Polivinilo alkoholis -polimerinė medžiaga, plačiai naudojama kasdieniame gyvenime ir pramonėje-, kelia klausimą: koks tiksliai yra jo sintezės procesas? Ar jis gaminamas tiesiogiai polimerizuojant vinilo alkoholio monomerus? Prisijunkite prie mūsų, kai pakeliame šydą nuo pagrindinio polivinilo alkoholio sintezės proceso. Polivinilo alkoholio sintezės atskleidimas
Daugelis žmonių klaidingai mano, kad polivinilo alkoholis susidaro tiesiogiai polimerizuojant vinilo alkoholio monomerus; tačiau taip nėra. To priežastis slypi tautomerijoje, kuri egzistuoja tarp vinilo alkoholio ir acetaldehido; Konkrečiai, šios tarpusavio konversijos pusiausvyros konstanta yra labai didelė, todėl normaliomis sąlygomis vinilo alkoholio koncentracija yra labai maža. Būtent dėl vinilo alkoholio struktūrinio nestabilumo polivinilo alkoholis (PVA) negali būti sintetinamas polimerizuojant vinilo alkoholio monomerus. Vietoj to, jis iš tikrųjų gaunamas polimerizuojant tam tikrų rūgščių vinilo esterius, po kurių vyksta hidrolizės reakcija, siekiant pašalinti esterių grupes. Dabar mes išsamiai išnagrinėsime polivinilo alkoholio sintezės procesą.
1. Vinilo acetato polimerizacija
Polivinilo alkoholio sintezės pradžios taškas yra vinilo acetato polimerizacija. Šiame žingsnyje-palengvina katalizatorius-vinilo acetato monomerai sujungiami, kad susidarytų ilgos-grandinės polimerai; šis procesas yra labai svarbus vėlesnei hidrolizės reakcijai. Šiame etape naudojami specifiniai katalizatoriai ir reakcijos sąlygos, siekiant sujungti vinilo acetato molekules į ilgas polimerines grandines ir taip padėti pagrindą tolesniam hidrolizės etapui.
2. Alkoholizės reakcija
Per alkoholizės reakciją polivinilo alkoholis paverčiamas įvairių rūšių produktais. Nors polivinilo alkoholio molekulinės grandinės susidaro pradinėje polimerizacijos stadijoje, norint gauti specifinius reikalavimus atitinkantį produktą, reikia toliau apdoroti. Šis tolesnis etapas yra alkoholizės reakcija. Alkoholizės proceso metu pagal poreikį gali būti gaminamas įvairių specifikacijų polivinilo alkoholis, todėl tenkinami įvairiausių naudojimo scenarijų poreikiai.
Polivinilacetato šarminė alkoholizė paprastai skirstoma į du skirtingus procesus: šlapią alkoholizę ir sausą alkoholizę. Drėgnos alkoholizės procese į metanolio tirpalą įpilama 1–2% vandens, kad būtų naudojama kaip reakcijos terpė, o šarminis katalizatorius taip pat paruošiamas kaip vandeninis tirpalas. Šio metodo pranašumai yra greitas reakcijos greitis, didelis gamybos pajėgumas ir kompaktiškas įrangos plotas. Tačiau tai taip pat turi tam tikrų trūkumų,-pavyzdžiui, dažnesnis šalutinių reakcijų- dažnis, dėl kurių padidėja natrio acetato susidarymas šalutiniuose produktuose. Taikant šlapiosios alkoholizės metodą, galima pagaminti produktų seriją su įvairaus laipsnio esterio alkoholizės -konkrečiai 98%, 97%, 95%, 92% ir 88%{15}}. Ir atvirkščiai, sausos alkoholizės metodas apima reakciją polivinilacetato metanolio tirpale nepridedant vandens; vietoj to šarmas ištirpinamas tiesiai į metanolį. Nors šis metodas veiksmingai apeina su šlapia alkoholize susijusius trūkumus, reakcijos greitis yra lėtesnis, o medžiagos buvimo laikas ilgesnis, todėl kyla iššūkių gamybos proceso tęstinumui. Nepriklausomai nuo to, ar naudojamas drėgnas, ar sausas metodas, 99 % produkto gamybai gali būti naudojamos tiek didelės-šarminės, tiek mažos{20}}šarminės reakcijos sąlygos.
3. Muilinimo reakcija ir atliekų apdorojimas skysčiais
Muilinimo reakcija palengvina alkoholizės procesą ir padidina esterio alkoholizės laipsnį. Polivinilacetato šarminės -katalizuojamos alkoholizės kontekste muilinimo reakcija yra kritinis etapas. Ši reakcija apima sąveiką tarp alkoholizės produktų ir šarmo, kurios pagrindinis tikslas yra toliau skatinti alkoholizę ir padidinti esterių grupių konversijos greitį. Per muilinimo reakciją galima gauti įvairių produktų, pasižyminčių skirtingu esterio alkoholizės laipsniu, ir taip patenkinti platų taikymo reikalavimų spektrą.
Polivinilacetato alkoholizės metu susidaro didelis kiekis atliekų skysčio -paprastai vadinamo „atkūrimo pradiniu tirpalu“-. Šias skystas atliekas sudaro sudėtingas komponentų mišinys, įskaitant metanolį, metilo acetatą, natrio acetatą ir acetaldehidą. Šių atliekų skysčio panaudojimas ir apdorojimas leidžia efektyviai panaudoti išteklius, tuo pačiu sumažinant poveikį aplinkai. Vadinasi, šiems komponentams turi būti taikomos specialios regeneravimo ir apdorojimo procedūros, siekiant užtikrinti, kad ištekliai būtų visiškai panaudoti ir būtų išvengta bet kokio neigiamo poveikio aplinkai.