پلی وینیل الکل
پلیوینیل الکل (Polyvinyl Alcohol) یک پلیمر محلول در آب با ساختار نیمهکریستالی و خواص فیلمسازی عالی است که بهصورت گسترده در صنایع چسبسازی، نساجی، داروسازی، تولید فیلمهای زیستتجزیهپذیر، و مواد آرایشی کاربرد دارد. این پلیمر از طریق هیدرولیز پلیاستات وینیل (Polyvinyl Acetate) تولید میشود، زیرا پلیمریزاسیون مستقیم وینیل الکل امکانپذیر نیست.
ساختار شیمیایی پلی وینیل الکل
-
فرمول تکرارشونده واحد پلیمری:
−CH2–CH(OH)−-CH₂–CH(OH)-ₙ -
نوع پیوند: زنجیره پلیمری خطی با گروههای هیدروکسیل (–OH)
-
منشأ تولید: از هیدرولیز کنترلشده پلیوینیل استات (PVAc)
درصد هیدرولیز (Fully / Partially Hydrolyzed) و وزن مولکولی آن، تعیینکننده حلالیت، ویسکوزیته و کاربرد نهایی است.
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی پلی وینیل الکل
ویژگی | مقدار / توضیح |
---|---|
ظاهر فیزیکی | پودر سفید یا گرانول، بدون بو |
حلالیت در آب | محلول در آب داغ، بسته به درجه هیدرولیز |
pH محلول 4% | 5.0 – 7.0 (نزدیک به خنثی) |
ویسکوزیته (محلول 4%) | 3 – 60 cP (بسته به گرید) |
وزن مولکولی | از 13,000 تا 200,000 دالتون |
نقطه ذوب / تخریب | 180 – 230°C (پیش از ذوب، تجزیه میشود) |
پایداری گرمایی و نوری | بالا، در صورت خشک بودن |
فیلمسازی | عالی، شفاف، انعطافپذیر |
کاربردهای پلیوینیل الکل
-
فیلمهای محلول در آب بستهبندی مواد شوینده، کود، دارو (قرصهای پوششدار)
-
صنایع دارویی و آرایشی:
-
عامل پوششدهنده قرص، چسب بیولوژیک، ماده غلظتدهنده در کرمها و ژلها
-
-
چسب و پوششها:
-
چسب چوب، پوشش مقاوم به آب در کارتنسازی و کاغذسازی
-
-
صنعت نساجی و کاغذ:
-
آهاردهی نخ، ایجاد فیلم موقت، افزایش مقاومت کششی کاغذ
-
-
کامپوزیتهای زیستتخریبپذیر:
-
به عنوان پلیمر پایه در ترکیب با نشاسته یا سلولز
-
-
قالبگیری ژلها (هیدروژلها):
-
در بافتهای پزشکی و لنزهای تماسی
-
مزایای پلیوینیل الکل
-
زیستتخریبپذیر و دوستدار محیطزیست
-
غیرسمی و ایمن برای کاربردهای دارویی و آرایشی
-
پایداری شیمیایی بالا و سازگاری با دیگر پلیمرها
-
تشکیل فیلمهای شفاف، بدون بو و مقاوم به پارگی
-
قابلیت تنظیم خواص با تغییر گرید و درصد هیدرولیز
معایب پلی وینیل الکل
-
حساس به رطوبت بالا – فیلمها در تماس طولانی با آب تضعیف میشوند
-
عدم مقاومت حرارتی طولانیمدت – در دمای بالا تخریب میشود
-
نقطه ذوب مشخص ندارد – به جای ذوب، تخریب حرارتی رخ میدهد
-
هزینه نسبتاً بالاتر نسبت به پلیمرهای سنتزی معمولی
-
واکنشپذیر در برابر برخی نمکها یا قلیاهای قوی
سازگارکنندههای مالئیکه پایه
ساختار
ABS-g-MAH از ساختار اصلی ABS که شامل سه بخش استایرن، بوتادین و اکریلونیتریل میباشد، تشکیل شده است. در این ساختار، گروههای انیدرید مالئیک از طریق فرآیند گرافتینگ (معمولاً با استفاده از اکستروژن واکنشی یا پلیمریزاسیون رادیکالی) به زنجیره پلیمر اضافه میشوند. این گروههای MAH معمولاً به بخش بوتادین یا استایرن متصل میشوند و گروههای قطبی فعالی را وارد ماتریس غیرقطبی ABS میکنند. نتیجه آن افزایش قطبیت، بهبود چسبندگی با پلیمرهای قطبی و افزایش قابلیت ترکیب با پرکنندهها و تقویتکنندهها است. ساختار نهایی ABS-g-MAH، همچنان خواص مکانیکی و فرآیندپذیری ABS را حفظ میکند، اما قابلیت چسبندگی و سازگاری شیمیایی آن بهطور چشمگیری بهبود مییابد.خواص
- سازگاری بالا با پلیمرهای قطبی مانند پلیآمیدها (PA)، پلیکربنات (PC) و پلیاسترها (PET)
- چسبندگی عالی به مواد مختلف مانند فلزات، پوششها، چسبها و پرکنندهها
- بهبود مقاومت ضربهای و پایداری حرارتی
- قابلیت فرآیند بالا در عملیات اکستروژن، قالبگیری تزریقی و شکلدهی حرارتی
