אלכוהול פוליוויניל-חומר פולימרי עם יישומים נרחבים בחיי היומיום וגם בתעשייה-מעורר את השאלה: מהו בעצם תהליך הסינתזה שלו? האם הוא מיוצר באמצעות פילמור ישיר של מונומרים של אלכוהול ויניל? הצטרפו אלינו בעודנו מרימים את המסך על תהליך הסינתזה הבסיסי של אלכוהול פוליוויניל. חשיפת הסינתזה של אלכוהול פוליוויניל
אנשים רבים מאמינים בטעות שאלכוהול פוליוויניל נוצר באמצעות פילמור ישיר של מונומרים של אלכוהול ויניל; עם זאת, זה לא המקרה. הסיבה מאחורי זה נעוצה בטאוטומריזם שקיים בין אלכוהול ויניל לאצטאלדהיד; באופן ספציפי, קבוע שיווי המשקל עבור המרה הדדית זו הוא גבוה במיוחד, וכתוצאה מכך ריכוז נמוך במיוחד של אלכוהול ויניל בתנאים רגילים. בדיוק בגלל חוסר היציבות המבנית של אלכוהול ויניל, לא ניתן לסנתז פוליוויניל אלכוהול (PVA) על ידי פילמור מונומרים של ויניל אלכוהול. במקום זאת, הוא מתקבל למעשה על ידי פילמור ויניל אסטרים של חומצות מסוימות, ולאחר מכן תגובת הידרוליזה להסרת קבוצות האסטר. כעת נבחן בפירוט את תהליך הסינתזה של אלכוהול פוליוויניל.
1. פילמור של ויניל אצטט
נקודת המוצא לסינתזה של אלכוהול פוליוויניל היא פילמור של ויניל אצטט. בשלב זה-באמצעות זרז-מונומרים של ויניל אצטט מקושרים יחד ליצירת פולימרים ארוכי שרשרת-; תהליך זה חיוני לתגובת ההידרוליזה העוקבת. במהלך שלב זה, זרזים ותנאי תגובה ספציפיים משמשים לקישור מולקולות ויניל אצטט לשרשראות פולימריות ארוכות, ובכך מניחים את הבסיס לשלב ההידרוליזה הבא.
2. תגובת אלכוהוליזיס
אלכוהול פוליוויניל הופך לדרגות מוצר שונות באמצעות תגובת אלכוהוליזיס. למרות שהשרשרות המולקולריות של האלכוהול הפוליוויניל נוצרות בשלב הפילמור הראשוני, נדרש עיבוד נוסף כדי להניב מוצר העונה על דרישות ספציפיות. השלב הבא הוא תגובת האלכוהוליזיס. באמצעות תהליך אלכוהוליזה, ניתן לייצר אלכוהול פוליוויניל במפרטים שונים לפי הצורך, ובכך לספק את הדרישות של מגוון רחב של תרחישי יישום.
האלכוהוליזה הבסיסית של פוליוויניל אצטט מסווגת בדרך כלל לשני תהליכים נפרדים: אלכוהוליזה רטובה ואלכוהוליזה יבשה. בתהליך האלכוהוליזה הרטובה מוסיפים 1-2% מים לתמיסת המתנול כדי לשמש כמדיום התגובה, בעוד שהזרז האלקליני מוכן גם כתמיסה מימית. היתרונות של שיטה זו כוללים קצב תגובה מהיר, כושר ייצור גבוה וטביעת רגל של ציוד קומפקטי. עם זאת, הוא גם מציג חסרונות מסוימים-כגון שכיחות גבוהה יותר של תגובות לוואי-אשר מובילות לייצור מוגבר של נתרן אצטט על ידי-מוצר. על ידי שימוש בשיטת אלכוהוליזה רטובה, ניתן לייצר סדרה של מוצרים עם דרגות שונות של אלכוהוליזת אסטר -במיוחד 98%, 97%, 95%, 92% ו-88%-. לעומת זאת, שיטת האלכוהוליזה היבשה כוללת ביצוע התגובה בתוך תמיסת מתנול של פוליוויניל אצטט ללא תוספת מים; במקום זאת, האלקלי מומס ישירות לתוך המתנול. למרות ששיטה זו עוקפת ביעילות את החסרונות הקשורים לאלכוהוליזה רטובה, קצב התגובה איטי יותר וזמן השהייה של החומר ארוך יותר, ובכך מציבה אתגרים להמשכיות תהליך הייצור. לא משנה אם משתמשים בשיטה הרטובה או היבשה, ניתן להשתמש בתנאי תגובה אלקליים גבוהים- וגם-נמוכים כדי לייצר את המוצר בדרגת 99%.
3. תגובת סיוון וטיפול בפסולת נוזלים
תגובת הסיבון מקלה על תהליך האלכוהוליזה ומשפרת את דרגת האלכוהוליזת אסטר. בהקשר של אלכוהוליזה-מזרזת אלקלי של פוליוויניל אצטט, תגובת הסיבון מהווה שלב קריטי. תגובה זו כוללת את האינטראקציה בין תוצרי האלכוהוליזיס והאלקלי, כשהמטרה העיקרית היא להניע את האלכוהוליזה קדימה ולהגדיל את שיעור ההמרה של קבוצות האסטר. באמצעות תגובת הסיבון, ניתן להשיג מגוון רחב של מוצרים המציגים דרגות שונות של אלכוהוליזת אסטר, ובכך לספק מגוון רחב של דרישות יישום.
במהלך האלכוהוליזה של פוליוויניל אצטט, נוצר נפח משמעותי של פסולת נוזל- המכונה בדרך כלל "תמיסת מלאי שחזור"-. נוזל פסולת זה מורכב מתערובת מורכבת של רכיבים, כולל מתנול, מתיל אצטט, נתרן אצטט ואצטאלדהיד. ההשבה והטיפול בנוזל פסולת זה מאפשרים ניצול יעיל של משאבים ובו-זמנית מזעור ההשפעה הסביבתית. כתוצאה מכך, רכיבים אלה חייבים לעבור הליכי התאוששות ועיבוד מיוחדים כדי להבטיח שהמשאבים מנוצלים במלואם וכדי למנוע השפעות שליליות על הסביבה.