پایان نامه رشته شیمی با موضوع پلی وینیل الکلی

پایان نامه رشته شیمی با موضوع پلی وینیل الکلی

نوع فایل: word

قابل ویرایش 150 صفحه

چکیده:

پلي وينيل الكل به شماره ثبت [9002-89-5] اولين بار از طريق افزودن آلكيل به محلول شفاف الكلي پلي وينيل استات، كشف شد. كه پلي وينيل الكل به رنگ عاجي بدست آمد. پلي وينيل الكل PVA يك پليمر پلي هيدروكسي است كه بيشترين حجم توليد رزين مصنوعي، از نوع محلول در آب است كه در جهان توليد مي شود. PVA به صورت تجارتي از هيدروليز پلي وينيل استات توليد مي‌شود. زيرا وينيل الكل منومر، نمي تواند با درجه خلوص و هيدروليز بالا تبديل به پلي وينيل الكل شود. پايداري شيميايي و خواص فيزيكي بسيار خوب رزينهاي PVA، كاربرد آن را در مصارف صنعتي زير موجب شده است. عمده ترين كاربردهاي PVA در آهارزني منسوجات، چسبها، تهيه كلوئيدهاي محافظ براي پليمريزاسيون امولسيوني، تهيه الياف و تهيه پلي وينيل بوتيرات و آهارزني كاغذ مي باشد. و همچنين مصرف عمده PVA در تهيه افزودنيهاي بتوني و اتصالات سيماني در ساخت ساختمان ها، در ساختمان آفت كش ها علف كش ها و كودهاي شيميايي مي باشد و در مقدار كمتري از موارد فوق بعنوان امولسيفاير (امولسيون ساز) در موارد آرايشي، پوششهاي محافظ موقت، بالا بردن چسبندگي خاك براي جلوكيري از فرسايش خاك و در كاغذ عكاسي كاربرد فراواني دارد.

مقدمه:

پلي وينيل الكلي اولين بار توسط (Berg, Havhnel, Hermann) در سال 1932 ساخته شد و از واكنش مبادله استر بدست آمد پس از پيشرفت غيرمنتظره اي كه در سال 1938 بوسيله (Tomanasi, Yazawa, Sakurada) در توليد فيبرهاي استاليزه مقاوم به آب بدست آمد. يك سرمايه گذاري اقتصادي بزرگ بويژه در ژاپن براي توليد فيبر، انجام گرفت. از آن زمان به بعدت كاربردهاي بسيار فراوان نظير آهارزني الياف، روكش ها، چسبها و كالاها قالبگيري شده، گسترش پيدا كرد. در حال حاضر حدوداً 000/500 تن در سال در كل جهان براي كاربردها PVA مصرف مي شود.

ماده شروع كننده براي توليد پلي وينيل الكل (PVA)، منومر وينيل الكل كه بصورت استالدئيد توتومري وجود دارد نيست. بلكه پلي وينيل استات است كه به PVA هيدروليز مي شود. واژه هيدروليز در اين مفهوم اندكي گمراه كننده است زيرا پلي وينيل استات آمادگي واكنش در حضور آب و توليد PVA را ندارد.

اگرچه PVA بصورت تجارتي از هيدروليز پلي وينيل استات توليد مي شود. اما راههاي متنوع ديگري در آزمايشگاهها مطالعه مي‌شوند. مثل:

1)       هيدروليز پلي وينيل استر بغير از PVA، پلي وينيل فرمات، پلي وينيل پروپيونات، بوتيرات يا پلي وينيل بتروآت.

2)       هيدروليز پلي وينيل اتر، پلي وينيل بنزيل اتر، پلي وينيل بوتيل يا پلي وينيل تري متيل سيليل اتر.

3)       هيدروليزيك پليمر از تركيبات دي وينيل اكسالات، دي وينيل مالونات يا دي وينيل سوكسينات.

4)       پليمريزاسيون مستقيم استالدئيد به PVA.

