Polivinilspirts{0}}polimēru materiāls, ko plaši izmanto gan ikdienas dzīvē, gan rūpniecībā-, liek uzdot jautājumu: kāds īsti ir tā sintēzes process? Vai tas tiek ražots, tieši polimerizējot vinilspirta monomērus? Pievienojieties mums, kad paceļam plīvuru polivinilspirta sintēzes pamatprocesam. Polivinilspirta sintēzes atklāšana
Daudzi cilvēki kļūdaini uzskata, ka polivinilspirts veidojas tiešās vinilspirta monomēru polimerizācijas rezultātā; tomēr tas tā nav. Iemesls tam ir tautomērija, kas pastāv starp vinilspirtu un acetaldehīdu; konkrēti, līdzsvara konstante šai savstarpējai konversijai ir ārkārtīgi augsta, kā rezultātā normālos apstākļos ir ārkārtīgi zema vinila spirta koncentrācija. Tieši vinilspirta strukturālās nestabilitātes dēļ polivinilspirtu (PVA) nevar sintezēt, polimerizējot vinilspirta monomērus. Tā vietā to faktiski iegūst, polimerizējot noteiktu skābju vinilesterus, kam seko hidrolīzes reakcija, lai noņemtu esteru grupas. Tagad mēs detalizēti izpētīsim polivinilspirta sintēzes procesu.
1. Vinila acetāta polimerizācija
Polivinilspirta sintēzes sākumpunkts ir vinilacetāta polimerizācija. Šajā solī-veicina katalizators-vinilacetāta monomēri tiek savienoti kopā, veidojot garas-ķēdes polimērus; šim procesam ir izšķiroša nozīme turpmākajā hidrolīzes reakcijā. Šajā posmā tiek izmantoti specifiski katalizatori un reakcijas apstākļi, lai saistītu vinilacetāta molekulas garās polimēru ķēdēs, tādējādi liekot pamatu nākamajam hidrolīzes posmam.
2. Alkoholīzes reakcija
Polivinilspirts tiek pārveidots par dažādām produktu kategorijām alkoholīzes reakcijā. Lai gan polivinilspirta molekulārās ķēdes veidojas sākotnējā polimerizācijas posmā, ir nepieciešama turpmāka apstrāde, lai iegūtu produktu, kas atbilst īpašām prasībām. Šis nākamais solis ir alkoholīzes reakcija. Alkoholīzes procesā pēc nepieciešamības var ražot dažādu specifikāciju polivinilspirtu, tādējādi apmierinot visdažādāko pielietojuma scenāriju prasības.
Polivinilacetāta sārmainā alkoholīze parasti tiek iedalīta divos atsevišķos procesos: mitrā alkoholīze un sausā alkoholīze. Mitrās alkoholīzes procesā metanola šķīdumam pievieno 1–2% ūdens, lai tas kalpotu par reakcijas vidi, savukārt sārmaino katalizatoru sagatavo arī kā ūdens šķīdumu. Šīs metodes priekšrocības ietver ātru reakcijas ātrumu, lielu ražošanas jaudu un kompaktu aprīkojuma nospiedumu. Tomēr tam ir arī daži trūkumi,{5}}piemēram, biežāka blakusparādību biežums,{6}}kas izraisa palielinātu nātrija acetāta veidošanos blakusproduktā. Izmantojot mitrās alkoholīzes metodi, var ražot virkni produktu ar dažādu esteru alkoholīzes pakāpi-īpaši 98%, 97%, 95%, 92% un 88%{15}}. Un otrādi, sausā alkoholīzes metode ietver reakcijas veikšanu polivinilacetāta metanola šķīdumā, nepievienojot ūdeni; tā vietā sārmu izšķīdina tieši metanolā. Lai gan šī metode efektīvi apiet trūkumus, kas saistīti ar mitro alkoholalīzi, reakcijas ātrums ir lēnāks un materiāla uzturēšanās laiks ir garāks, tādējādi radot problēmas ražošanas procesa nepārtrauktībai. Neatkarīgi no tā, vai tiek izmantota slapjā vai sausā metode, 99% produkta ražošanai var izmantot gan augstu-sārmu, gan zemu{20}}sārmu reakcijas apstākļus.
3. Pārziepjošanas reakcija un atkritumu šķidruma apstrāde
Pārziepjošanas reakcija atvieglo alkoholīzes procesu un paaugstina esteru alkoholīzes pakāpi. Polivinilacetāta sārmu -katalizētās alkoholīzes kontekstā pārziepjošanas reakcija ir kritisks posms. Šī reakcija ietver mijiedarbību starp alkoholīzes produktiem un sārmu, kuras galvenais mērķis ir turpināt alkoholazes virzīšanu uz priekšu un palielināt esteru grupu konversijas ātrumu. Ar pārziepjošanas reakciju var iegūt daudzveidīgu produktu klāstu ar dažādu esteru alkoholīzes pakāpi, tādējādi apmierinot plašu pielietojuma prasību spektru.
Polivinilacetāta alkoholīzes laikā rodas ievērojams daudzums atkritumu šķidruma -ko parasti dēvē par "reģenerācijas pamatšķīdumu"-. Šis atkritumu šķidrums satur sarežģītu sastāvdaļu maisījumu, tostarp metanolu, metilacetātu, nātrija acetātu un acetaldehīdu. Šī atkritumu šķidruma reģenerācija un apstrāde ļauj efektīvi izmantot resursus, vienlaikus samazinot ietekmi uz vidi. Līdz ar to šīm sastāvdaļām ir jāveic specializētas reģenerācijas un apstrādes procedūras, lai nodrošinātu resursu pilnīgu izmantošanu un novērstu jebkādu negatīvu ietekmi uz vidi.