакция полного или частичного гидролиза поливинилацетата, в результате которой удаляется этилацетатная группа.
Современный промышленный синтез ПВС происходит путём различных вариантов реакции омыления поливинилацетата в водной или спиртовой среде, в присутствии кислот или щелочей, играющих роль катализаторов.
В 2002 году произошло знаменательное событие, которое позволило ускорить и удешевить синтез поливинилового спирта. Коллектив учёных под руководством А. А. Кузнецова открыл и разработал безгелевый способ получения ПВС.
Свойства поливинилового спирта
Чистый поливиниловый спирт не имеет запаха и вкуса, не является токсичным. Единственным его растворителем служит вода. Поливиниловый спирт не растворяется ни в одном из органических растворителей. Особенно стоек к действию любых масел, бензина, керосина и других углеводородов, а также – разбавленных щелочей и кислот.
ПВС гигроскопичен, и всегда содержит примерно 5% воды, которая в некоторой степени пластифицирует вещество. Но вода легко и быстро испаряется. Поэтому в качестве пластификаторов для этого полимера применяются этиленгликоль, бутиленгликоль, фосфорная кислота, глицерин. Лучшим пластификатором для ПВС является именно глицерин.
Благодаря своим свойствам, поливиниловый спирт широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности , в медицине, в различных отраслях народного хозяйства.
Применение поливинилового спирта
Поскольку описываемое вещество является физиологически нейтральным, то вполне объяснимо широкое применение поливинилового спирта в пищевой и медицинской промышленности. ПВС применяется в качестве плёнкообразователя, влагоудерживающей и глазирующей пищевой добавки, которой присвоено международное обозначение Е1203. Благодаря применению ПВС, в продуктах, подвергающихся разным способам обработки, удаётся сохранить необходимое количество влаги. Также поливиниловый спирт входит в состав глазури, которой покрывается свежезамороженная рыба и морепродукты. Е1203 включается в состав большинства видов оболочек, которыми покрывают готовые к употреблению продукты и полуфабрикаты. К примеру, колбасы и сосиски.
Е1203 официально разрешена к применению в Украине и странах ЕЭС. В России эта пищевая добавка официально не запрещена, однако нет и официального разрешения для применения поливинилового спирта при изготовлении продуктов питания.
Свойства поливинилового спирта позволяют широко использовать его в качестве материала для производства медицинского оборудования , инструментов и аппаратов. В фармацевтической промышленности ПВС применяется при изготовлении оболочек и наполнителей для различных таблеток. Кроме того, поливиниловый спирт иногда используют при переливании крови как плазмозаменитель. Нередки случаи, когда при лечении онкологических заболеваний ПВС применяется как эмболизирующий агент (в тех случаях, когда операция противопоказана или в ней нет необходимости). Используется этот термостойкий полимер и для производства особых волокон, которыми выполняют внутренние хирургические швы, рассасывающиеся в течение определённого времени. Также ПВС в качестве лубриканта включается в состав жидкостей для контактных линз и глазных капель. Часто это вещество применяют при изготовлении детских и женских средств гигиены, кремов.
Широко распространено использование ПВС для производства полимерных плёнок и волокон. Пластифицированный поливиниловый спирт применяется для изготовления стойких к агрессивным жидкостям шлангов .
Некоторые технологии окрашивания тканей также требуют применения ПВС.
Популярные статьи
Похудение не может быть быстрым процессом. Главная ошибка большинства худеющих в том, что они хотят получить потрясающий результат за несколько дней сидения на голодной диете. Но ведь вес набирался не за несколько дней! Лишние килограммы н...
Поливиниловый спирт является искусственным полимером, который легко растворяется в воде. Он был получен 1924 году двумя учеными-химиками - Гонелем и Германом - при помощи реакции омыления.
