پلی وینیل الکل و کاربردهای آن در صنایع مختلف

پلی وینیل الکل (PVA) یکی از پلیمرهای پرکاربرد با ویژگی‌های منحصر به فرد است که در صنایع مختلف از جمله بسته‌بندی، داروسازی، نساجی و چسب‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده به دلیل خاصیت محلول در آب، زیست‌تخریب‌پذیری و قابلیت تشکیل فیلم، به گزینه‌ای جذاب برای جایگزینی پلیمرهای سنتی تبدیل شده است. در این مقاله به بررسی ساختار، خواص و کاربردهای پلی وینیل الکل پرداخته و نقش آن در بهبود فرایندهای صنعتی و زیست‌محیطی را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

PVA 2488 _ پلی وینیل الکل 2488

فهرست مطالبی که در این مقاله می خوانیم:

• پلی وینیل الکل PVA چیست؟
• فرمول شیمیایی پلی وینیل الکل
• خواص پلی وینیل الکل
• کاربرد انواع پلی وینیل الکل PVA
• انواع گرید PVA
• پرکاربردترین گرید پلی وینیل الکل
• بسته بندی و روش نگهداری پلی وینیل الکل

پلی وینیل الکل PVA چیست؟

پلی وینیل الکل Pva به عنوان یک پلیمر زیست سازگار آب دوست با ویژگی‌های پایداری شیمیایی و حرارتی مناسب و نیز استحکام کششی و انعطاف پذیری بسیار باال شناخته می‌شود. همچنین pva از واکنش پذیری مطلوب برخوردار بوده و بهترین حالال آن آب می‌باشد .پلی وینیل الکل در هر واحد تکرار شونده خود یک گروه هیدروکسیل دارد که باعث می‌شود این پلیمر قابلیت شبکه‌ای شدن را داشته باشد. بنابراین، با استفاده از این قابلیت، توان واکنش با سایر مواد برای تشکیل فرم ژل را دارد.
محلولهای Polyvinyl alcohol می‌توانند شکل فیزیکی ژل از انواع گوناگون حاللها را داشته باشند و از این رو کاربرد گستردهای درفراوردههای پزشکی، آرایشی بهداشتی، غذایی، دارویی و صنایع بسته‌بندی را دارا می‌باشند. امروزه پلیمرها به صورت گسترده دراکثر صنایع مورد مصرف قرار می‌گیرند . پلی وینیل الکل از نظر تجاری مهم ترین پالستیک محلول در آب می باشد.
این ماده یک ترکیب ارزشمند با طیف وس یعی از کاربردها است. بیشتر کاربردهای آن به طور مستقیم کیفیت زندگی انسان را بهبود می بخشد. در ادامه به انواع کاربرد این ماده در صنایع مختلف می پردازیم.

فرمول شیمیایی پلی وینیل الکل:

پلی وینیل الکل با حروف اختصاری (PVOH، PVA یا PVAl) نشان داده می شود و دارای فرمول ایده آل [CH₂CH(OH)]n است. این ماده از تجزیه شیمیایی پلی وینیل استات از طریق آب یا فرآیندی به نام هیدرولیز به دست می آید.

امروزه این محصول در ترکیب و فرمولاسیون اکثر کالاهای مصرفی وجود دارد. این ترکیب ارزشمند  توسط صنایع مختلف برای افزایش کیفیت، عملکرد و کارایی محصولاتشان استفاده می شود.

اگرچه پلی وینیل الکل اغلب با نام اختصاری PVA ​​نامیده می شود، اما به طور کلی PVA ​​به پلی وینیل استات اشاره دارد که معمولاً به عنوان چسب و درزگیر چوب نیز استفاده می شود.

خواص پلی وینیل الکل:

یکی از خواص مهم و حیاتی پلی وینیل الکل قابلیت بازیافت و تبدیل مجدد آن می باشد، این خاصیت تبدیل مجدد و استفاده در طبیعت، ماده PVA  را به پلیمری جذاب و دوست دار محیط زیست تبدیل کرده است. این ماده به شکل پودر سفید رنگ و بی بو می باشد.

این محصول دارای خاصیت بسیار جالب زیست تخریب پذیری است از آنجا که مونومر وینیل الکل در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارد، بنابراین در صنعت برای تولید آن از پلی وینیل استات به عنوان یک ماده اولیه استفاده شده است.

از دیگر خواص این ماده که در بالا به آن اشاره کردیم می توان به حلالیت فراوان در آب اشاره کرد که با مولکول های آب واکنش داده و جذب محلول های آبی می شود.

