Το οξικό πολυβινύλιο είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές που χρησιμοποιείται συνήθως σε κόλλες, βαφές και μια σειρά από βιομηχανικές κόλλες. Τα πολυμερή είναι ουσιαστικά μεγάλα μόρια συνδεδεμένα μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι πολύ ισχυρά και ανθεκτικά. Τα περισσότερα πλαστικά και συνθετικά υλικά τα περιέχουν. Το οξικό πολυβινύλιο, το οποίο επίσης αναφέρεται συνήθως ως “PVA” ή “PVAc”, τείνει να είναι αρκετά εύκαμπτο και έχει ισχυρή ικανότητα δέσμευσης, κάτι που είναι ένας από τους κύριους λόγους που είναι τόσο δημοφιλές σε προϊόντα όπως η κόλλα. Είναι κατασκευασμένο από οξικό βινύλιο και έχει τον χημικό τύπο (C4H6O2)n.
Πως φτιάχνεται
Το PVA κατασκευάζεται συνήθως μέσω του πολυμερισμού ελεύθερων ριζών του οξικού βινυλίου, το οποίο είναι επίσης ένα πολυμερές. Οι επιστήμονες απομονώνουν πρώτα αυτήν την ένωση και στη συνέχεια τη χειραγωγούν για να αλλάξουν ελαφρώς τη δομή της. Τις περισσότερες φορές αυτό συμβαίνει στο νερό. Τα μονομερή μόρια του οξικού βινυλίου συνήθως αντιδρούν όταν βυθίζονται στο νερό και συνήθως δημιουργούν ένα γαλάκτωμα που έχει γαλακτώδες λευκό χρώμα. Το υγρό γαλακτώματος μπορεί στις περισσότερες περιπτώσεις να υποστεί άμεση επεξεργασία ως πολυμερές οξικού πολυβινυλίου αφαιρώντας το από το νερό και επιτρέποντάς του να σταθεροποιηθεί σε θερμοκρασία δωματίου.
Φυσικές ιδιότητες
Το PVA είναι κυρίως ένα πολυμερές συνθετικής ρητίνης. Λόγω της μη πολικής φύσης του, τείνει να είναι αδιάλυτο σε νερό, λάδια, λίπη ή βενζίνη. Αυτό το κάνει πολύ ανθεκτικό. Από την άλλη πλευρά, είναι διαλυτό σε αλκοόλες, κετόνες και εστέρες, επομένως αυτή η ανθεκτικότητα δεν είναι χωρίς όρια. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι το πολυμερές δεν θα διαβρωθεί ή θα εξασθενήσει όταν είναι υγρό, αλλά πιθανότατα δεν θα πρέπει να εκτίθεται σε αλκοόλ ή σχετικές χημικές ουσίες, τουλάχιστον όχι για μεγάλες χρονικές περιόδους.
Η ένωση έχει μοριακή μάζα 86.09 γραμμάρια ανά mole (g/mol). Οι εστερικές ομάδες στο δομικό του πλέγμα το κάνουν να αντιδρά με αλκάλια και οδηγεί στο σχηματισμό πολυβινυλικής αλκοόλης (PVOH, PVA ή PVAL) και οξικού οξέος (CH3COOH). Οι ενώσεις του βορίου όπως ο βόρακας και το βορικό οξύ αντιδρούν επίσης με το πολυμερές υπό αλκαλικές ρυθμίσεις, οδηγώντας στο σχηματισμό ενός πολύπλοκου βορικού-λάσπης-ιζήματος.