Физические свойства
Поливиниловый спирт - это порошок белого цвета, обладающий способностью образовывать пленку. Этот полимер очень прочный и гибкий, но так как эти качества зависят от влажности (он абсорбирует жидкость), то прочность на разрыв уменьшается, и при определенной степени влажности появляется большая пластичность. Он обладает гигроскопическими свойствами, легко растворяется (в основном в воде). В органических растворителях, таких как жиры и масла, он не способен растворяться. При использовании данное вещество не оказывает токсического воздействия, а значит, может считаться безвредным.
Получение спирта
Поливиниловый спирт или ПВС получают из поливинилацетата путем гидролиза или алкоголиза и производят в виде гранул или порошка. При получении ПВС используются разнообразные технологические методы, от простых до довольно сложных и трудоемких.
Поливиниловый спирт - применение
ПВС сегодня используется достаточно широко. Он может играть роль загустителя при изготовлении клея и шампуней, с его помощью производят латексный материал. Его с успехом используют реставраторы для восстановления художественных полотен. Благодаря своей гигроскопичности, он нашел широкое применение в создании гигиенических средств. Всевозможные памперсы, тампоны и прокладки изготовляются при помощи ПВС. Не забыли поливиниловый спирт и производители пищевых продуктов. Он применяется как эмульгатор при изготовлении майонезов, соусов, кетчупов и прочих продуктов питания, а также используется как кондитерских изделий.
Современная медицина тоже взяла на вооружение некоторые свойства ПВС. Его используют при производстве некоторых медикаментов, подвергнув перед этим тщательной очистке от примесей. Офтальмологи применяют спирт поливиниловый для приготовления и в качестве смазки для контактных линз. Даже врачи-онкологи нашли применение ПВС при лечении онкологических заболеваний. В частности, он необходим для выполнения нехирургической процедуры эмболизации. И это далеко не весь спектр применения поливинилового спирта в медицине.
В текстильной промышленности ПВС используется для снятия а в бумажной - для Кроме этого, он является незаменимым компонентом в производстве целлюлозы. Спирт поливиниловый необходим строителям и металлургам, кожевникам и производителям лакокрасочной продукции. Все комбинаты, производящие искусственные волокна, используют для их изготовления ПВС, который придает им прочность с помощью процесса шлихтования нитей.
Даже такая наука как микробиология стала использовать ПВС в процессе и клеток. Поливиниловый спирт применение нашел и в полиграфии, в частности, в шелкографии. В данной сфере его используют в качестве полимерного слоя для копировального процесса. Его можно применять и как упаковочный или защитный материал на производстве для покрытия деталей, благодаря тому, что слой из ПВС легко удаляется.
Предприятия, изготавливающие и применяющие пресс-формы, также используют с успехом этот полимер. Сегодня ПВС находит все большее распространение в народном хозяйстве. Он доступен по цене, легко транспортируется (как правило, в полиэтиленовых пакетах, упакованных в бумажные мешки) в закрытом транспорте во избежание намокания. Так как поливиниловый спирт огнеопасен, необходимо соблюдать при его хранении и погрузке-разгрузке.
Поливиниловый спирт (ПВС.) – карбоцепной полимер общей формулы
Свойства. ПВС. – твердый полимер белого цвета без вкуса и запаха, нетоксичен. ПВС. может кристаллизоваться при термообработке в интервале 80 – 225ºС, достигая степени кристалличности 68%. Макромолекулы обычного ПВС. содержат 1,0 – 2,5% звеньев, присоединенных по типу «голова к голове», и имеют атактическое строение.
Молекулярная масса ПВС. в зависимости от способа получения лежит в пределах 5000 – 1000000. Зависимость между средневязкостной молекулярной массой и характеристической вязкостью [η] ПВС. в воде при 20ºС выражается соотношением:
[η] = 8,86·10 – 4 ·М 0,72
Молекулярно-массовой распределение определяется условиями получения исходного поливинилацетата.
Основные температурные показатели:
При комнатной температуре в связанном состоянии находится около 70% гидроксильных групп. Практически полное разрушение водородных связей наступает при 150ºС. Ввиду наличия большого числа водородных связей ПВС. растворяется лишь в горячей воде (при температуре 80 – 100ºС) при перемешивании в течение 2 – 4 час. Водные растворы ПВС. нестабильны при хранении: через несколько часов после приготовления начинается гелеобразование. Для придания такому раствору первоначальных свойств его следует, перемешивая, прогреть при 80 – 90ºС в течение
0,5 – 1,5 ч.
