stringtranslate.com

Поливиниловый спирт

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.

Использование

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.

Поливиниловые ацетали

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.

Подготовка

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:

[CH 2 CH(OAc)] n + C 2 H 5 OH → [CH 2 CH(OH)] n + C 2 H 5 OAc

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.

Структура и свойства

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.

Соображения безопасности и защиты окружающей среды

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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Поли(виниловый спирт)» . Химический институт.
  2. ^ Шнепф М.Дж., Майер М., Каттнер С. и др. (июль 2017 г.). «Наноратты с индивидуальным усилением электрического поля». Наномасштаб . 9 (27): 9376–9385. дои : 10.1039/C7NR02952G . hdl : 10067/1447970151162165141 . ПМИД  28656183.
  3. ^ abcd Hallensleben ML (2000). «Поливиниловые соединения прочие». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a21_743. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ Тан X, Алави С (2011). «Последние достижения в области полимерных смесей на основе крахмала, поливинилового спирта, нанокомпозитов и их биоразлагаемости». Углеводные полимеры . 85 : 7–16. doi :10.1016/j.carbpol.2011.01.030.
  5. ^ Адельния, Хосейн; Энсандост, Реза; Шеббрин Мунши, Шехзади; и другие. (05.02.2022). «Замораживание/размораживание гидрогелей поливинилового спирта: настоящее, прошлое и будущее». Европейский журнал полимеров . 164 : 110974. doi : 10.1016/j.eurpolymj.2021.110974. hdl : 10072/417476 . ISSN  0014-3057. S2CID  245576810.
  6. ^ Бейкер М.И., Уолш С.П., Шварц З., Боян Б.Д. (июль 2012 г.). «Обзор поливинилового спирта и его использования в хрящевых и ортопедических целях». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть B: Прикладные биоматериалы . 100 (5): 1451–7. дои : 10.1002/jbm.b.32694. ПМИД  22514196.
  7. ^ ab SRI Consulting CEH Report Polyvinyl Alcohol, опубликованный в марте 2007 г., реферат получен 30 июля 2008 г.
  8. ^ Лэмпман, Стив, изд. (2003). «Влияние состава, обработки и структуры на свойства инженерных пластиков». Характеристика и анализ отказов пластмасс . АСМ Интернешнл. п. 29. дои : 10.31399/asm.tb.cfap.t69780028. ISBN 978-0-87170-789-5.
  9. ^ Сюй X, Чжао Дж, Ван М и др. (август 2019 г.). «Таблетки из поливинилового спирта, напечатанные на 3D-принтере, с несколькими профилями высвобождения». Научные отчеты . 9 (1): 12487. Бибкод : 2019NatSR...912487X. дои : 10.1038/s41598-019-48921-8. ПМЦ 6713737 . ПМИД  31462744. 
  10. ^ «Контур™ - Краткое описание» . www.bostonscientific.com . Проверено 11 августа 2023 г.
  11. ^ Чижик Г.П. Чо К.Дж. (ред.). «Эмболизация и визуализация миомы матки». Медскейп . ООО «ВебМД». Архивировано из оригинала 4 марта 2015 г.
  12. ^ Бейкер, Марибель И.; Уолш, Стивен П.; Шварц, Цви; Боян, Барбара Д. (июль 2012 г.). «Обзор поливинилового спирта и его использования в хрящевых и ортопедических целях». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть B: Прикладные биоматериалы . 100Б (5): 1451–1457. дои : 10.1002/jbm.b.32694. ПМИД  22514196.
  13. ^ Шауа, Марк; Ле Визаж, Кэтрин; Байль, Уилмс Э.; Эскубе, Бриджит; Шобе, Фредерик; Матееску, Мирча Александру; Летурнер, Дидье (9 октября 2008 г.). «Новый сшитый поливиниловый спирт (ПВА) для сосудистых трансплантатов». Передовые функциональные материалы . 18 (19): 2855–2861. doi : 10.1002/adfm.200701261. S2CID  42332293.
  14. ^ Каваи Ф, Ху X (август 2009 г.). «Биохимия микробной деградации поливинилового спирта». Прикладная микробиология и биотехнология . 84 (2): 227–37. дои : 10.1007/s00253-009-2113-6. PMID  19590867. S2CID  25068302.
  15. ^ аб ДеМерлис, CC; Шонекер, Д.Р. (март 2003 г.). «Обзор пероральной токсичности поливинилового спирта (ПВС)». Пищевая и химическая токсикология . 41 (3): 319–326. дои : 10.1016/s0278-6915(02)00258-2. ISSN  0278-6915. ПМИД  12504164 . Проверено 17 января 2024 г.

Внешние ссылки