رزین پلی ونیل استات

رزین پلی وینیل استات

بیش از ۹۰ درصد رزین پلی وینیل استات در مقیاس صنعتی به روش امولسیون تولید می گردد، که این مزیت را دارند که فاقد حلال آلی، غیر قابل اشتعال، ارزان و غیر سمی اند. فرمول بندی آن ها مونومر، آب، پایدارکننده ی کلویید و یا امولسیون کننده ی بافر، کاتالیزور و عامل تنظیم کننده ی وزن مولکولی را در بر می گیرد.

کوپلیمرهای وینیل استات معمولاً در رنگ پلاستیک به کار می رود که مشهورترین آن ها وینیل استات +اتیلن است.

مونومر کمکی، اساساً برای کاهش نقطه ی شکنندگی و افزایش قدرت انعطاف پلی مرها اضافه می گردد. نرم کننده های داخلی یا کومونومرها در مقایسه با نرم کننده هایی مانند بوتیل فتالات تری کروزیل فسفات که فقط به عنوان نرم کننده به پلیمر اضافه می شوند، خاصیت نرم کنندگی ذاتی به پلیمر می دهند.

ترکیبات مختلفی از تانسیواکتیوها و پایدار کننده های کلوییدی در این نوع پلیمر شدن به کار می روند، می توان قطر توده ی پلیمر و مقاومت مکانیکی امولسیون، قابلیت ترکیب پذیری و نیز ویژگی های فیلم حاصل مانند شفافیت مقاومت در برابر آب را تغییر داد. مقدار امولسیون کننده می تواند تا حداکثر ۳درصد وزن امولسیونی باشد. رایج ترین پایدارکننده ی کلویید، پلی وینیل الکل و هیدروکسی اتیل سلولز است.

به طور کلی می توان گفت، قطر ذرات با مقدار امولسیون کننده ی مصرف شده نسبت عکس دارد. کاتالیزورهای رایج آغازگر از نوع رادیکال آزاد همانند پراکسی سولفات، بنزوییل پراکساید و آب اکسیژنه است.

معمولاً از عامل تنظیم کننده ی پی هاش برای دو منظور استفاده می گردد؛ یکی سرعت تجزیه ی کاتالیزورها و دیگری سرعت هیدرولیز وینیل استات؛ از فسفات ها و
استات ها می توان به عنوان بافر نام برد.

پلیمرنمودن معمولاً در راکتور انجام می گیرد و مونومرها را می توان پیش از آغاز کلاً به همراه اجزای دیگر وارد راکتور نمود. مونومرها به محیط دارای آب و مواد پایدارکننده ی کلویید، امولسیون کننده، بافر و کاتالیزور افزوده می شوند و کنترل دما با این روش بهتر انجام می گیرد. دمای پلیمرشدن بین ۶۵ تا ۸۵ درجه ی سانتیگراد انتخاب می شود و زمان آن حدود ۴ ساعت است. حجم راکتور را از ۲۰۰۰ لیتر تا ۳۰۰۰ لیتر می نوان انتخاب نمود؛ تنها عامل محدود کننده، مسأله ی خارج ساختن گرمای حاصل از واکنش است که برای حل آن از راکتورهای دوجداره و معمولاً از جنس فولاد زنگ نزن و
مجهز به کندانسور استفاده می کنند.

به جز کوپلیمرهای وینیل استات +اتیلن، در سایر موارد، واکنش پلیمر شدن در فشار جو انجام می شود. در مورد اخیر، وقتی درصد مونومر وینیل استات، بالای ۷۰درصد باشد، پلیمر شدن در فشار بین ۲۰ تا ۵۰ اتمسفر صورت می گیرد.

پلی وینیل استات در حلال های آلی مانند کتون ها، آروماتیک ها و هیدروکربن های هالوژن دار محلول است، اما در آب و گلیکول ها حل نمی شود.

رزین پلی وینیل استات در آب، شیری رنگ، و با سنگینی ویژه ی حدود ۱٫۱، و تقریباً بدون بوی تند است. با انتخاب مناسبی از مونومرها با پایدارکننده های کلویید و امولسیون کننده و گزینش روش های مختلف پلیمرشدن، رزین هایی به دست می آید که از نظر وزن مولکولی، قطر ذرات و قدرت چسبندگی بسیار متنوع است.

کاربرد مهم رزین پلی وینیل استات افزون بر چسب سازی و نساجی، در صنعت رنگ سازی است؛ هنگامی که لایه ی نازکی از امولسیون را روی سطحی بکشیم، آب موجود در آن به سرعت تبخیر می گردد، و فیلم شفاف و مقاوم و پیوسته ای به
دست می آید که دارای قدرت چسبندگی به سطوح با جنس های مختلف هم چون چوب، سیمان و بتون است. کوپلیمرهای وینیل استات پس از خشک شدن فیلم قابل انعطافی به وجود می آورند که این ویژگی ناشی از حضور مونومر کمکی در فرمول است. این فیلم در برابر اکسیژن، گاز کلر و نیز محلول های رقیق اسید و باز مقاومت خوبی دارد. رنگ های ساخته شده بر مبنای رزین پلی وینیل استات با آب رقیق می گردند، هم چنین مقاومت در برابر گچی شدن و پوسته شدن و اشعه ی فرابنفش سبب افزایش طول عمر مفید رنگ می شود.

دلیل عمده برای به کارگیری مونومر دوم، ایجاد قابلیت انعطاف دایمی برای فیلم خشک شده ی حاصل است، که در نتیجه اجازه می دهد همراه با انقباض و انبساط سطح زیر فیلم، رنگ بدون ترک برداشتن منبسط و متراکم گردد، و این چسبندگی بهتر را سبب می شود. این رزین ها به آسانی با رنگدانه مخلوط می گردند.