انواع زيادي از PVA تجارتي موجود مي باشد. خواص پايه‌اي اين گونه‌هاي PVA بستگي به درجه پلميريزاسيون و درصد هيدروليز آنها دارد. خواص PVA نظير مقاومت در برابر آب، قدرت كشش مقاومت در برابر پارگي در برابر حلال با افزايش درصد هيدروليز افزايش مي يابد. اما انعطاف پذيري، خواص چسبندگي و توانايي تفرق كاهش مي يابد. بالا رفتن وزن مولكولي (يا درجه پلميريزاسيون) منجر به افزايش ويسكوزيته محلول، قدرت كشش، توانايي تفرق، انعطاف پذيري و مقاومت در برابر پارگي مي شود. درحاليكه درصد هيدرو.ليز به راحتي مي تواند در خلال واكنش هيدروليز كنترل شود. درجه پليمريزاسيون PVA به ميزان زيادي بستگي به شرايط پليمريزاسيون پلي وينيل استات دارد. معمولاً درجه پليمريزاسيون هنگام هيدروليز PVAC به PVA كاهش مي يابد. اين مسئله ناشي از شكستن شاخه هاي فرعي بين PVA و حلقه هاي استر مي باشد. اين مسئله يعني وجود تعداد زيادي از شاخه هاي فرعي در گروه استوكسي متيل PVAC بصورت شايعي ديده مي شود.

در اين پايان نامه سعي نموده ايم كه با معرفي خواص گوناگون پلي وينيل الكل، كاربردهاي فراوان و اهميت اقتصادي اين ماده شيميايي را مطالعه نماييم. و سپس يك طرح توليد صنعتي اين ماده را ارائه نماييم. با اميد به اينكه روزي اين طرح جامع عمل به خود بگيرد.

1) پليمرهاي پلي وينيل الكل    VINYL ALCOHOL POLYMERS (PVA)

پلي وينيل الكل PVA يك پليمر پلي هيدروكسي است كه بيشترين حجم توليد رزين مصنوعي، از نوع محلول در آب است كه در جهان توليد مي شود. PVA به صورت تجارتي از هيدروليز پلي وينيل استات توليد مي شود. زيرا وينيل الكل منومر، نمي تواند با درجه خلوص و هيدروليز بالا تبديل به پلي وينيل الكل شود.

پلي وينيل الكل به شماره ثبت [9002-89-5] اولين بار از طريق افزودن آلكيل به محلول شفاف الكلي پلي وينيل استات، كشف شد. كه پلي وينيل الكل به رنگ عاجي بدست آمد. يك روش تهيه مشابه ديگر با مطالعه بر روي تغيير شكل برگشت پذير پلي وينيل استات از راه استري نمودن و صابوني سازي انجام شد. اولين گزارشهاي علمي از پلي وينيل الكل در سال 1927 انتشار يافت. پايداري شيميايي و خواص فيزيكي بسيار خوب رزينهاي PVA، كاربرد آن را در مصارف صنعتي زير موجب شده است. اين پليمر يك چسبنده بسيار خوب و داراي خواص حلاليت، روانسازي و مقاومت در برابر چربي مي باشد كه نظير خواص آن را در تعداد كمي از پليمرهاي ديگر وجود دارد. ورقه هاي نازك پلي وينيل الكل (فيلم نازك پلي وينيل الكل) تحت شرايط خشك و بدون رطوبت مقاومت فوق العاده اي نسبت به پلميرهاي ديگر در برابر كشش و پادياري خوبي در برابر سايش و توان مقاومت بالايي در برابر اكسيژن خود نشان مي دهد. همچنين كشش سطحي پايين پليمر PVA خواص كلوئيدي و امولسيون سازي بسيار خوبي را فراهم مي كند.

