Was ist Polyvinylacetat (PVAC)?
Polyvinylacetat (PVAC) ist ein farbloses, transparentes thermoplastisches Harz, ein Polymer aus Vinylacetat.
Es wird auch als PVAC bezeichnet und ist in verschiedenen organischen Lösungsmitteln wie Ketonen, Estern, Methylalkohol, Benzol und halogenierten Kohlenwasserstoffen löslich. Polyvinylacetate (PVAC) hat einen für einen Kunststoff niedrigen Erweichungspunkt von etwa 38 °C und wird bei etwa 80 °C flüssig.
Polyvinylacetat wird durch Polymerisation von Vinylacetat hergestellt, das durch die Kombination von Acetylen und Essigsäure gebildet wird. Industriell wird es durch Lösungspolymerisation oder Emulsionspolymerisation unter Verwendung von Radikalinitiatoren hergestellt. Polyvinylacetat kann auch hydrolysiert werden, um Polyvinylalkohol herzustellen.
Anwendungen von Polyvinylacetat (PVAC)
Aufgrund seiner Flexibilität und seines niedrigen Erweichungspunkts wird Polyvinylacetat häufig als Kunststoff in Anwendungen wie Kaugummi-Grundlagen, Klebstoffen wie Holzleim, Leimungsmitteln für Papier, Farben auf Wasserbasis und Nachbehandlungsmitteln für Textilien eingesetzt. Er wird auch in kosmetischen Anwendungen eingesetzt, insbesondere als Haarstylingmittel, Bindemittel, Filmbildner und Emulsionsstabilisator.
Polyvinylalkohol, der durch Hydrolyse von Polyvinylacetat gewonnen wird, dient als Rohstoff für die Synthetikfaser Vinylon und wird auch in Textilkleber und Folien für Flüssigkristallanzeigen verwendet. Mehr als 80 % der Produktion von Polyvinylacetat wird hydrolysiert und als Polyvinylalkohol verwendet.
Eigenschaften von Polyvinylacetat (PVAC)
1. Unlöslich in Wasser
Polyvinylacetat ist unlöslich in Wasser, kann aber in emulgiertem Zustand (kolloidal) in Wasser dispergiert werden. Polyvinylacetate (PVAC), das auf diese Weise in Wasser dispergiert ist, wird häufig für Holzverkleidungen verwendet, da es durch Wasserstoffbrückenbindungen gut am Holz haftet. Die Wasserstoffbrückenbindungen entstehen zwischen den Sauerstoffmolekülen der Acetatgruppen und den Wasserstoffmolekülen des Holzes (Zellulose).
Polyvinylacetat ist unlöslich in Wasser, aber hydrolysiertes Polyvinylacetat ist aufgrund der Hydroxylgruppen im Alkohol löslich in Wasser.
2. Niedrige Glasübergangstemperatur
Wenn die Temperatur eines Kunststoffs allmählich von einer niedrigen auf eine hohe Temperatur erhöht wird, geht er von einem harten, glasartigen Zustand in einen weichen, gummiartigen Zustand über. Die Temperatur an diesem Punkt wird als Glasübergangstemperatur bezeichnet.
Die Glasübergangstemperatur von Polyvinylacetat liegt bei 29 °C. Polyvinylacetat wird wegen dieser niedrigen Glasübergangstemperatur als Kaugummi verwendet. Vor dem Kauen liegt sie unter 29 °C und ist daher nicht klebrig, aber wenn man sie in den Mund nimmt, wird sie aufgrund der Körpertemperatur (36 °C) gummiartig.
Man nimmt an, dass die niedrige Glasübergangstemperatur von Polymeren mit langen Seitenketten wie Polyvinylacetat (PVAC) auf die große Masse der Seitenketten zurückzuführen ist, die mehr Platz im Inneren des Moleküls lässt und es den Molekülketten ermöglicht, sich leichter zu bewegen. Selbst im gummiartigen Zustand verdreht und bewegt sich nur ein Teil der Molekülkette, und das gesamte Molekül befindet sich nicht in einem flüssigen Zustand.
Weitere Informationen über Polyvinylacetat (PVAC)
1. Herstellung von Polyvinylacetat (PVAC)
Polyvinylacetat kann additionspolymerisiert werden, indem die Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffen des Vinylacetats geöffnet werden. Die Doppelbindung hat die Form -C-C-, so dass an jede Seite ein weiteres Molekül angehängt werden kann. Polyvinylacetat ist das Ergebnis der Verbindung großer Mengen von Vinylacetat.
2. Herstellung von Polyvinylalkohol
Polyvinylacetat wird verseift, um Polyvinylalkohol herzustellen. Polyvinylalkohol wird durch die Umwandlung der Essigsäuregruppe von Polyvinylacetat in eine Hydroxylgruppe durch ein als Verseifung bekanntes Verfahren hergestellt. Die Kemmatisierung ist die Hydrolyse von Estern mit einer Base wie Natriumhydroxid.
Polyvinylacetat (PVAC) ist wasserunlöslich und wird daher durch Auflösen in Methanol verseift. Die Reaktion verläuft schneller und die Hydrolyse ist vollständiger, wenn ein basischer Katalysator verwendet wird als ein saurer. Anders als in wässriger Lösung findet die Reaktion in einer Ester-Austauschreaktion statt, bei der ein Alkohol auf den Ester einwirkt, um einen neuen Ester zu erzeugen.
Polyvinylalkohol ist von der Zusammensetzung her ein Additionspolymer von Vinylalkohol CH2=CH(OH), aber Polyvinylalkohol kann nicht durch direkte Additionspolymerisation von Vinylalkohol hergestellt werden. Dies liegt daran, dass Vinylalkohol selbst eine äußerst instabile Substanz ist und sich vor der Polymerisation in stabiles Acetaldehyd umwandelt. Daher wird ein Umweg gewählt: Polyvinylacetat wird durch Additionspolymerisation von Vinylacetat hergestellt, das anschließend hydrolysiert wird, um Polyvinylalkohol zu erzeugen.