Свойства поливинилового спирта (ПВС) определяются степенью его полимеризации (DP-часто соответствует молекулярной массе) и степенью гидролиза (DH-, выраженной в молярных процентах). Коммерческие марки ПВА обычно обозначаются комбинацией этих двух параметров; например, «ПВС 17-88» указывает на среднюю степень полимеризации примерно 1700 и степень гидролиза 88%.
1. Структура и классификация
Степень полимеризации (DP): подразделяется на несколько степеней: низкая (20 000–35 000), средняя (120 000–150 000), высокая (170 000–220 000) и сверх-высокая (250 000–300 000). По мере увеличения степени полимеризации вязкость раствора, пленкообразующая способность и стойкость к растворителям улучшаются, а растворимость снижается.
Степень гидролиза (DH): Типичные характеристики включают три основных уровня: 78%, 88% и 98%. Марки со степенью гидролиза от 78% до 89% называются «частично гидролизованными» и растворимы в холодной воде; сорта, превышающие 98%, считаются «полностью гидролизованными» и требуют нагрева до температуры выше 85 градусов для растворения. Степень гидролиза является решающим фактором, влияющим на эффективность применения ПВС; например, ПВС с высоким-гидролизом часто используется при изготовлении пленок и волокон.
2. Физические свойства
Термические свойства: Температура плавления составляет около 230 градусов. При температуре выше 100 градусов ПВА постепенно обесцвечивается и становится хрупким; между 160 и 170 градусами происходят дегидратация и этерификация, что приводит к потере растворимости в воде; разложение начинается при 200 градусах; и выше 250 градусов образуются полимеры, содержащие сопряженные двойные связи. Недавние исследования также изучили влияние микроволнового облучения и температуры на структурные характеристики ПВС.
Оптические и электрические свойства: Показатель преломления колеблется от 1,49 до 1,52. ПВС обладает высоким удельным электрическим сопротивлением, обычно находящимся в диапазоне (3,1–3,8) × 10⁷ Ом·см. Путем включения нанокомпозитов путем легирования можно настроить оптическую запрещенную зону, а также линейные и нелинейные оптические свойства ПВС, что делает его пригодным для различных оптоэлектронных приложений.
Характеристики раствора: На свойства водных растворов ПВС сильно влияет конкретная используемая марка. Растворы высокой-гидролизной степени (например, ПВС 17-99) склонны к гелеобразованию при низких температурах. Кроме того, растворы ПВА очень чувствительны к присутствию буры и борной кислоты; даже следовые количества этих веществ могут вызвать необратимое гелеобразование.
3. Химические свойства
Молекулярные цепи поливинилового спирта богаты гидроксильными группами, проявляя типичную реакционную способность полиолов; таким образом, они могут подвергаться таким реакциям, как этерификация, этерификация и ацетализация (например, получение поливинилбутираля [ПВБ] и поливинилформалья [ПВФМ]). Например, получение карбоксил-модифицированного ПВС включает сополимеризацию винилацетата с акриловой кислотой с последующим алкоголизом с получением продукта ПВС, характеризующегося высокой степенью алкоголиза, но низкой кристалличностью и высокой растворимостью в воде. ПВА обладает хорошей светостойкостью и не склонен к старению. Он горюч и при горении издает характерный запах.