С увеличением в ПВС. количества остаточных ацетатных групп от 5 до 30% (масс.) в связи с уменьшением плотности упаковки макромолекул скорость растворения полимера повышается, а температура растворения понижается. ПВС., содержащий 8 – 10% остаточных ацетатных групп, уже растворяется в воде при комнатной температуре. Растворы ПВС. с увеличением содержания в нем ацетатных групп становятся более стабильными, а при содержании более ~16 % остаточных ацетатных групп гель вообще не образуется.
Основным и единственным для ПВС. растворителем на практике служит вода, растворим также в ДМФА и многоатомных спиртах.
ПВС. устойчив к действию масел, жиров, алифатических и ароматических углеводородов, разбавленных кислот и щелочей. Термичес-кая, световая, окислительная и другие виды деструкции начинаются с дегидратации ПВС., сопровождающейся образованием двойных, простых эфирных и других связей. Образование изолированных двойных связей может привести к ослаблению взаимодействия между углерод-углеродными атомами и углерод-водородными атомами α-метиленовой группы и к разрыву цепи. Для стабилизации образующихся радикалов наиболее эффективными ингибиторами служат фенолы.
Химические свойства ПВС. определяются, главным образом, наличием гидроксильных групп. ПВС. вступает в реакции, типичные для многоатомных спиртов. Он способен образовывать сложные и простые эфиры, реагировать с металлическим натрием и другими реагентами.
Получение. ПВС. нельзя синтезировать полимеризацией винилового спирта, так как последний в момент получения изомеризуется в альдегид или окись этилена.
Наиболее распространенный способ получения ПВС. – гидролиз или алкоголиз полимеров сложных виниловых эфиров. В промышленности ПВС. получают алкоголизом, главным образом метанолизом поливинилацетата (катализатор – кислота или щелочь) по схеме:
В полученном ПВС. обычно содержатся остаточные ацетатные группы, количество которых в зависимости от условий проведения процесса может изменяться от 0,05 до 5,0% (по массе). Готовый ПВС., представляющий собой порошок или зерна размером 3 – 5мм,содержит 5 – 8% ацетата натрия. Для уменьшения содержания ацетата натрия ПВС. перед сушкой многократно промывают метанолом (или этанолом).
Методы получения сополимеров винилового спирта и винилацетата, содержащих 10 – 30%(масс.) остаточных ацетатных групп (так называемые сольвары, или совиолы), принципиально не отличаются от методов синтеза ПВС., за исключением того, что используют меньшее количество катализатора (щёлочи или кислоты) и вводят специальные добавки для прекращения реакции омыления в её заключительной стадии.
В лабораторных условиях синтезированы изотактический и синдиотактический ПВС. Первый получают преимущественно омылением полимеров простых виниловых эфиров, второй – гидролизным разложением поливинилацеталей.
Применение. ПВС. применяют для формования волокон, для производства поливинилацеталей, шлихтования основ пряжи и аппретирования тканей, в качестве защитного коллоида для эмульгирования мономеров и стабилизации водных дисперсий полимеров, как загуститель различных водных растворов и латексов, в качестве связующего при изготовлении литьевых форм для цветных и черных металлов, для изготовления водорастворимых пленок, консервирования донорской кожи и т. д. Специальные марки тщательно очищенного низкомолекулярного ПВС. применяют в качестве плазмозаменителя при переливании крови, а также для изготовления лекарственного препарата «иодинол» (1%-ный водный раствор ПВС применяют в качестве антисептика в медицине и ветеринарии).