PVA دارای خواص فیلم سازی، امولسیون کننده و چسبندگی عالی است. همچنین در برابر انواع روغن، گریس و حلال ها مقاوم است. دارای استحکام کششی و انعطاف پذیری بالا و همچنین خاصیت اکسیزن زدایی دارد. با این حال، این خواص به رطوبت بستگی دارد: آب جذب شده در سطوح رطوبت بالاتر به عنوان یک نرم کننده عمل می کند، که استحکام کششی پلیمر را کاهش می دهد، اما ازدیاد طول و قدرت پارگی آن را افزایش می دهد.

 بزرگترین منبع صنعتی پلی وینیل الکل، پلی وینیل استات است و منابع دیگر تنها برای کارهای پژوهشی و ویژه موجود هستند. این منابع دامنه وسیعی از وینیل استرها و اترها را شامل می شود.

کاربرد انواع پلی وینیل الکل:

استفاده از پلی وینیل الکل در منسوجات:

 رشد صنعت نساجی در دهه های گذشته هرگز متوقف نشده است. با افزایش مداوم تقاضا برای پوشاک ، تولیدکنندگان باید به کیفیت بهتر محصولات خود بیندیشند. بنابراین، نیاز به محصول با کیفیت و مناسب در اولویت کار تولیدی ها  قرار می گیرد.

اندازه تار یکی از با ارزش ترین کاربردهای PVA در صنعت نساجی است. این یک پوشش محافظ روی نخ ها است که شکستگی را در طول عملیات بافت به حداقل می رساند. این نخ را برای بافت سریع ماشینی آماده می کند و در عین حال خطر انقباض را کاهش می دهد. علاوه بر این، نساجی تمام شده را در برابر سایش مقاوم می کند و خاصیت ارتجاعی را افزایش می دهد.

جدای از دوام، PVA همچنین رتبه بندی کرک را بهبود می بخشد. چسبندگی رنگ قوی روی پارچه را امکان پذیر می کند و پراکندگی رنگ را از بین می برد. ثبات رنگ برای طیف وسیعی از محصولات نساجی برای پوشاک، ملافه و موارد دیگر ضروری است.

هنگامی که از پلی وینیل الکل در مرحله آهارزنی نخ‌ها برای جلوگیری از پارگی آنها در طول فرایند بافندگی استفاده می‌شود، پلی وینیل الکل بر اساس نوع نخ، نوع ماشین و ترکیبات دیگر محلول آهارزنی انتخاب می‌شود. پس از پارچه بافی محلول آبی این ماده نسبتاً اسیدی است و مستعد رشد قارچ است. رطوبت مثل یک نرم کننده عمل می‌کند و باعث کاهش استحکام کششی می‌شود، ولی باعث افزایش ازدیاد طول و آستانه پارگی می‌گردد.

 

 

کاربرد پلی وینیل الکل در بتن:

صنعت ساختمان به طور مداوم در حال توسعه محصولاتی است که کیفیت سازه های تجاری و مسکونی را افزایش می دهد. در طول چند دهه اخیر، به دلیل بالا رفتن استانداردهای مصالح، تغییراتی در قوانین ساختمانی جهت بهبود و ارتقای سازه ها ایجاد شده است.

این ماده یکی از ترکیباتی است که باعث پیشرفت های عظیم در مصالح ساختمانی شده است. این ماده در ساخت انواع چسب ها، درزگیرها و درزگیرها وجود دارد. همچنین در ایجاد یک لایه مقاوم در برابر لغزش برای طیف وسیعی از مواد کفپوش و چوب مصنوعی مفید است و به طور قابل توجهی به ساخت فضاهای ایمن کمک می کند.  PVA قابلیت اتصال جامد را فراهم می کند که برای محصولات ضد آب مناسب است.

 بتن ماده ترد با مقاومت فشاری زیاد و مقاومت کششی ناچیز است. یکی از بهترین روش‌ها برای بهبود مقاومت حداکثری بتن، افزودن الیاف به آن است. هدف از استفاده از الیاف در بتن کنترل گسترش ترک است. به این منظور محققان از الیاف مختلفی از قبیل الیاف طبیعی، الیاف شیشه، الیاف فولادی و الیاف دارای کربن استفاده می‌کنند، از میان الیاف مصنوعی دارای کربن الیاف دارای پلی وینیل الکل یکی از بهترین مواد در بهبود رفتار بتن می‌باشد.