عمده‌ترين كاربردهاي PVA در آهارزني منسوجات، چسبها، تهيه كلوئيدهاي محافظ براي پليمريزاسيون امولسيوني، تهيه الياف و تهيه پلي وينيل بوتيرات و آهارزني كاغذ مي باشد، و همچنين مصرف عمده PVA در تهيه افزودنيهاي بتوني و اتصالات سيماني در ساخت ساختمان‌ها، در ساختمان آفت كش ها علف‌كش ها و كودهاي شيميايي مي باشد و در مقدار كمتري از موارد فوق بعنوان امولسيفاير (امولسيون ساز) در موارد آرايشي، پوششهاي محافظ موقت، بالا بردن چسبندگي خاك براي جلوكيري از فرسايش خاك و در كاغذ عكاسي كاربرد فراواني دارد.

فهرست مطالب:

چكيده

مقدمه

1) پليمرهاي پلي وينيل الكل

VINYL ALCOHOL POLYMERS (PVA)

1-1) خواص فيزيكي

Physical Properties

1-1-1) نقطه ذوب و تبلور

Grystallization and Melting Point

1-1-2) دماي شيشه اي شدن

Glass-transition Temperatures

1-1-3) قابليت انحلال  

Solubility

1-1-4) ويسكوزيته محلول

Solution Viscosity

1-1-5) خواص مكانيكي

Mechanical Properties

1-1-6) مقاومت در برابر حلال

Solvent Resistance

1-1-7) خواص حاثل گاز

Gas-Barrier Properties

1-1-8) كشش سطحي        

Surface Tension

1-29 خواص شيميائي

Chemical Prpperties

1-2-1) استري شدن

Esterification

1-2-2) استرهاي آلي

Organic Esters

1-2-3) اتري شدن

Etherification

1-2-4) استيله كردن

Acetalization

استيله كردن بين مولكولي:

1-2-5) واكنش هاي ديگر

other Reactions

1-2-6) پيوندهاي عرضي

Cross-Linking

1-2-7) تجزيه گرمايي

Thermal Decomposition

1-3) توليد

Manufacture

1-3-1) توليد پلي وينيل استات          

Poly (vinylacetate) Manufacturing

1-3-2) فرآيند پليمريزاسيون تجارتي    

Commeraal Polymerization Processes

1-3-3) پلي مريزاسيون ناپيوسته و نيمه پيوسته

Batch and Semibatc Polymerization

1-3-4) شيمي توليد وينيل الكل

 Poly (Vinylalcohol) Manufacturing Chemistry

1-3-4-1) فرايند هيدروليز تجاري

Commercial Hydrolysis Process

1-3-4-2) صابوني سازي پيوسته

Continuous Saponification

1-3-4-3) صابون سازي ناپيوسته

Batch Saponification

1-3-5) خشك و جدا كردن جامد

Drying and Solids Separation

1-3-6) بازيافت حلال

Solvent Recover

1-4) كوپليمرها

Copolymers

1-7) روشهاي آزمايش و تحليل

Analytical and Test Methods

1-8) فاكتورهاي سلامت و ايمني

Helth and Sufety Factors

1-9) فرآيند

Processing

1-9-1) تهيه محلول و كاربرد

Solution Preparation and Handling

1-9-2) استخراج

Extraction

1-10) مصارف

Uses

1-10-1) آهار زدن منسوجات و الياف   

Textile and Warp Sizing

1-10-2) چسبها

Adhesives

1-10-3) پليمريزاسيون امولسيوني

Emulsion Polymerization

1-10-4) روكش كاغذي

Paper Coating

1-10-5) محصولات ساختماني

Bulding products

1-10-6) الياف ها (فيبرها)

Fibers

1-10-7) كاربرهاي ديگر

Other Applications

2-2) هيدروليز پلي وينيل استات

2-3) توضيح فرآيند

2-4-1) ذخيره سازي و مواد خام و تصفيه

2-4-2) پليمريزاسيون و هيدروليز

2-4-3) جداسازي حلال و خشك كردن محصول

2-4-4) جمع آوري محصول

2-5)‌ طرح فرآيند