Поливинилспиртовые волокна (П. в.)– синтетические волокна, формуемые из поливинилового спирта. Поливинилацетат, из которого получают используемый для формования волокна поливиниловый спирт (ПВС.), синтезируют обычно радикальной полимеризацией винилацетата в метаноле. Для получения малоразветвленного полимера со сравнительно узким молекулярно-массовым распределением процесс ведут до конверсии не более 55 – 65% за один проход. Из поливинилацетата ПВС. образуется в результате алкоголиза. Ниже приведены основные требования, которые предъявляются к ПВС. как к сырью для производства волокон:
| Степень полимеризации | 1200 – 1700 |
| Содержание ацетатных групп, % | ≤0,2 |
| Содержание примесей, % | |
| ацетат натрия | 6 – 10 |
| железо | ≤ 0,003 |
| летучие фракции | ≤ 3 |
| низкомолекулярные фракции, отмываемые водой при 20ºС | ≤ 3 |
| Степень набухания в воде при 20ºС, % | ≤ 150 – 200 |
| Вид набухшего полимера | Мелкие, не слипающиеся кусочки |
| Вязкость 15%-ного раствора в воде при 50ºС, Н·сек/м 2 (пз) | 2 – 4 (20 – 40) |
| Прозрачность 4%-ного раствора в воде, % | ≥ 90% |
| Растворимость в воде при 95ºС, % | ≥ 99,9 |
| Число гелеобразных частиц в 1см 3 15%-ного раствора в воде (по методу фильтрации на сетке) | ≤ 2 – 3 |
Получение прядильного раствора. Получение волокон из ПВС. возможно как из растворов по мокрому или сухому методу, так и из пластифицированного водой полимера по сухому методу. Большинство видов П. в. формуется по мокрому методу в солевых ваннах.
До растворения ПВС. промывается от ацетата натрия и низкомолекулярных фракций водой при 15 – 20ºС и модуле ванны (отношение массы ПВС. к массе воды) от 1 – 10 до 1 – 20. Промывка ведется двукратно в баках с мешалками или на сетчатом транспортере (противотоком). После промывки полимер отжимается в центрифуге или на каландрах. Для выравнивания влажности его желательно кондиционировать в течение
12 – 24 ч.
Набухший полимер растворяют в вертикальных аппаратах с мешалками и рубашками, обогреваемыми паром, в обессоленной или умягченной воде с температурой 95 – 98ºС в течение 4 – 8 ч. Из аппаратов для растворения прядильный раствор перекачивается в смесители, где перемешивается не менее трех партий для выравнивания состава. После этого раствор дважды фильтруют на рамных фильтр-прессах (через ткань) и подают в баки, где в течение 12 – 18 ч. при атмосферном давлении осуществляют деаэрацию.
Все процессы обработки прядильного раствора производят при температуре не ниже 80ºС во избежание его желатинизации. Поэтому все оборудование и трубопроводы обогревают водой с температурой 95 – 98ºС. Раствор, поступающий на формование, имеет концентрацию 15 – 16%.
Кроме периодической схемы растворения, предложена также непрерывная, однако она пока не нашла практического применения.
При формовании волокон по сухому методу прядильный раствор готовят по той же схеме, что и в предыдущем случае; концентрация раствора составляет 30 – 45%.
Формование волокон. ПВС. может осаждаться из его водных растворов с применением водно-солевых или органических ванн. Хорошие осадители – сульфаты натрия и аммония, ацетон, спирты и др. Обычно формование ведется в осадительной ванне, содержащей раствор Na 2 SO 4 (концентрация 400 – 420 г/л), при pH 4 – 5 и температуре 43 – 45ºС. Длина пути нити в ванне 150 – 200 см, скорость движения 7 – 12 м/мин. Такой длительный процесс формования необходим из-за медленного осаждения полимера.
Свежеформованное волокно подвергается пластификационной вы-тяжке (в 3 – 4 раза) в ванне, содержащей 200 – 400 г/л Na 2 SO 4 , при 70 – 80ºС. Вытяжка обычно ведется в две ступени.
После вытягивания волокно промывается от сульфата натрия водой с температурой 10 – 20ºС. Хотя волокно на этой стадии имеет еще низкую водостойкость, во время промывки под натяжением оно не теряет своих прочностных свойств при контакте с водой.
