پلی وینیل استات

پلی وینیل استات

تاریخچه

اولین بار در سال 1912 دانشمند آلمانی به نام کلاته (Klatte) موفق به ساخت وینیل استات و در سال 1917 با همکاری رولت (Rollette) موفق به تهیه پلی وینیل استات شد. این پلیمر در سال 1920 به میزان تجاری تهیه و به بازار عرضه شد.

مواد اولیه

برای تهیه پلی وینیل استات نیاز به استات وینیل می باشد. استات وینیل را می توان از ترکیب استیلن و اسید استیک و یا از طریق اکسیداسیون اتیلن به دست آورد.



طرز تهیه وینیل استات از طریق امولسیونی

از نگاه صنعتی پلیمر شدن تعلیقی وینیل استات برای تولید گرانول پلی وینیل استات بالاترین اهمیت را دارد. اغلب این گرانول ها به پلی وینیل الکل با تنوع درجه آبکافت و با وزن مولکولی متفاوت تبدیل می گردند. در مقیاس آزمایشگاهی کوپلیمر شدن وینیل استات با منومرهای دیگر شاید با توجه به راحتی عمل و راحتی به وجود آوردن محیط تعلیقی مناسب مزیت داشته باشد. پلیمر شدن صنعتی امولسیونی به صورت همو یا کوپلیمر شدن از اهمیت فراوانی برخوردار است علی الخصوص در توسعه چسب ها، رنگ ها، پوشش دهی کاغذ و تکمیل در نساجی.
اگرچه حدود یک سوم از منومر وینیل استات برای تولید لاتکس ها به صورت رنگ ها و چسب ها مورد استفاده قرار می گیرد اطلاعات منتشره در خصوص پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات محدود می باشد. پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات شاید در میان روش های پلیمر شدن با توجه به اینکه لاتکس های واقعی با سطح فعالهای آنیونی و یا کاتیونی و یا سطح فعالهای غیر یونی یا کلوئیدی حفاظتی و همراه با ترکیب دو یا بیشتر از این مواد و همچنین بدون امولسیون کننده ای، به وجود می آید منحصر به فرد است.
هنگام پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات بر خلاف پلیمر شدن استایرن ذرات امولسیونی تا 80 درصد درجه تبدیل شکل خواهند گرفت. همچنین به نظر می رسد واکنش بستگی به سرعت همزن داشته باشد. افزایش سرعت همزن، کاهش سرعت واکنش را به همراه خواهد داشت. همچنین گزارش گردیده که اکثر غلضت آغازگرها (غلضت پر سولفات) با توجه به تولید اسید سولفوریک آزاد در واکنش پیچیده می گردد. این امر باعث آبکافت مقداری از منومر و تبدیل استالدئید می شود، که جدا از فعالیت انتقال زنجیر باعث تأخیر سرعت نیز می گردد. این مشاهدات اهمیت تنظیم PH در هنگام پلیمر شدن وینیل استات را متذکر می سازد.سرعت پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات در PH=7 بیشترین مقدار خواهد بود این مقدار بیشتر از محدوده PH بین 4 تا 5 است که مناسب ترین محدوده برای کمترین مقدار آبکافت وینیل استر می باشد.
فاکتور دیگری که شاید به اندازه کافی به عملیات نظری پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات رو آنها بحث نشده این است که در مطالعات دیلاتومتری پلیمر شدن امولسیونی، جمع شدگی و یا انغباض منومر در یک سیستم آبی به مقدار 4/0 7/15 درصد بوده در صورتی که در پلمیر شدن توده ای انغباض در حدود 26 الی 28 درصد است. این تفاوت به دلیل حل شدن منومر در محیط آبی می باشد. اگر چنین باشد غیر قابل توجیه نخواهد بودکه در شرایط تعلیقی و امولسیون نه تنها منومر وینیل استات بلکه منومر های جدید، با ترکیب متفاوت و اساساً با خصوصیات شیمیایی متفاوت دخیل هستند(هیدارت های وینیل استات).
در تولید پلیمرهای امولسیونی علی الخصوص در رابطه با سیستم های کوپلیمری روش های زیادی برای افزودن منومر به سیستم واکنش کننده وجود دارد.
ممکن است تمامی منومر یکجا به فاز آبی اضافه گردد. یا اینکه منومرها به صورت آهسته و مرحله ای به محیط افزوده شوند. و نهایتاً منومرها ممکن است به تدریج و پیوسته اضافه شوند. دو روش اولیه باعث تولید کوپلیمر کما بیش ناهمگن و روش اضافه کردن ممتد باعث تولید کوپلیمر همگن می گردد. بهترین خصوصیات چسبندگی از کوپلیمرهای همگن به دست می آید، خصوصیات دیگر پلیمر به مقدار زیادی با درجه همگنی متغیر خواهد. البته روش های دیگر وجود دارند که اضافه کردن تدریجی محلول آغازگر، سطح فعال های اضافی ، نرم کننده ها و غیره را توصیه می کنند.
تغییرات در بسیاری از فنون پلیمر شدن امولسیونی کمک خواهد نمود تا لاتکس های پلی وینیل استات با مشخصات ویژه ای که مورد نیاز برای کاری خاص باشد تهیه گردد.
اغلب پلیمر شدن های امولسیونی در رآکتورهای معمولی دارای همزن صورت می گیرد. دستورالعمل های وجود دارد که طبق آنها تمامی منومر یکباره به داخل رآکتور افزوده شده، دستورالعملهایی که منومر به تدریج اضافه می شود. احتمالاً با افزایش تدریجی محلول های سطح فعال، محلول های آغازگر و عوامل اصلاح کننده دیگر، دستورالعمل هایی دال بر استفاده آغاز گر های اکسایشی-کاهشی یا آغازگرهای حرارتی، و دستوراعمل هایی برای استفاده منومرهایی که پیش امولسیون شده اند نیز موجود می باشد.

خواص

پلی وینیل استات شکننده بوده و برای رفع این اشکال به آن تا 15 درصد از مواد نرم کننده مانند دی بوتیل فتالات اضافه می شود. این پلیمر در دمایی حدود 28 درجه سانتیگراد نرم شده و حالت شکنندگی خود را از دست می دهد. پلی وینیل استات در اغلب حلال ها به خصوص در هیدرو کربن های آروماتیک مانند بنزن و تولوئن، در هیدروکربن های کلردار مانند کلروفرم، تتراکلروکربن و دی کلرواتیل، در الکل ها مانند متانول و اتانول، در اترها مانند استات اتیل و استات بوتیل و کتون ها مانند استون و متیل ایزو بوتیل کتون حل می شود. اسیدها و قلیایی ها روی پلی وینیل استات موثر بوده و سبب هیدرولیز آن می شوند.

کاربرد
مهمترین کاربرد پلی وینیل استات در ساخت انواع چسب ها، رنگ ها و ورنی های می باشد.

منبع: مهندس پلیمر