Χρήση σε κόλλες
Ένα από τα πιο κοινά σημεία για να βρείτε PVA είναι στις κόλλες. Το οξικό πολυβινύλιο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από έναν γερμανό επιστήμονα Δρ. Fritz Klatte το 1912 ως συνδετικό μέσο, και από τότε έχει χρησιμοποιηθεί σε ποικίλες ρυθμίσεις που περιλαμβάνουν πορώδη υλικά όπως το ξύλο και το χαρτί. Πολλοί διαφορετικοί τύποι κόλλων, από κανονικές κόλλες χειροτεχνίας μέχρι διαλύτες κατασκευών, εξαρτώνται τουλάχιστον εν μέρει από αυτό το πολυμερές για να είναι τόσο ισχυρό όσο είναι. Χρησιμοποιείται επίσης ευρέως για την παραγωγή γενικών συγκολλητικών, οι οποίες είναι πιο γνωστές ως ξυλουργική ή λευκή κόλλα. Μια προσεκτική εξέταση της λίστας συστατικών των περισσότερων οικιακών συγκολλητικών θα δείξει το PVA σε κάποια μορφή.
Άλλες κοινές χρήσεις
Το PVA χρησιμοποιείται επίσης στη βιομηχανία χαρτιού και κλωστοϋφαντουργίας για την παραγωγή επιστρώσεων που δίνουν μια γυαλιστερή πινελιά στις επιφάνειες. Είναι συνήθως μέρος της κατασκευής χρωμάτων λατέξ, επίσης. Σε αυτές τις ρυθμίσεις βοηθά στη διαμόρφωση μιας σκληρής επίστρωσης και μιας υποστηρικτικής μεμβράνης. Η ένωση χρησιμοποιείται επίσης ως προστατευτικό «κέλυφος» ή περίβλημα για το τυρί για να το καταστήσει ασφαλές από την υγρασία και τους μύκητες.
Ρόλος στη Βιομηχανία
Οι βιομηχανικοί κατασκευαστές και παραγωγοί χρησιμοποιούν επίσης PVA, αλλά σε αυτές τις περιπτώσεις απαντάται πιο συχνά με τη μορφή υγροποιημένου γαλακτώματος που μπορεί να προστεθεί σε επικαλύψεις ή επικαλύψεις για μηχανές ή ως λιπαντικό για ορισμένες μηχανικές δραστηριότητες. Το πολυμερές τυπικά έχει υψηλή αντοχή στις ακτίνες UV και την οξείδωση, γεγονός που το καθιστά μια καλή επιλογή για μια σειρά εφαρμογών σε εξωτερικούς χώρους και σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι ένα πολυμερές με καλά χαρακτηριστικά γήρανσης, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις η ευαισθησία του στο νερό μπορεί να είναι πρόβλημα. Αυτό συνήθως λαμβάνεται μέριμνα με τη σύνθεσή του με πλαστικοποιητές για να αυξηθεί η αξιοπιστία και η σταθερότητά του.
Όταν το PVA ενσωματώνεται σε επικαλύψεις γαλακτώματος και κόλλες, συνήθως μετατρέπεται πρώτα σε πολυβινυλική αλκοόλη, η οποία είναι ένα υδατοδιαλυτό πολυμερές. Αυτό γίνεται με μερική υδρόλυση. Το αποτέλεσμα είναι ισχυρότερο και πιο ανθεκτικό από ό,τι αν η ένωση είχε απομονωθεί και χρησιμοποιηθεί στην ακατέργαστη μορφή της.
Κίνδυνοι και προφυλάξεις
Δεν υπάρχουν πολλοί γνωστοί κίνδυνοι όταν το πολυμερές χρησιμοποιείται σε μικρές μόνο ποσότητες, όπως συμβαίνει με τα περισσότερα έργα βαφής και κόλλησης. Τα μεγαλύτερα προβλήματα έρχονται συνήθως στα άτομα που εργάζονται σε εργαστήρια και αποθήκες όπου η ένωση παράγεται στην πραγματικότητα σε μεγάλες ποσότητες. Η συνεχής έκθεση σε μεγάλους όγκους PVA έχει συνδεθεί με αναπνευστικά προβλήματα και δερματικά εξανθήματα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα συμπτώματα θα υποχωρήσουν μόλις σταματήσει η έκθεση, αλλά πολλά εξαρτώνται από την ατομική ανοχή και τη διάρκεια της έκθεσης αρχικά.