При получении штапельного волокна формование ведется на фильерах
с 4800 – 15 000 отверстиями, при получении непрерывных нитей –
с 30 – 1200 отверстиями. После прядильной машины
волокна собираются в общий жгут и все дальнейшие обработки производятся в жгуте.
После промывки и отжима волокно высушивается под натяжением на вальцах в среде горячего воздуха или в сушилках с электро- или газовым обогревом. Сушка производится в мягком режиме при температуре воздуха не выше 70 – 100ºС во избежание растворения волокна в содержащейся в нем воде.
В производстве П. в. по сухому методу формования ведется в шахте в среде горячего воздуха. Этот метод приготовлен только для получения волокон большой толщины (0,5 – 0,7 текс после термовытяжки). Надмолекулярная структура волокон. Формуемых по сухому методу, характеризуется наличием фибриллярных образований большого размера, что в сочетании с большой толщиной волокон обуславливает их жесткость и невысокие усталостные свойства. В значительной мере лишены этих недостатков волокна мокрого метода формования, которые имеют структуру с меньшим размером фибриллярных образований и меньшую толщину.
Термическая вытяжка и термообработка волокон. Для получения различных по свойствам П. в. их после сушки подвергают различной обработке. Волокна, которые должны иметь повышенную прочность, подвергают термической вытяжке в среде горячего воздуха при 230 – 260ºС. Степень вытяжки при получении упрочненных штапельных волокон составляет 1,5 – 2,5, при получении технических нитей – 3 – 5.
Другая важная операция – термообработка сопровождается релаксационными и кристаллизационными процессами, в результате чего волокно приобретает равновесную молекулярную структуру. Термообработка проводится при 220 – 250ºС в течение 0,3 – 2 мин. В зависимости от длительности процесса получают волокна с различной водостойкостью.
Без термообработки затруднена дальнейшая химическая обработка волокон, так как нетермообработанное волокно набухает, изменяет структуру и резко снижает механические свойства под действием воды и водных растворов.
Химическая обработка и заключительные операции производства волокон. После термообработки П. в. имеют степень кристалличности около 60 – 75%. С целью дальнейшего повышения водостойкости волокно может быть подвергнуто сшиванию бифункциональными соединениями, реагирующими с гидроксильными группами; другой путь увеличения водостойкости – блокирование свободных гидроксильных групп макромолекул ПВС. более гидрофобными группами. Придание большей водостойкости обычно необходимо для штапельных волокон, имеющих менее упорядоченную структуру.
Для получения волокон, стойких даже при длительном кипячении в воде, их чаще всего ацеталируют формальдегидом (иногда – бензальдегидом). Процесс проводят при 65 – 70ºС в растворе, содержащем 3 – 4% формальдегида, 15 – 20% серной кислоты (катализатор) и 15 – 20% сульфата натрия (для уменьшения набухания волокон); длительность процесса 25 – 40 мин. Полученное волокно упаковывается в кипы. Возможен также выпуск волокна в жгуте.
Техническая нить ацеталируется на бобинах в герметичных аппаратах, где она затем промывается и обрабатывается авиважным раствором. После сушки нить перематывают на конические бобины. Однако бόльшая часть технических нитей и все высокомодульные нити не ацеталируют, а сразу после термических операций перематывают на конические бобины для отправки потребителю.
Формальдегид – наиболее токсичное вещество, используемое в производстве П. в. Однако его выделение в производственное помещение и в атмосферу практически не происходит вследствие достаточной герметичности оборудования. Формальдегид, попадающий в сточные воды, легко разрушается в процессе биоочистки.
Свойства и применение. П. в., в зависимости от их вида и условий получения, могут иметь различные механические свойства. Как правило, они обладают высокой прочностью, высокой устойчивостью к истиранию и изгибам. Благодаря большому количеству полярных гидроксильных групп в макромолекуле ПВС. может быть получено волокно с наибольшей среди других синтетических волокон гигроскопичностью. Высокая реакционная способность гидроксильных групп обеспечивает удовлетворительную окрашиваемость П. в. красителями, применяемыми для крашения целлюлозных волокон. По этой же причине волокна из ПВС. обладают хорошей адгезией к пластикам и резине и легко поддаются химической модификации.