پلی وینیل الکل پلیمر سنتزی با رفتار عالی به شمار می‌آید که در صنایع مختلف مورد مصرف قرار می‌گیرد. مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بالا و دوام خوب از دیگر خصوصیات pva می‌باشند، که کمتر در دیگر الیاف از قبیل الیاف پلی پروپیلن، نایلون، پلی اتیلن مشاهده می‌شود. همچنین pva در محیط سیمانی با ph بالا از دوام بالایی برخوردار است.  سطح آب دوست این الیاف با مصالح سیمانی پیوند شیمیایی برقرار کرده، لذا الیاف pva پیوند محکمی در بتن ایجاد می‌کنند.

 

 

کاربرد PVA در صنعت کاغذسازی:

پلی وینیل الکل یک ترکیب شیمیایی است که حالت چسبیده و لایه ای محافظ برای مواد مختلف ایجاد می کند. در کاغذسازی، PVA جایگزین قوی تر و قابل اعتمادتری برای نشاسته است. با وجود محلول بودن در آب، کیفیت و دوام کاغذ را افزایش می دهد.

PVA جذب جوهر مبتنی بر آب را روی کاغذ جوهر افشان بهبود می بخشد. جوهر از سطح کاغذ نفوذ می کند و بدون پخش شدگی در رنگ ها قفل می شود. در مورد تولید کاغذهای رنگی و ساختمانی هم همین طور است. مقدار خاصی از پلی وینیل الکل با رنگدانه ترکیب می شود. رنگ بهتر می چسبد و زنده تر به نظر می رسد.

علاوه بر این، PVA برای چسباندن تخته های کاغذی چند لایه استفاده می شود. در مقایسه با نشاسته، پیوند قوی تری ایجاد می کند و لایه ها را دست نخورده نگه می دارد. همچنین در برابر روغن و گریس مقاوم است.

این ماده در زمان کوتاه به صورت کامل در محیط زیست تجزیه می‌شود. پلی وینیل الکل در حلال‌های نفتی نامحلول است و این ویژگی اجازه می‌دهد تا در پوشش‌ها و فیلم‌ها استفاده شوند. در حال حاضر Polyvinyl alcohol در کاربردهای متنوع استفاده می‌شود که از آن موارد می‌توان به ترکیبات قالب گیری پلاستیک ( به طور مثال اپوکسی به پوشش‌های این محصول نمی‌چسبد)، پوشش‌ها و فیلم‌های مقاوم به گازوئیل و سوخت، فرایند آهارزنی و تکمیل در نساجی، چسب‌ها، جوهرهای چاپ، شیشه‌های پوشش یافته، وسایل آرایشی و تزیینی، مواد دارویی و الیاف تقویتی بتن اشاره کرد .

 

موارد مصرف PVA در بسته بندی ها:

کوپلیمرهای پلی وینیل الکل برای تولید بسته بندی های ایمن، زیست تخریب پذیر و مقاوم در برابر حلال استفاده می شود. این پلیمر pva به دلیل چسبندگی و انعطاف پذیری بیشتر، از دیگر پلیمرهای معمولی دوام و مقاومت بیشتری دارد.

علاوه بر این، پلی وینیل الکل ماده ای بو زدا در بسته بندی های مختلف ایجاد می کند. این به محافظت از محصولات در برابر قرار گرفتن در معرض محیط کمک می کند. همچنین در بسته بندی های چسبناک برای نگهداری محصولات و سایر کالاهای فاسد شدنی سالم و تازه استفاده می شود.

 

 

کاربرد PVA در محصولات آرایشی و بهداشتی:

گریدهای Polyvinyl alcohol خاصی برای تولید محصولات مراقبت شخصی و خانگی استفاده می شود. PVA در کالاهای مصرفی روزانه وجود دارد که باعث بهبود بهداشت شخصی و ایمنی  می شود.

این ماده انتقال مواد فعال را در محصولات مختلف مراقبت از پوست مانند مرطوب کننده ها و پاک کننده ها افزایش می دهد. با ایجاد امکان نفوذ سریع از طریق پوست بدون ایجاد حساسیت یا تحریک، کارایی هر یک از مواد را بهبود می بخشد. همچنین برای ماسک های لایه بردار و رنگ مو خاصیت اتصال دهنده ای دارد و چسبندگی قوی تری را برای آرایش های محکم تر ایجاد می کند.

علاوه بر مراقبت از مو، مراقبت از پوست و لوازم آرایشی، PVA برای محصولات تمیز کننده خانگی نیز مفید است. غلاف های لباسشویی که محبوبیت بیشتری پیدا می کنند در یک فیلم محلول در آب ساخته شده با PVA محصور می شوند. همچنین به حفظ عطر کمک می کند و غلظت بالایی از عوامل فعال را قادر می سازد.

