โพลีไวนิลแอลกอฮอล์คืออะไร?

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ หรือเรียกย่อๆ ว่า PVOH, PVA หรือ PVAl เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ ที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และ ละลายน้ำได้ มักปรากฏใน การก่อตัวของของแข็งสีขาว เป็นแผ่น ฟู หรือเป็นผง โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) มีประวัติย้อนกลับไป ถึงต้น ศตวรรษที่ 20 มันถูกค้นพบ และสังเคราะห์ครั้งแรกในปี 1924 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน W.O. Hemnann และ W. Hachnel ในเวลานั้น การใช้งานหลักของ PVA คือ กาวและ สารช่วยแปรรูปสำหรับเส้นใยเซลลูโลส
ในช่วงทศวรรษ 1950 PVA เริ่มมีการผลิต ในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ และ ค่อยๆ ขยาย ไปยังหลายสาขา เช่น สิ่งทอ กระดาษ การพิมพ์ และการก่อสร้าง ต่อมา ด้วย ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ขอบเขตการประยุกต์ใช้ก็ ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง และปัจจุบัน PVA ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอาหาร ยา เครื่องสำอาง อิเล็กทรอนิกส์ การปกป้องสิ่งแวดล้อม และ สาขาอื่นๆ อีกมากมาย
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในประเทศจีน การวิจัยและพัฒนา PVA เริ่มต้นขึ้นในปี พ.ศ. 2494 และในช่วงทศวรรษ 2513 สินค้า PVA ก็เริ่มปรากฏสู่ตลาด ผลจากการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของ เทคโนโลยีสังเคราะห์และ ราคาที่ลดลง ทำให้การใช้ PVA แพร่หลายมากขึ้น และการพัฒนาก็ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์มีคุณสมบัติและประเภทใดบ้าง?

คุณสมบัติ: โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) เป็นพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้หลากหลายชนิด มีคุณสมบัติ ที่ใกล้เคียงกับพลาสติกและยาง โพลีไวนิลแอลกอฮอล์เป็นของแข็งที่สามารถ อยู่ในรูป ผงสีขาว เกล็ด หรือก้อน โดยมีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่ 60-85°C โพลีไวนิลแอลกอฮอล์สามารถละลายในน้ำ ที่มีขั้ว เนื่องจากมีหมู่แอลกอฮอล์ที่มีขั้วจำนวนมาก ที่สามารถ สร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำได้ นอกจากนี้ยังสามารถ ละลายได้ใน ตัวทำละลายที่มีไฮดรอกซิลร้อน เช่น กลีเซอรอลและฟีนอล แต่ไม่ละลายใน ตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป เช่น เมทานอล เบนซิน อะซิโตน และน้ำมันเบนซิน การจำแนกประเภท: ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน เป็นตัวกำหนดน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งสามารถ จำแนกได้เป็นสี่ประเภท ได้แก่ ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันสูงมาก (250,000-300,000), ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันสูง (170,000-220,000), ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันปานกลาง (120,000-150,000) และ ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันต่ำ (25,000-35,000) ระดับการเกิดแอลกอฮอล์ โดยทั่วไปประกอบด้วยระดับการเกิดแอลกอฮอล์อย่างสมบูรณ์ (ระดับการเกิดแอลกอฮอล์ 98-100%) ระดับการเกิดแอลกอฮอล์บางส่วน (ระดับการเกิดแอลกอฮอล์ 87-89%) และ ระดับการเกิดแอลกอฮอล์ 78% โดยทั่วไป ตัวเลขระดับพอลิเมอไรเซชัน จำนวนหนึ่งพันหรือหนึ่งร้อย หลัก จะถูกวางไว้ด้านหน้า และระดับ ของแอลกอฮอล์ไลซิส จะถูกวางไว้ด้านหลังของ เกรดผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ 17-99 หมายความว่า ระดับพอลิเมอไรเซชันคือ 1.7k และระดับแอลกอฮอล์ไลซิสคือ 99%

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ใช้ทำอะไร?

