پلی وینیل بوتیرال چیست؟

پلی وینیل بوتیرال به لحاظ شیمیایی زیر گروه اصلاح شده از پلی وینیل استات ها می باشد. استال خود محصول واکنش الکل با آلدهید است. توضیحا ً اینکه در صورت ترکیب یک الکل با یک کربونیل از گروه کتون ها، محصول واکنش کتال نامیده می شود.

استال ها ترکیباتی هستند مقاوم در بازها ولی غیر مقاوم در محیط های اسیدی. استال در محیط اسیدی هیدرولیز می شود(تجزیه استال). از این ویژگی استال به هنگام سخت شدن پلی وینیل بوتیرال استفاده می شود. در صورتیکه در واکنش بین الکل و آلدهید، از یک پلی (وینیل) الکل و بوتانال (بوتیل آلدهید) استفاده شود، محصول واکنش ها پلی وینیل بوتیرال خواهد بود.

در صورت استفاده از فرم آلدهید به جای بوتانال، محصولی بنام پلی وینیل فرمال در اختیار خواهیم دشت که در گذشته نسبتا ً پرکاربرد ولی امروزه تقریبا ً فراموش شده است.

سنتز پلی وینیل بوتیرال مراحل متعددی را طی می کند، از جمله اینکه به عنوان ماده اولیه برای ساخت آن پلی وینیل الکل مورد نیاز است که این ترکیب خود از طریق پلیمریزاسیون وینیل الکل حاصل گردد، که نا ممکن است و لذا از یک مسیر پیچیده تر و از طریق وینیل استات به دست می آید که  از ذکر جزئیات آن صرف نظر می کنیم و به طور خلاصه توضیح داده می شود. در گام اول وینیل استات به پلی وینیل استات تبدیل می گردد. در گام دوم از پلی وینیل استات پلی وینیل الکل و در گام سوم از ترکیب آن، پلی وینیل الکل با بوتیرال، پلی وینیل بوتیرال حاصل می شود. قابل ذکر است در پروسه سنتز پلی وینیل بوتیرال، یک محصول صد در صدی حاصل واکنش ها  نبوده، بلکه محصولی بدست ما آید که بخش هایی از الکل و استال در آن وجود دارد و در جای خود مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع تجاری مهم پلی وینیل بوتیرال از شرکتهای واکر: Piolofom و کرارری : Mowital می باشند.

ویژگی ها و کاربردها

میزان (درصدی) بوتیرال، استال و هیدروکسیل و همچنین درجه پلیمریزاسیون عوامل تعیین کننده در ویژگی های متفاوت در انواع پلی وینیل بوتیرال است. این میزان گروه های فونکسیونل در ساختار به صورت هدف دار توسط سازنده بالانس می گردد و از این طریق محصولاتی با ویژگی های مورد نیاز و دلخواه حاصل میشود

به دو نمونه از یک محصول تجاری در جدول زیر نگاه کنید

نقش گروه هیدروکسیل

این گروه دارای نقش تعیین کننده ای در قابلیت جذب آب و بسیاری از ویژگی های پلی وینیل بوتیرال دارد. از جمله اینکه قابلیت انحلال پلی وینیل بوتیرال در حلال های مختلف به مقدار قابل توجه ای از وجود بخش هیدروکسی در ساختار، تبعیت می کند. الکل ها به طور معمول از بهترین حلال ها برای پلی وینیل بئتیرال است. حال در صورت کاهش مقدار هیدروکسیل به کمتر از 18%، پلی وینیل بوتیرال در استرها نیز خوب حل می شود.

با کاهش بیشتر گروه (OH) به کمتر از 15%، می توان آن را در حلال های آروماتیک نیز حل کرد.

سازگاری با دیگر رزین ها نیز تابعی است از میزان (OH) در ساختار.

تشکیل فیلم

دو مسیر یا دو روش برای استفاده از پلی وینیل بوتیرال به عنوان فیلم ساز وجود دارد. در روش اول که (PVB) به تنهایی مورد استفاده قرار میگیرد، پروسه معمولا ً به کمک کاتالیزات های اسیدی، در بیشتر مواقع فسفریک اسید انجام می شود، در این فرایند بخش بوتیرال از ساختار تجزیه و برهرواحد بوتیرال 2گروه هیدروکسیل (OH) ایجاد می شود قابل توجه اینکه چسبندگی بسیار خوب پلی وینیل بوتیرال روی زیرآیندهای فلزی مختلف نیز از وجوه همین گروه های هیدروکسیل ناشی می گردد. فیلم حاصل از این روش دارای ویژگی های خوب، ولی نه بسیار خوب است.

حال در صورتی که نیاز به ویژگی های بسیار بهتر باشد، می بایست با استفاده از گروههای هیدرکسیل موجود ، از رزین های شریک یا مکمل نیز استفاده گردد.

یکی از این رزین ها رزین فنولیک از نوع رزول می باشد که قادر است با پلی وینیل بوتیرال در دمای بالا و یا با استفاده همزمان از کاتالیزاتورهای اسیدی مانند فسفریک اسید، فیلم های دورومری (ترموست) بسیار خوبی تشکیل دهد، با چسبندگی بسیار خوب و با مقاومت های شیمیایی بالا. بجای رزین فنولیک می توان از رزین های آمینی مانن ملامین فرم آلدهید استفاده کرد و یا به طور کلی از هر رزینی که برای سخت شدن نیاز به گروههای هیدروکسیل از رزین های دیگر(پلی وینیل بوتیرال) دارد.

کاربردها

همانگونه که ذکر شد می توان از پلی وینیل بوتیرال به تنهایی و یا با کمک رزین های شریک هم در شرایط محیط و هم دمای بالا (کوره ای) استفاده کرد.

رنگ های کوره ای متشکل از پلی وینیل بوتیرال با رزین ملامین یا فنولیک از نوع رزول دارای ویژگی های خوب تا بسیار خوب از جمله چسبندگی، انعطاف پذیری، مقاومت های مکانیکی، شیمیائی و مقاومت در مقابل استریلیزاسیون با اشعه (رنگ های کن کوتینگ) بوده و بسیار مورد توجه می باشند.

واش پلیمر

آلومینیم یک فلز با کاربردهای فراوان از حدود 130سال پیش تاکنون است. این فلز مسلما ً نقاط قوتی داشته و دارد که این گونه مورد استفاده بوده است. در کنار این نقاط قوت آلومینیم نقاط ضعفی نیز دارد، از جمله در آنچه که به چسبندگی انواع رنگها روی آن مربوط می شود. این نقطه ضعف فلزات غیرآهنی دیگر مانند روی (گالوانیزه) را نیز شامل می شود. برای عبور از این مشکل سالهای سال است که پلی وینیل بوتیرال به عنوان مشکل گشا عمل کرده است. واش پرایمر، یک لایه چسبنده و آماده کننده برای لایه های (رنگ آمیزی) بعدی در ضخامت های معمولا ً کم در حدود 10 تا 15 میکرون اعمال می شود. قابل توجه اینکه در صورتی که حفاظت از خوردگی مدنظر باشد، اعمال لایه مناسب حاوی زینک کرومات و یا زینک فسفات الزامی خواهد بود. در خاتمه این مبحث بد نیست اشاره ای هم به ریشه لغوی اصطلاح واش پرایمر (Washprimer) شود که از روش اعمال آن به عنوان یک آستری گرفته شده است که با استفاده از یک تکه پارچه به رنگ آغشته شده صورت میگرفته است.