- مقاومت شیمیایی خوب در برابر برخی مواد خورنده و شرایط محیطی
کاربردها
- ترکیبهای پلیمری و آلیاژها: برای افزایش سازگاری در ترکیبهایی مانند ABS/PA، ABS/PC و ABS/PBT
- بهبود چسبندگی در سطوح: افزایش چسبندگی به رنگها، پوششها، چسبها و فلزات
- کامپوزیتها: برای توزیع بهتر پرکنندههایی مانند الیاف شیشه، تالک و نانولولههای کربنی
- صنعت خودرو: در قطعات داخلی خودرو، سپرها و قطعات ساختاری که به مقاومت بالا نیاز دارند
- الکترونیک و برق: در بدنه قطعات الکترونیکی، کانکتورها و محفظههایی که به مقاومت حرارتی نیاز دارند
- کالاهای مصرفی و بستهبندی: در فیلمهای چندلایه و قطعات کاربردی با نیاز به چسبندگی بالا
مزایا
- افزایش سازگاری با پلیمرهای قطبی و پرکنندهها
- بهبود چسبندگی بینسطحی با دیگر مواد
- افزایش خواص مکانیکی مانند مقاومت ضربهای و استحکام
- حفظ فرآیندپذیری عالی ABS
- مقاومت بهتر در برابر مواد شیمیایی و تنشهای محیطی
معایب
- هزینه بالاتر نسبت به ABS معمولی
- ممکن است پایداری حرارتی کمی کاهش یابد
- احتمال هیدرولیز گروههای MAH در شرایط مرطوب
- دسترسی محدودتر نسبت به ABS استاندارد در برخی بازارها
سازگارکنندههای مالئیکه پایه PS
ساختار
PS-g-MA شامل یک ستون فقرات پلیاستایرنی است که در طول زنجیرهاش، گروههای انیدرید مالئیک بهصورت تصادفی گرافت شدهاند. ساختار پلیاستایرن از واحدهای تکرارشونده استایرن تشکیل شده است که هرکدام شامل یک حلقه بنزن متصل به یک زنجیره اتیلنی هستند. در فرآیند گرافتینگ، مولکولهای انیدرید مالئیک از طریق واکنش رادیکالی به برخی از این واحدها متصل میشوند و ساختاری ایجاد میکنند که در آن زنجیرهی هیدروفوب پلیاستایرن دارای گروههای قطبی انیدرید است. این گروههای انیدرید، نقاط واکنشی فعالی فراهم میکنند که میتوانند با گروههایی مانند آمین و الکل واکنش دهند، و این موضوع به بهبود چسبندگی، سازگاری شیمیایی و قابلیت ترکیبپذیری پلیمر کمک میکند.خواص
- حفظ ویژگیهای ذاتی پلیاستایرن مانند شفافیت، سختی و فرآیندپذیری آسان
- افزایش قطبیت و واکنشپذیری به دلیل وجود گروههای انیدرید مالئیک
- بهبود سازگاری با پلیمرهای قطبی مانند پلیآمیدها و پلیاسترها
- افزایش چسبندگی به پرکنندهها، الیاف و سطوح مختلف
- فراهم شدن امکان انجام اصلاحات شیمیایی بیشتر از طریق گروههای انیدرید
- بهبود پراکندگی در کامپوزیتها و نانوکامپوزیتهای پلیمری
- خواص مکانیکی بهبود یافته مانند افزایش چقرمگی و دوام در ترکیبهای پلیمری
کاربردها
- کامپتبیلایزر در ترکیبهای پلیمری برای بهبود سازگاری پلیاستایرن با پلیمرهای قطبی
- بهبود چسبندگی در کامپوزیتها شامل پرکنندهها، الیاف و تقویتکنندهها
- پروموتر چسبندگی در پوششها، چسبها و عملیات سطحی
- اصلاحکننده فعال برای ایجاد واکنشهای بیشتر و افزودن گروههای شیمیایی دیگر به پلیاستایرن
- افزایش پراکندگی و چسبندگی بینسطحی در نانوکامپوزیتهای پلیمری
- اصلاح ضربهپذیری در پلاستیکهای مهندسی برای بهبود خواص مکانیکی
مزایا
- افزایش سازگاری بین پلیاستایرن و مواد قطبی
- بهبود چسبندگی و استحکام پیوند در کامپوزیتها و پوششها
- فراهم کردن گروههای واکنشپذیر برای اصلاحات بیشتر
- حفظ وزن سبک و فرآیندپذیری آسان پلیاستایرن
- بهبود خواص مکانیکی مانند چقرمگی و دوام در ترکیبات پلیمری
معایب
- ممکن است رفتار حرارتی و فرآیندی پلیاستایرن را کمی تغییر دهد
- فرآیند گرافتینگ میتواند باعث تغییرپذیری خواص در بسته به میزان گرافت شود
- حضور گروههای انیدرید میتواند حساسیت به رطوبت و هیدرولیز را افزایش دهد
- هزینه بالاتر نسبت به پلیاستایرن ساده به دلیل فرآیندهای اضافی تولید