Поли ( виниловый спирт) ( ПВС , ПВА или ПВал ) представляет собой водорастворимый синтетический полимер . Он имеет идеализированную формулу [CH 2 CH(OH)] n . Он используется в производстве бумаги , проклейке текстильной основы , в качестве загустителя и стабилизатора эмульсии в рецептурах клеев из поливинилацетата (ПВА), в различных покрытиях и 3D-печати . Он бесцветен (белый) и не имеет запаха. Обычно он поставляется в виде гранул или растворов в воде. [3] [4] Без добавленного извне сшивающего агента раствор ПВА можно гелеобразовать путем многократного замораживания-оттаивания, получая очень прочные, сверхчистые, биосовместимые гидрогели , которые используются для различных применений, таких как сосудистые стенты , хрящи , контактные линзы. и т. д. [5]
Хотя поливиниловый спирт часто называют аббревиатурой ПВА , в более общем смысле ПВА относится к поливинилацетату , который обычно используется в качестве клея для древесины, герметика и водорастворимого пластика.
ПВС используется в различных медицинских целях из-за его биосовместимости, низкой склонности к адгезии к белкам и низкой токсичности. Конкретные области применения включают замену хрящей, контактные линзы и глазные капли . [6] Поливиниловый спирт используется в качестве вспомогательного средства при суспензионной полимеризации . Его самое большое применение в Китае — это использование в качестве защитного коллоида для изготовления дисперсий ПВА. В Японии его основным применением является производство винилового волокна. [7] Это волокно также производится в Северной Корее по соображениям самодостаточности, поскольку для его производства не требуется нефть . Другое применение — фотопленка. [8]
Полимеры на основе ПВС широко используются в аддитивном производстве. Например, 3D-печатные пероральные лекарственные формы демонстрируют большой потенциал в фармацевтической промышленности. Возможно создание таблеток с лекарственным средством с измененными характеристиками высвобождения лекарственного средства, где в качестве связующего вещества используется ПВС. [9]
С медицинской точки зрения микрочастицы на основе ПВА получили одобрение FDA 510(k) на использование в качестве частиц для эмболизации при периферических гиперваскулярных опухолях. [10] Его также можно использовать в качестве эмболического агента при эмболэктомии миомы матки (ЭФЭ). [11] В биомедицинских инженерных исследованиях ПВС также изучался для хрящей , ортопедических применений, [12] и потенциальных материалов для сосудистых трансплантатов . [13]
ПВА обычно используется в бытовых губках, которые впитывают больше воды, чем полиуретановые губки.
Поливинилацетали получают обработкой ПВА альдегидами . Бутиральдегид и формальдегид образуют поливинилбутираль (ПВБ) и поливинилформаль (ПВФ) соответственно. Производство поливинилбутираля является крупнейшим применением поливинилового спирта в США и Западной Европе.
В отличие от большинства виниловых полимеров , ПВС не получают полимеризацией соответствующего мономера , поскольку мономер — виниловый спирт — термодинамически нестабилен по отношению к его таутомеризации до ацетальдегида . Вместо этого ПВС получают гидролизом поливинилацетата [3] или иногда других полимеров, полученных из виниловых эфиров, с формиатными или хлорацетатными группами вместо ацетата. Превращение поливиниловых эфиров обычно проводят путем катализируемой основаниями переэтерификации этанолом:
На свойства полимера влияет степень переэтерификации.
В 2006 году мировое потребление поливинилового спирта превысило один миллион метрических тонн. [7] Крупные производители включают Kuraray и Sekisui Specialty Chemicals , в то время как в материковом Китае за последнее десятилетие было построено несколько очень крупных производственных предприятий [ необходимы разъяснения ] , и в настоящее время на их долю приходится 45% мировой мощности.
ПВС — атактический материал, обладающий кристалличностью . С точки зрения микроструктуры он состоит в основном из 1,3-диольных связей [-CH 2 -CH(OH)-CH 2 -CH(OH)-], но несколько процентов 1,2-диолов [-CH 2 -CH(OH)-CH(OH)-CH 2 -] возникают в зависимости от условий полимеризации предшественника винилового эфира. [3]
Поливиниловый спирт обладает прекрасными пленкообразующими, эмульгирующими и адгезионными свойствами. Он также устойчив к маслам, жирам и растворителям . Он обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью, а также высокими барьерными свойствами для кислорода и аромата. Однако эти свойства зависят от влажности : вода, поглощенная при более высоких уровнях влажности, действует как пластификатор , который снижает прочность полимера на разрыв, но увеличивает его удлинение и прочность на разрыв.
Поливиниловый спирт широко используется, поэтому интерес представляют его токсичность и биоразложение. Растворы, содержащие более 5% ПВА, токсичны для рыб. [3] Он медленно биоразлагается. [14] Пероральный прием ПВА относительно безвреден. [15] Безопасность поливинилового спирта основана на некоторых из следующих наблюдений: [15]