موارد مصرف Polyvinyl alcohol در جهان روز به روز نرخ تصاعدی دارد و تقریبا هيچ جايگزينی برای pva وجود ندارد. اما در برخی از كاربردها، كربوكسی متيل سلولوز، پلی وينيل استات، لاتكس استيرن بوتادی ان می تواند به طور جايگزين استفاده شود. نشاسته به عنوان عامل آهار زني در نساجی  و لاتكس استيرن بوتادی ان به عنوان سفيدكننده نوری در توليد كاغذ استفاده می شود.

از موارد مختلف مصرف این ماده می توان به لنزهای تماسی، فیلم های عکاسی، غلاف های شوینده لباسشویی و قطره‌های چشمی نیز اشاره کرد. هم چنین pva به عنوان ماده کمکی در پلیمریزاسیون سوسپانسیون نیز استفاده می شود.

از این ماده در تثبیت کننده امولسیون فرمول های چسب پلی وینیل استات (PVAc)، در انواع پوشش ها و چاپ سه بعدی نیز استفاده می شود.

انواع گرید PVA:

Polyvinyl alcohol به سه دسته گرانروی کم، متوسط و زیاد تقسیم می‌شوند.  کاربردهای خاص پلی‌ وینیل الکل با درجه آبکافت ( آبکافت یا هیدرولیز (Hydrolysis) به واکنشی گفته می شود که در آن، از مولکول آب برای شکستن پیوندهای شیمیایی یک ماده استفاده می‌ کنند.) و گرانروی متغیر است. هرچه درجه آبکافت بیشتر باشد مقاومت در برابر آب نیز بهتر می‌شود، برای مثال چسب‌های مقاوم در برابر آب باید به صورت کامل آبکافت شوند، اما در کاربردهایی که مقاومت در برابر آب نیاز ندارند، از پلی وینیل الکل با آبکافت جزئی استفاده می‌شود. به طور مثال کارخانه‌های تولید کاغذ، درجات مختلفی از این محصول را با توجه به خواص مورد نیاز انتخاب می‌کنند. مثل مقاومت در برابر آب و روغن و قابلیت جوهر پذیری در مواد.

پرکاربردترین گرید پلی وینیل الکل:

از بین تمام گریدهای تولیدی پلی وینیل الکل در بازار جهانی دو گرید بسیار پر مصرف در ایران نسبت به سایر گریدها از خرید و فروش نسبتا بالایی برخوردار هستند و تقاضای آن ها بیشتر است.

این دو گرید معروف با کد 2488 و 2088 به بازار ایران وارد شده و از بین تمامی واردات pva بالاترین مصرف را به خود اختصاص داده اند. این دو کد pva 2488  و pva2088 با برندهای مختلف وارد شده و به دلیل خواص شیمیایی و چسبندگی بالا و ساختار مواد اولیه سازگاری که با سایر ترکیبات شیمیایی دارند، از محبوب ترین دهای مصرفی در کشور می باشند.

شرکت امیدان بسپار آسیا یکی از واردکنندگان اصلی پلی وینیل الکل در کشور می باشد، که برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد گرید موردنظر و نحوه مصرف و قیمت pva ، میتوانید با کارشناسان فروش شرکت ارتباط برقرار کرده و سوالات مدنظر خود را با ما در میان بگذارید.

بسته بندی و روش نگهداری پلی وینیل الکل:

انواع گرید Polyvinyl alcohol در بسته بندی کیسه ای و در وزن 20 یا 25 کیلوگرمی به بازار عرضه می شود. شکل ظاهری به صورت پودر سفید رنگ و از کشورهای چین و تایوان وارد می گردد.

برای نگه داری درست و اصولی از پلی وینیل الکل بایستی آن ها را در سالن سرپوشیده و عاری از رطوبت و دور از تابش نور مستقیم خورشید قرار داد، چرا که ماده اولیه چسب می باشد و در صورت رطوبت خاصیت به هم چسبندگی پیدا می کند و هم چنین در برابر نور مستقیم آفتاب ممکن است دچار احتراق شود.

اگرچه PVA با خاصیت خنثی بودن در دسته مواد امن شیمیایی قرار داد، اما استفاده از لوازم ایمنی مانند دستکش، عینک و لباس مناسب ضروری بوده و مانع از ایجاد حساسیت پوستی و مشکلات دستگاه تنفسی می گردد.