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) มีการใช้งานที่หลากหลาย เนื่องจาก คุณสมบัติเฉพาะตัวในฐานะ พอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ ต่อไปนี้คือ การใช้งานหลักบางส่วนของ PVA:
อุตสาหกรรมสิ่งทอ: PVA มักถูกใช้เป็นสารปรับขนาดในอุตสาหกรรมสิ่งทอ โดยทำหน้าที่เป็น สารยึดเกาะระหว่างเส้นด้ายและเส้นใยอื่นๆ ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและ ความต้านทานการเสียดสี นอกจากนี้ยังช่วยให้ เครื่องจักรทอผ้าทำงานได้อย่างราบรื่น
กาวและสารยึดเกาะ: PVA เป็นส่วนประกอบของสารยึดเกาะและสารยึดเกาะที่ดีเยี่ยม ในการใช้งานที่หลากหลาย สามารถใช้ในการผลิตกาว กาว และ สารเคลือบสำหรับกระดาษ ไม้ และวัสดุอื่นๆ คุณสมบัติการยึดเกาะที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับ งานเคลือบและ งานยึดติด กระดาษและสารเคลือบ: PVA ใช้เป็น สารเคลือบผิวในอุตสาหกรรมกระดาษ ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติพื้นผิวของ กระดาษ เช่น ความมันเงา ความสามารถในการพิมพ์ และความต้านทานน้ำ สารเคลือบ PVA ยังสามารถนำไปใช้กับ วัสดุอื่นๆ เพื่อเพิ่ม ความทนทานและ รูปลักษณ์ การสร้างฟิล์มและเมมเบรน: PVA สามารถ แปรรูปเป็นฟิล์มบางหรือ เมมเบรนที่มีคุณสมบัติเฉพาะ ฟิล์มเหล่านี้ใช้ใน การใช้งานที่หลากหลาย รวมถึง บรรจุภัณฑ์ เมมเบรนแยก สำหรับการบำบัดน้ำหรือ การฟอกไต และเป็นสารตั้งต้นสำหรับ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์
การผลิตเส้นใย: เส้นใย PVA หรือที่รู้จักกันในชื่อ ไวนิล ผลิตจากสารละลาย PVA เส้นใยเหล่านี้ มีความแข็งแรงและ ทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม จึง เหมาะสำหรับใช้ ในเสื้อผ้า เชือก และงานอุตสาหกรรมอื่นๆ
อิมัลชันและสารแขวนลอย พอลิเมอไรเซชัน: สารละลาย PVA สามารถ ทำหน้าที่เป็นคอลลอยด์ป้องกันใน ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันและสารแขวนลอย โดยทำให้อนุภาคที่กระจายตัวมีความเสถียร และ ส่งเสริมการก่อตัวของอนุภาคพอลิเมอร์ที่สม่ำเสมอ
สีและสารเคลือบ: PVA ใช้เป็นสารยึดเกาะในสีน้ำและสารเคลือบ ช่วย ปรับปรุงการยึดเกาะ ความทนทาน และ รูปลักษณ์ของสารเคลือบบนพื้นผิวต่างๆ
การประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์: PVA และอนุพันธ์ของ PVA ก็มีการประยุกต์ใช้ในสาขาชีวการแพทย์เช่นกัน ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิต วัสดุปลูกถ่ายที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ระบบนำส่งยา และ โครงสร้างสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ
เป็นที่น่าสังเกตว่าการใช้งานเฉพาะของ PVA อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ น้ำหนักโมเลกุล ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน และ ระดับแอลกอฮอล์ไลซิส ผู้ผลิตมัก ปรับแต่ง คุณสมบัติของ PVA ให้ตรงตาม ข้อกำหนดของการใช้งานปลายทางที่เฉพาะเจาะจง

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ผลิตได้อย่างไร?

การผลิตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) มีหลายขั้นตอน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วย การเตรียมวัตถุดิบ ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน การทำให้บริสุทธิ์ และ การแปรรูป ต่อไปนี้คือ กระบวนการพื้นฐานของการผลิตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์:
การเตรียมวัตถุดิบ: วัตถุดิบหลักสำหรับโพลีไวนิลแอลกอฮอล์คือ เอทิลีน โดยทั่วไปเอทิลีน เป็นสารประกอบอินทรีย์ ที่สกัดจากปิโตรเลียมหรือ ก๊าซธรรมชาติ โดยการกลั่น แบบแยกส่วนของแอลเคนในกระบวนการกลั่นปิโตรเลียม หรือโดย การแตกไฮโดรคาร์บอนใน ปิโตรเลียม
การเกิดพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีน: เอทิลีนจะถูกแปลงเป็นพอลิเอทิลีนผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ขั้นตอนนี้มักจะ ดำเนินการโดยการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระที่เริ่มต้นจากตัวเร่งปฏิกิริยา ในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน พันธะคู่ในโมเลกุลเอทิลีน จะถูกเปิดออกและ เชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นสายโซ่ยาว
การแปลงโพลีเอทิลีน: โพลีเอทิลีนจะถูกแปลงต่อไปเป็นโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ กระบวนการแปลงนี้สามารถ เร่งปฏิกิริยาด้วยกรด เร่งปฏิกิริยาด้วยเบส หรือ เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ในขั้นตอนนี้ อะตอมไฮโดรเจนบางส่วนใน สายโซ่โพลีเอทิลีนจะถูกแทนที่ด้วย หมู่ไฮดรอกซิล (OH) เพื่อ ผลิตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ การทำให้บริสุทธิ์และการแปรรูป: โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ที่สังเคราะห์จะถูก ทำให้บริสุทธิ์และผ่านกระบวนการเพื่อกำจัด สิ่งเจือปนและตอบสนองความต้องการเฉพาะของผลิตภัณฑ์ ซึ่งรวมถึงขั้นตอนต่างๆ เช่น การสกัดด้วยตัวทำละลาย การตกผลึก และ การทำให้แห้ง โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ มักใช้ในรูปแบบเม็ด โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ที่แห้งแล้วจะถูกป้อนเข้าสู่ เครื่องอัดเม็ด ซึ่งจะถูกผลิตเป็นเม็ดโดยการอัดรีดและการตัด
นอกเหนือจากขั้นตอนพื้นฐาน ที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว กระบวนการผลิตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ยังสามารถ ปรับแต่งให้เหมาะสมกับวัตถุดิบและตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันได้ กระบวนการผลิตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ในประเทศ ส่วนใหญ่ประกอบด้วย แคลเซียมคาร์ไบด์อะเซทิลีน ปิโตรเลียมเอทิลีน ก๊าซธรรมชาติอะเซทิลีน และ ไบโอเอทิลีน โดยแคลเซียมคาร์ไบด์อะเซทิลีน คิดเป็น สัดส่วนการผลิต ที่มากที่สุด

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์บรรจุ จัดเก็บ และจัดจำหน่ายอย่างไร บรรจุภัณฑ์: 20 กก./ถุง, 25 กก./ถุง, 500 กก./ถุง, 1,000 กก./ถุง การเก็บรักษา: โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ควร บรรจุในถุงทอที่ปิดผนึกหรือ กล่องที่บุด้วย ถุงพลาสติก เพื่อป้องกัน ความชื้นและสิ่งสกปรกอื่นๆ การขนส่ง: ยานพาหนะที่ขนส่ง โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ควรได้รับการปกป้อง จากความชื้น แสงแดด และฝน เพื่อให้ภายในแห้ง และสะอาด เพื่อป้องกันปฏิกิริยาทางเคมี หรือ การเปลี่ยนแปลงคุณภาพของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์มีอันตรายอะไรบ้าง?

โดยทั่วไปโพลีไวนิลแอลกอฮอล์เป็นวัสดุที่ไม่เป็นพิษ แต่ฝุ่นของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์อาจก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ถูกจัดอยู่ในรายชื่อสารก่อมะเร็งกลุ่ม 3 ใน การรวบรวมเบื้องต้นของรายชื่อ สารก่อมะเร็งที่เผยแพร่โดย สำนักงานวิจัยมะเร็งระหว่างประเทศขององค์การอนามัยโลก ในปี พ.ศ. 2560 ดังนั้น การสัมผัสกับโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นเวลานานอาจก่อให้เกิด ความเสี่ยงต่อสุขภาพได้ บุคลากร ควรได้รับการปกป้องอย่างดีในกรณีที่ สัมผัส และควรล้างออกทันที ด้วยน้ำสะอาด หากสัมผัสถูกดวงตาและผิวหนัง การปฏิบัติงานควรดำเนินการใน สภาพแวดล้อมที่มีการระบายอากาศที่ดี