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.      ‏