بررسي موضوعي مواد و فرآيند آهار (بخش اول)/ پليمرهاي وينيل استات

ترجمه و تاليف : مهندس خشايار مهاجر شجاعي ‏

به طور كلي خصوصيات و ويژگي هاي پلي وينيل استات ها با افزايش جرم مولكولي (در محلول هاي غليظ، جامدات داراي نقطه ذوب پايين و سخت و مواد صلب) تغيير مي يابد. در اين ميان پلي وينيل استات ها به صورت خنثي، به رنگ سفيد مايل به كاهي،‎ ‎‏‌بي مزه، بي بو و غير سمي مي باشند. 
رزين هاي پلي وينيل استات به وضوح داراي نقطه ذوب تعريف شده نبوده و در اثر حرارت نرم مي شوند. رزين هاي پلي وينيل استات از قابليت انحلال در حلال هاي آلي مانند استرها، كتون ها، آروماتيك ها، هيدروكربن هاي هالوژنه شده (هالوژن دار)، اسيدهاي كربوكسيليك برخوردار مي باشند. موادي (حلال هايي) چون الكل هاي داراي وزن مولكولي پايين (حاوي متانول) مانند گلايكول، آب و محلول هاي غير قطبي مانند اتر، دي سولفيد كربن، هيدروكرن هاي آليفاتيك، روغن ها و چربي ها داراي قابليت هاي لازم جهت انحلال رزين هاي پلي وينيل استاتي (‏PVA‏) نمي باشند (الكل هايي مانند اتيل، پروپيل و بوتيل حاوي 5 تا 10 درصد وزني آب، داراي قابليت هاي لازم جهت انحلال ‏PVA‏ مي باشند). حلال هاي آلي مانند بوتيل الكل ها و يا زايلين منجر به تورم پليمرهاي مذكور در دماهاي محيط (عادي) شده، در اثر حرارت پليمر ‏PVA‏ در محلول حاوي بوتيل الكل ها و يا زايلين محلولي از ‏PVA‏ تهيه مي شود. تعدادي از خصوصيات فيزيكي ‏PVA‏‌ در جدول ‏‎1‎‏ آورده شده است. خواص الكتريكي بسته به قابليت جذب آب پليمر ‏PVA‏ به طور چشمگيري تغيير يافته، در اين ميان در رزين هاي خشك شده داراي ثابت دي الكتريك e برابر 3.3 و فاكتور كاهش َe برابر 0.02+ 0.08 (در دماي 35 درجه سانتيگراد و فركانس 60 هرتز) مي باشيم. پس از اعمال رطوبت بازيافتي برابر 100% مقادير ثابت دي الكتريك و فاكتور كاهش به ترتيب برابر 10 و 2.7 خواهند شد. در رزين ‏PVA‏ مانند بسياري از رزين هاي ترموپلاستيك خصوصيات استحكامي با افزايش وزن مولكولي افزايش مي يابد. در اين ميان مي توان رزين ‏PVA‏ با استكام كششي حدود 50.3 مگاپاسكال (‏psi‏730) تهيه نمود. دماي نرم شدن رزين ‏PVA‏ از طريق روش حلقه و توپ و يا روش كرامر و يا ‏Sarnow‏ قابل اندازه گيري است. بر اساس داده هاي جدول ‏‎2‎‏ مقدار دماي نر شدن با افزايش وزن مولكولي افزايش مي يابد. ‏PVA‏ به صورت خالص و در حالت خشك به صورت دانه تسبيح، گرانول و يا توده اي كلاسه بندي شده (درجه بندي شده) ‏‎]‎بر اساس ويسكوزيته در دماي ‏c‏ 20 از محلول حاوي 86.09 گرم و يا يك مول رزين حل شده در واحد حجم بنزن‏‎[‎‏ مي باشد. در اين راستا ميزان ويسكوزيته مطابق با وزن مولكولي (بر اساس داده هاي جدول‏‎1‎‏) تغيير مي يابد. در اروپا مقادير ‏K‏ (‏KFikentscher‏) با توجه به ميزان ويسكوزيته محاسبه شده به دست آمده و از اين فاكتور جهت تعيين ويژگي ها و خواص رزين هاي تجاري استفاده مي شود.
با افزايش دماي محيط، ميزان ويسكوزيته تغيير يافته، در نتيجه در دماي 50 درجه سانتيگراد رزين ‏PVA‏ به صورت سست و شل در مي آيد. ‏PVA‏ از قابليت هاي لازم و ثبات كافي تا دماي 125 درجه سانتي گراد (به مدت چند ساعت) برخوردار است، اما با افزايش دما تا حدود 150 درجه سانتيگراد، رزين ‏PVA‏ به تدريج تيره شده و در دماهاي بالاتر از 225 درجه سانتيگراد اسيد استيك آزاد مي نمايد. در نتيجه رزين به رنگ قهوه اي درآمده و در دماهاي بالاتر رزين مذكور كربونيزه مي شود.
در اثر سرد كردن رزين ‏PVA‏ تا دماي 15-10 درجه سانتيگراد رزين مذكور به صورت ترد و شكننده در مي آيد. در اين راستا موادي چون ‏Plasticizerها و يا فرآيندهاي كوپليمريزاسيون منجر به كاسته شدن دماي شكنندگي مي شوند. در اثر تجزيه حرارتي رزين ‏PVA‏ در دماي 150 تا 200 درجه سانتيگراد اسيد استيك و در دماي 300 تا 350 درجه سانتيگراد تركيبات آروماتيك از قبيل بنزن، تولوئن، نفتالن و غيره توليد مي شود. ‏PVA‏ از ثبات بسيار خوبي در برابر اكسنده ها برخوردار است، اما در برابر تأثيرات اشعه ماوراء بنفش ‏UV‏ و ‏Vis radiation‏ فاقد مقاومت و ثبات مي باشد.      ‏