ترکیب درصد یک نوع رزین پلی وینیل استات

۳۴درصد
…………………………………………………………… مونومر وینیل استات

۱۵درصد………………………………………………بوتیل یا اتیل هگزیل اکریلات

۳درصد……………………………………………….. امولسیون کننده – آنیونی

۱۵درصد………………………………………………….کاتالیزور (پرسولفات ها)

۱درصد …………………………………آمونیوم یا پتاسیم هیدروکسی اتیل سلولز

۱درصد………………………………………………………..بافر (تنظیم کننده)

۳۱ درصد……………………………………………………………………..آب

www.hpmc.blogfa.com

پلی ونیل استات PVAc


 

پلی(وینیل استات)، یا به اختصار PVAc، یکی از آن پلیمرهای پشت صحنه و بی سروصداست. جاهایی که این پلیمر به کار می رود، برخلافپلی اتیلن یا پلی استایرن، کاملاً مشهود نیست. PVAc دوست دارد پنهان شود. اما در عین حال اگر می خواهید آنرا بیابید، خیلی جاها می توانید پیدایش کنید. اگر کسی سطوح را جستجو کند، این پلیمر را می یابد. یکی از محل های مخفی شدن PVAc، بین دو قطعه چوبی است که به هم چسبانده شده اند. PVAc برای ساخت انواع چسب چوب، و نیز سایر چسب ها به کار می رود. کاغذ و پارچه ها اغلب دارای پوشش هایی شامل PVAc و عناصر دیگری هستند که برای براق کردن آنها استفاده می شوند.

PVC یک پلیمر وینیلی است و از طریق پلیمریزاسیون وینیلی رادیکال آزاد از مونومر وینیل استات ساخته می شود.

این هم شکل مونومر در حالت سه بعدی است:

یکی از جاهای مورد علاقه ی PVAc برای مخفی شدن، داخل قوطی های رنگ است. PVAc نقش لاتکس را در رنگ لاتکسی آکریلیک بر عهده دارد. حتماً می پرسید که این به چه معنی است؟ قبل از اینکه PVAc بتواند در قوطی رنگ پنهان شود، باید آن را با NaOH و متانول وارد واکنش کنیم؛ به این شکل:

با انجام این واکنش تمام گروه های استات را حذف می کنیم و به پلیمر دیگری، یعنی پلی(وینیل‌الکل) دست می یابیم. اما برای استفاده در رنگ ها، نباید تمام گروه های استات حذف شوند. می توانیم این واکنش را کنترل کنیم، بنابراین هنگامی که هنوز حدود۲۰% از گروه های استات روی پلیمر باقی مانده اند، واکنش را متوقف می کنیم. آنچه به دست می آید، کوپلیمری از پلی(وینیل الکل) و پلی(وینیل‌استات) است، و به همین دلیل پلی(وینیل‌الکل-کو-وینیل‌استات) نامیده می شود. این ماده، یک کوپلیمر تصادفی است که شبیه به پلی(وینیل‌الکل) است، به جز این که گاهی واحد تکراری وینیل استات در زنجیر ظاهر می شود؛ مثل این:

ولی چرا می خواهیم این کار را انجام دهیم؟ این عمل به نحوه ی عملکرد رنگ های آکریلیک مربوط می شود. رنگ های آکریلیک حاویپلی(متیل متاکریلات) در حلالی هستند که همزمان با خشک شدن رنگ، تبخیر می شود. ساختار این پلیمر شبیه PVAc است، اما با آن تفاوت دارد. با دقت نگاه کنید؛ آیا تفاوت ها را می بینید؟

پلی(متیل متاکریلات)، یا PMMA، یک پلاستیک سخت، چقرمه، و بَرّاق است. تشکیل این پلیمر در رنگی که هنوز خشک نشده است، سطح رنگ را سخت، چقرمه، و برّاق می کند. این امر مطلوب است و ما هم همین را از رنگ می خواهیم. ولی یک مشکل وجود دارد. PMMA آب گریز است، یعنی در آب حل نمی شود، در حالی که بسیاری از رنگ ها، پایه آبی هستند.

این همان جایی است که پلی(وینیل‌الکل-کو-وینیل‌استات) برای نجات می‌آید. این کوپلیمر، دارای نوعی بحران هویت است. گروه‌های الکلی آب دوست هستند و می‌خواهند در آن حل شوند. با وجود این، گروه‌های استات آب گریزند، از آب متنفر هستند، و نمی‌خواهند در آن حل شوند. پس وقتی شما کوپلیمر را در آب می‌ریزید، شکل یک توپ به خود می‌گیرد. در این حالت، واحدهای تکراری الکلی در سمت بیرونی توپ و در کنار مولکول‌های آب قرار می‌گیرند، در حالی که گروه‌های استات در سطح داخلی توپ هستند و خود را از آب مخفی می‌کنند.

حالا اگر جای یک مولکول PMMA بودید که از آب متنفر است، کجا می رفتید؟ آیا به سمت بیرون و داخل آب می رفتید، یا ترجیح می دادید که به داخل کلاف پلیمری و دور از آب بروید؟ مسلماً به داخل کلاف می رفتید! و این دقیقاً همان کاری است که مولکول PMMA واقعی انجام می دهد و خود را در مرکز کلاف پلیمری مخفی می کند. با این کار، PMMA می تواند به شکل معلق در رنگ های پایه آبی باقی بماند. آنچه که به دست می آید را لاتکس می نامیم؛ یعنی یک سوسپانسیون از ماده ای نامحلول، مانند PMMA، که این ماده از طریق پیچیده شدن در نوع دیگری از مولکول، مانند کوپلیمر، به حالت تعلیق در آمده است. نام رنگ لاتکسی نیز از همین جا آمده است.