Карбоцепная структура с высокой химической регулярностью обеспечивает отличную устойчивость П. в. к действию света (по этому показателю П. в., наравне с полиакрилонитрильными волокнами, превосходят все остальные синтетические волокна), микроорганизмов, пота, а также хорошую хемостойкость ко многим реагентам (кислотам, щелочам, окислителям умеренных концентраций). Волокна из ПВС. особенно устойчивы к молополярным растворителям и нефтепродуктам.
Штапельные волокна. Перерабатывают по различным схемам как в чистом виде, так и в смеси с хлопком, шерстью, льном или другими химическими волокнами. Их применяют при получении одежных, бельевых, рубашечных, занавесочных и других тканей и трикотажа.
Изделия из смеси хлопка или вискозного штапельного волокна с П. в. имеют в 1,5 – 3 раза более длительный срок службы,чем чистохлопковые или чистовискозные. Высокая гигиеничность, носкость и устойчивость к химическим реагентам позволяют получать из П. в. ткани (иногда в смеси с другими волокнами) для высококачественной спецодежды и форменной одежды рабочих многих профессий.
Благодаря тому, что П. в. не подвергаются гниению и действию пота и в то же время обладают хорошей гигроскопичностью и износостойкостью, их используют в обувной промышленности для производства как верха текстильной обуви, так и особенно подкладки. Волокна из ПВС. – единственные среди химических волокон, которые не ухудшают свойлачиваемость шерсти при получении сукон, фетров, войлоков. Поэтому их применение для получения указанных изделий весьма перспективно.
Благодаря высокой устойчивости к светопогоде и действию микроорганизмов, ограниченной набухаемости во влажных условиях и высоким механическим свойствам П. в. – наилучший среди всех синтетических волокон материал для изготовления парусины, брезентов, туристского и спортивного снаряжения. Волокно из ПВС. для этих целей используют в чистом виде или в смеси с лубяными и хлопковыми волокнами.
Штапельные волокна из ПВС. применяют также для изготовления неответственных канатов и рыболовных снастей. Особенно целесообразно использование изделий, содержащих П. в., в условиях влажного тропического климата.
Хорошая хемостойкость П. в. позволяет изготовлять на их основе ткани и нетканые изделия , применяемые в качестве фильтровальных материалов и полупроницаемых перегородок для химически агрессивных сред. Штапельные П. в. используют также для армирования пластиков, упрочнения бумаги и некоторых других изделий. В результате модификации П. в. получены ионообменные волокна, а также волокна различного медицинского назначения (см., учебное пособие «Высокомолекулярные соединения», часть V, разд 4.1.5.Медицинские нити ).
Нити . Нити из ПВС. используют для армирования транспортерных лент, шлангов, приводных ремней, мембран и других резино-технических изделий. Достоинства таких нитей как арматуры определяется их высоким модулем упругости и малой ползучестью, особенно по сравнению с полиамидными нитями.
Высокомодульные нити из ПВС. благодаря низкой плотности, высокой адгезии ко многим связующим, прочности и высокому модулю упругости являются прекрасными армирующими наполнителями для пластиков. Наилучшие результаты получаются в производстве пластиков на основе эпоксидных, фенольных, эпокси-фенольных связующих. Новые материалы получены также при армировании высокомодульными нитями из ПВС. полиолефинов и других термопластов. Для упрочнения пластиков можно использовать также карбонизованные П. в. (так называемые углеродные нити ).
Канаты, тросы, рыболовные снасти из ПВС-нитей отличаются повышенной механической жесткостью.
Кроме технических ПВС-нитей, производятся также нити для изделий широкого потребления (например, для плащевых и бельевых тканей).
Водорастворимые штапельные П. в. применяют в качестве вспомогательного (удаляемого) компонента в смесях с другими волокнами при получении ажурных изделий, тонких тканей, пористых структур, а также в производстве водорастворимой ткани-основы, используемой при получении гипюра (взамен ткани из натурального шелка).
