Поливиниловые эфиры: свойства и применение¶

Поливиниловые эфиры — класс высокомолекулярных соединений, получаемых полимеризацией или сополимеризацией виниловых эфиров карбоновых кислот общей формулы CH₂=CH–O–C(O)–R, где R — углеводородный радикал. Простейшим и наиболее распространённым представителем является поливинилацетат (ПВА), где R = CH₃. Поливиниловые эфиры относятся к карбоцепным полимерам и служат основой для получения ряда промышленно важных продуктов, в первую очередь поливинилового спирта и поливинилацетатных дисперсий.

¶Химическое строение и получение

Мономеры класса — винилацетат, винилпропионат, винилбутират и другие виниловые эфиры — синтезируют преимущественно реакцией присоединения карбоновых кислот к ацетилену в присутствии катализаторов (солей цинка, кадмия, ртути) либо переэтерификацией винилацетата.

Полимеризация протекает по радикальному механизму в массе, растворе, суспензии или эмульсии. Эмульсионная полимеризация винилацетата в водной среде с использованием защитных коллоидов (поливинилового спирта) и инициаторов даёт устойчивые латексы — поливинилацетатные дисперсии. Молекулярная масса промышленных продуктов обычно лежит в диапазоне от 10⁴ до 10⁶.

¶Свойства

Поливиниловые эфиры — аморфные термопластичные полимеры. Ключевые характеристики:

• Растворимость. Растворяются в кетонах, сложных эфирах, ароматических углеводородах, хлорированных углеводородах; нерастворимы в воде, спиртах и алифатических углеводородах.
• Адгезия. Обладают высокой адгезией к целлюлозным материалам, стеклу, металлам, что определяет их применение в клеях и покрытиях.
• Термические свойства. Температура стеклования поливинилацетата составляет около +30 °C; при нагреве выше 150–200 °C возможно отщепление кислоты с образованием сопряжённых структур.
• Химическая активность. Сложноэфирные группы легко гидролизуются (омыляются) в щелочной или кислой среде с образованием поливинилового спирта.

Свойства регулируются сополимеризацией: введение сомономеров (этилена, винилхлорида, акрилатов) изменяет эластичность, водостойкость и температуру стеклования.

¶Применение

Поливинилацетат и его сополимеры — крупнотоннажные продукты. Основные направления использования:

Поливиниловый спирт, получаемый омылением поливинилацетата, применяется при производстве синтетического волокна (винол, мтилан), водоразбавляемых красок, а также как эмульгатор при полимеризации. Поливинилбутираль используют в качестве связующего в лаках и для изготовления промежуточных плёнок в многослойном (триплексном) стекле.

¶Значение и ограничения

Поливиниловые эфиры — одни из наиболее доступных и дешёвых синтетических полимеров, что обеспечило их широкое распространение в строительстве, деревообработке, полиграфии и быту. К ограничениям относят невысокую водостойкость и теплостойкость, склонность к гидролизу при эксплуатации во влажной среде, а также зависимость свойств от остаточного содержания мономера. Для улучшения характеристик применяют сополимеризацию, пластификацию и модификацию поверхности.