بررسی موضوعی مواد و فرآیند آهار (بخش اول)/ پلیمرهای وینیل استات
ترجمه و تالیف : مهندس خشایار مهاجر شجاعی
به طور کلی خصوصیات و ویژگی های پلی وینیل استات ها با افزایش جرم مولکولی (در محلول های غلیظ، جامدات دارای نقطه ذوب پایین و سخت و مواد صلب) تغییر می یابد. در این میان پلی وینیل استات ها به صورت خنثی، به رنگ سفید مایل به کاهی، بی مزه، بی بو و غیر سمی می باشند.
رزین های پلی وینیل استات به وضوح دارای نقطه ذوب تعریف شده نبوده و در اثر حرارت نرم می شوند. رزین های پلی وینیل استات از قابلیت انحلال در حلال های آلی مانند استرها، کتون ها، آروماتیک ها، هیدروکربن های هالوژنه شده (هالوژن دار)، اسیدهای کربوکسیلیک برخوردار می باشند. موادی (حلال هایی) چون الکل های دارای وزن مولکولی پایین (حاوی متانول) مانند گلایکول، آب و محلول های غیر قطبی مانند اتر، دی سولفید کربن، هیدروکرن های آلیفاتیک، روغن ها و چربی ها دارای قابلیت های لازم جهت انحلال رزین های پلی وینیل استاتی (PVA) نمی باشند (الکل هایی مانند اتیل، پروپیل و بوتیل حاوی ۵ تا ۱۰ درصد وزنی آب، دارای قابلیت های لازم جهت انحلال PVA می باشند). حلال های آلی مانند بوتیل الکل ها و یا زایلین منجر به تورم پلیمرهای مذکور در دماهای محیط (عادی) شده، در اثر حرارت پلیمر PVA در محلول حاوی بوتیل الکل ها و یا زایلین محلولی از PVA تهیه می شود. تعدادی از خصوصیات فیزیکی PVA در جدول ۱ آورده شده است. خواص الکتریکی بسته به قابلیت جذب آب پلیمر PVA به طور چشمگیری تغییر یافته، در این میان در رزین های خشک شده دارای ثابت دی الکتریک e برابر ۳.۳ و فاکتور کاهش َe برابر ۰.۰۲+ ۰.۰۸ (در دمای ۳۵ درجه سانتیگراد و فرکانس ۶۰ هرتز) می باشیم. پس از اعمال رطوبت بازیافتی برابر ۱۰۰% مقادیر ثابت دی الکتریک و فاکتور کاهش به ترتیب برابر ۱۰ و ۲.۷ خواهند شد. در رزین PVA مانند بسیاری از رزین های ترموپلاستیک خصوصیات استحکامی با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد. در این میان می توان رزین PVA با استکام کششی حدود ۵۰.۳ مگاپاسکال (psi۷۳۰) تهیه نمود. دمای نرم شدن رزین PVA از طریق روش حلقه و توپ و یا روش کرامر و یا Sarnow قابل اندازه گیری است. بر اساس داده های جدول ۲ مقدار دمای نر شدن با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد. PVA به صورت خالص و در حالت خشک به صورت دانه تسبیح، گرانول و یا توده ای کلاسه بندی شده (درجه بندی شده) ]بر اساس ویسکوزیته در دمای c ۲۰ از محلول حاوی ۸۶.۰۹ گرم و یا یک مول رزین حل شده در واحد حجم بنزن[ می باشد. در این راستا میزان ویسکوزیته مطابق با وزن مولکولی (بر اساس داده های جدول۱) تغییر می یابد. در اروپا مقادیر K (KFikentscher) با توجه به میزان ویسکوزیته محاسبه شده به دست آمده و از این فاکتور جهت تعیین ویژگی ها و خواص رزین های تجاری استفاده می شود.
با افزایش دمای محیط، میزان ویسکوزیته تغییر یافته، در نتیجه در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد رزین PVA به صورت سست و شل در می آید. PVA از قابلیت های لازم و ثبات کافی تا دمای ۱۲۵ درجه سانتی گراد (به مدت چند ساعت) برخوردار است، اما با افزایش دما تا حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد، رزین PVA به تدریج تیره شده و در دماهای بالاتر از ۲۲۵ درجه سانتیگراد اسید استیک آزاد می نماید. در نتیجه رزین به رنگ قهوه ای درآمده و در دماهای بالاتر رزین مذکور کربونیزه می شود.
در اثر سرد کردن رزین PVA تا دمای ۱۵-۱۰ درجه سانتیگراد رزین مذکور به صورت ترد و شکننده در می آید. در این راستا موادی چون Plasticizerها و یا فرآیندهای کوپلیمریزاسیون منجر به کاسته شدن دمای شکنندگی می شوند. در اثر تجزیه حرارتی رزین PVA در دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد اسید استیک و در دمای ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد ترکیبات آروماتیک از قبیل بنزن، تولوئن، نفتالن و غیره تولید می شود. PVA از ثبات بسیار خوبی در برابر اکسنده ها برخوردار است، اما در برابر تأثیرات اشعه ماوراء بنفش UV و Vis radiation فاقد مقاومت و ثبات می باشد.