При введении 7 – 15% водорастворимых П. в. в бумажную массу облегчается процесс отлива бумаги, а на стадии сушки это волокно склеивает целлюлозные (базовые) волокна в бумаге. Таким методом производится бумага и картон для очистки воздуха, фильтрации моторных топлив, масел, гидрожидкостей и др.
П. в. используют также в производстве бумаги из синтетических волокон, нетканых изделий и высокопрочных бумажных изделий для однократного пользования (белье, салфетки, медицинские изделия).
Промышленное производство П. в. было впервые освоено в 1950 г. в Японии, где сейчас выпускается несколькими фирмами под названиями винилон, куралон, мьюлон, кремона и др. П. в. производят также в России (винол ), КНДР (виналон ), КНР и в др. странах.
Полиметилметакрилат
Полиметилметакрилат (ПММА) – линейный, термопластичный полимер, относящийся к полимергомологическому ряду сложных эфиров полиметакриловой кислоты, общей формулы:
Структура и свойства. В зависимости от условий полимеризации ПММА может быть атактическим, синдио- и изотактическим, а также стереоблоксополимером изо- и синдиоструктуры. Получаемый в промышленности ПММА – аморфный атактический полимер, в макромолекулах которого около 80% мономерных звеньев входит в синдиотактической последовательности. Молекулярная масса ПММА может достигать нескольких млн. Зависимость между молекулярной массой М и характеристической вязкостью [h] выражается уравнением Марка – Хаувинка – Куна
[h] = К∙М a ,
где К = 0,4×10 –4 ; a = 0,8 (светорассеяние, хлороформ, 20ºС).
ПММА растворяется в собственном мономере и других сложных эфирах, ароматических и галогензамещенных углеводородах, кетонах, муравьиной и ледяной уксусной кислотах, образуя очень вязкие растворы (вязкость 10%-ного раствора блочного ПММА в органическом растворителе 10 5 – 10 6 МН× сек/м 2 , или спз). ПММА не растворим в воде, спиртах, алифатических углеводородах и простых эфирах; устойчив к действию разбавленных щелочей и кислот. Для полного омыления водным раствором щелочи полимер необходимо нагреть до температуры не ниже 200ºС. Концентрированной серной кислотой при 25ºС за 6 ч ПММА гидролизуется на 52%, при 75ºС менее чем за 1 ч – полностью. Он подвергается ацидолизу водным раствором уксусной кислоты в присутствии n -толуолсульфокислоты с образованием полиметакриловой кислоты и метилацетата.
Стереорегулярные ПММА – кристаллизующиеся полимеры с более высокой плотностью и повышенной стойкостью к действию растворителей, чем атактические ПММА. Изотактический ПММА кристаллизуется легче синдиотактического. Кристалличность дополнительно повышают термообработкой или набуханием полимера в ксилоле, диэтиловом эфире, метаноле или гептаноне-4. Стереоблоксополимеры характеризуются низкой степенью кристалличности; при термообработке или набухании они полностью аморфизуются. Химическое поведение различных стереорегулярных модификаций ПММА также различно. Например, скорость щелочного гидролиза снижается в ряду: изотактический > стереоблочный > синдиотактический.
ПММА физиологически безвреден и стоек к биологическим средам.
ПММА, получаемый радикальной полимеризацией в массе (так называемое органическое стекло ), – бесцветный прозрачный полимер, обладающий высокой проницаемостью для лучей видимого и УФ-света, высокой атмосферостойкостью, хорошими физико-механическими и электроизоляционными свойствами (табл. 3.10).
представляет собой белый (реже - светло-желтый или кремовый) порошок без запаха и вкуса. Является искусственным твердым термопластичным полимером. Хорошо растворяется в воде, растворяется в алифатических гликолях, глицерине, водных растворах мочевины, диметилформамиде, диметилсульфаксиде. Устойчив к действию большинства универсальных органических растворителей, масел, бензина, керосина и других углеводородов, разбавленных кислот и растворов щелочей. Нетоксичен.Поливиниловый спирт гигроскопичен, и всегда содержит примерно 5% воды, которая в некоторой степени пластифицирует вещество. Но вода легко и быстро испаряется. Поэтому в качестве пластификаторов для этого полимера применяются этиленгликоль, бутиленгликоль, фосфорная кислота и глицерин.
Плотность - 1,3 г/см³. Температура плавления 225° C, температура разложения 230° C.
Химическая формула: (C 2 H 4 O) x , где x - степень полимеризации.
В настоящее время промышленный синтез поливинилового спирта осуществляют путем полимераналогичных превращений, в частности, с использованием в качестве исходных полимеров простых и сложных поливиниловых эфиров, таких как поливинилацетат (ПВА). К основным способам его получения можно отнести различные варианты омыления ПВА в среде спиртов или в воде в присутствии оснований и кислот.
Применение поливинилового спирта.
Поливиниловый спирт является превосходным эмульгирующим, адгезионным и пленкообразующим полимером. Он обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью. Эти свойства зависят от влажности воздуха, так как полимер адсорбирует влагу. Вода действует на полимер как пластификатор. При большой влажности у ПВС уменьшается прочность на разрыв, но увеличивается эластичность.
Поливиниловый спирт (ПВС) широко применяется во многих отраслях промышленности:
В химической промышленности его применяют для получения поливинилспиртовых волокон и полимерных пленок, также он используется в качестве стабилизатора при водной полимеризации винилацетата, является важным компонентом (адгезионным агентом и загустителем) при производстве клеев и латексов. Он выступает в качестве сырья для изготовления иных полимеров: поливинилового ацеталя и поливинилового нитрата.
В агропромышленном комплексе он применяется в качестве синтетического удобрения, улучшающего плодородные свойства почвы.
В металлургии - для закаливания стали.
В парфюмерно-косметической отрасли - как компонент для продуктов по уходу за детьми и для женщин.
В строительстве ПВС используется как средство для защитного покрытия строительных материалов и как как волокно для арматуры в бетонах.
В бумажной, текстильной промышленности и кожгалантерее поливиниловый спирт применяется для склеивания лоскутов ткани, кожи, бумаги и картона, наклеивания товарных бирок и этикеток и пр.
В приборостроительной отрасли - для производства циклографических клише и различных печатных плат.
В микробиологии - для иммобилизации энзимов и клеток.
На Западе ПВС получил распространение в консервации монументальной живописи с 1950-х годов. У нас ПВС используется в основном для профилактических заклеек и как компонент реставрационных грунтов.
В медицине поливиниловый спирт применяется в качестве плазмозаменителя при переливании крови, как агент эмболизации в медицинских мероприятиях, как фиксатор для сбора образцов и др.). Тщательно очищенный от примесей низкомолекулярный поливиниловый спирт используют для изготовления препарата "иодинол".
Специальные марки низкомолекулярного поливинилового спирта используют в пищевой промышленности (пищевая добавка Е1203) как глазирующий агент и компонент, обеспечивающий связывание воды. Спирт можно встретить в составе соединения для глазирования морепродуктов и рыбы, пленок и покрытий для поверхностной обработки сыров и колбас.
Крупные производители поливинилового спирта выпускают его в виде нескольких маркированных средств, отличающихся составом и некоторыми физико-химическими характеристиками.
Физико-химические характеристики поливинилового спирта: * - 4%-го водного раствора при 20° С.Требования безопасности.
Неопасное вещество в соответствии с Законом о химических веществах или Инструкции по опасным веществам, или рекомендации ЕС 67/548/ЕС, а также 1999/45/ЕС.
Упаковка, транспортировка и хранение.
Поливиниловый спирт упаковывается в бумажные мешки массой по 20 кг.
Поливиниловый спирт в оригинальной упаковке может храниться в закрытых сухих помещениях при комнатной температуре практически неограниченно долго.
ООО “Компани “Плазма”® осуществляет поставки химической продукции со склада в Харькове в сроки и по доступным ценам, на выгодных для Вас условиях.
