Polivinil asetat (PVA), polivinil esterler grubundan sentetik bir polimerdir. Yapıştırıcı ve film oluşturucu özellikleri nedeniyle çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir termoplastik polimer türü olan PVA, 1912 yılında ünlü Alman kimyager Fritz Klatte tarafından keşfedilmiştir.
Polivinil ester ailesine ait, kimyasal formülü (C₄H₆O₂)n olan alifatik kauçuksu ve sentetik bir polimerdir. PVA, vinil asetat monomerlerinin radikal polimerizasyon adı verilen bir işlemle
polimerize edilmesiyle üretilir.
Kimyasal Yapı
PVA, CH₂=CHO₂CCH₃ kimyasal yapısına sahip vinil asetat monomerlerinin tekrar eden birimlerinden oluşur. Polimerizasyon süreci, uzun zincirler oluşturmak için bu monomerlerin çift bağları aracılığıyla birbirine bağlanmasını içermektedir.
Polivinil asetat (PVA), kimyasal yapısı ve polimerizasyon şekli nedeniyle normal koşullar altında çapraz bağ oluşturmaz. Çapraz bağlanma, polimer zincirleri arasında kovalent bağların oluşumunu içerir ve üç boyutlu bir ağ oluşturur. Bununla birlikte, PVA’nın
yapısı ve yaygın olarak kullanıldığı koşullar, birçok nedenden dolayı kapsamlı çapraz bağlanmayı desteklememektedir.
Öncelikle, PVA serbest radikal polimerizasyon mekanizması ile sentezlenir. Polimerizasyon sırasında vinil asetat monomerleri, serbest radikaller olarak bilinen reaktif türlerin polimer zincirinin oluşumunu başlattığı bir zincir büyüme sürecinden geçer. Bu mekanizma, kapsamlı çapraz bağlanma için gerekli reaktif gruplar olmaksızın doğrusal polimer zincirleri
üretme eğilimindedir.
İkinci olarak, PVA sentezinde kullanılan vinil asetat monomerinin polimerizasyon için sadece bir reaktif bölgesi vardır, bu da vinil grubudur (-CH=CH2). Bu grup polimer omurgasının
oluşturulmasında rol oynar. Çapraz bağlanma reaksiyonlarına kolayca katılabilecek çoklu fonksiyonel gruplara sahip değildir.
Ayrıca, PVA birçok uygulamada genellikle su bazlı çözeltilerde veya dispersiyonlarda
kullanılır. Erken çapraz bağlanmayı önlemek için, formülasyona genellikle stabilizatörler veya inhibitörler eklenir. Bu stabilizatörler, istenen koşullar sağlanana kadar polimer zincirlerinin birbirleriyle reaksiyona girmesini engellemeye yardımcı olur.
PVA ayrıca polimer zinciri boyunca asetat gruplarının varlığı nedeniyle doğal olarak hidrofiliktir. Su molekülleri çapraz bağlanma reaksiyonlarına müdahale
edebileceğinden, bu hidrofiliklik kararlı çapraz bağların oluşumunu engelleyebilir. PVA’nın kendisi standart koşullar altında doğal olarak çapraz bağ oluşturmazken, çapraz bağlanmayı sağlamak için özelliklerini değiştirmek mümkündür.
Örneğin, hidroksil grupları gibi birbirleriyle reaksiyona girebilen fonksiyonel gruplar eklenerek, belirli koşullar altında çapraz bağlanma teşvik edilebilir. Ayrıca, belirli uygulamalar için, PVA bazlı malzemelerde çapraz bağlanmayı mümkün hale getirmek amacıyla kimyasal çapraz bağlama maddeleri ya da ısı ve radyasyon gibi harici uyarıcılar kullanılabilir.
Fiziksel Özellikler
Polivinil asetat saf halde renksiz veya soluk sarı bir katıdır. Aseton, etil asetat ve toluen gibi çeşitli organik çözücülerde çözünür. PVA nispeten düşük erime ve yumuşama noktalarına sahiptir, bu da onu ısıtıldığında eritilebilen ve yeniden şekillendirilebilen termoplastik
bir malzeme haline getirir.
PVA’nın polimerizasyon derecesi 100 ila 5000 arasında değişir. Hem polivinil alkol hem de alkali asetatın kademeli olarak oluşmasına yol açan alkali işlemden geçme özelliğine sahiptir.
Hazırlık
PVA’nın üretim süreci genellikle kendisi de bir polimer olan vinil asetatın serbest radikal polimerizasyonunu kapsar. Başlangıçta araştırmacılar bu bileşiği çıkarır ve daha sonra konfigürasyonunu hafifçe değiştirir.
Bu modifikasyon sıklıkla bir su ortamı içinde gerçekleştirilir. Normalde, vinil asetat monomerlerinin münferit birimleri suya batırılmış haldeyken reaksiyona girerek süt beyazı bir emülsiyon oluşturur. Bu emülsiyon tipik olarak sudan ayrılarak ve oda sıcaklığında kararlı bir duruma ulaşması sağlanarak derhal bir polivinil asetat polimerine dönüştürülebilir.
Uygulamalar
Yapıştırıcılar: PVA; beyaz tutkal, ahşap tutkalı ve okul tutkalında ana bileşen olarak yaygın şekilde kullanılır. Bu yapıştırıcılar genellikle kağıt, ahşap, kumaş ve çeşitli gözenekli yüzeyleri yapıştırmak için kullanılır.
Kağıt ve Ambalaj Endüstrisi: Polivinil asetat, kağıt endüstrisinde parlak yüzeyler sağlamak ve mürekkep bağını güçlendirmek gibi kağıt kaplamaların özelliklerini geliştirmek için kullanılır. Ayrıca ambalaj malzemeleri ve etiketlerde de kullanılır.
Tekstil ve Nonwoven Endüstrisi: PVA, tekstil ve nonwoven uygulamalarında kumaşlara ve malzemelere mukavemet sağlamak için kullanılabilir.
Boya ve Kaplamalar: Bazı boya ve kaplamalarda pigmentleri bir arada tutmak ve yüzeylere yapışmayı iyileştirmek için bağlayıcı olarak kullanılır.
Marangozluk ve Ağaç İşleri: PVA bazlı ahşap tutkalları, güçlü yapıştırıcı özellikleri ve kullanım kolaylığı nedeniyle marangozluk ve ahşap işlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Avantajları
PVA bazlı
yapıştırıcıların uygulanması kolaydır, bu da onları çeşitli yapıştırma uygulamaları için uygun hale getirir. Aynı zamanda çok yönlülüğüyle öne çıkan PVA; kağıt, ahşap, kumaş ve daha fazlası dahil olmak üzere çok çeşitli malzemelerle kullanılabilir.
PVA genellikle hızlı kurur, bu da hızlı yapıştırmanın gerekli olduğu uygulamalar için avantajlıdır. Ayrıca PVA, kuruduktan ve sertleştikten sonra da güvenlidir ve bu yönüyle toksik olmayan bir madde olarak kabul edilmektedir.
Kaynaklar
https://www.sciencedoze.com/2021/12/poly-vinyl-acetatestructure-preparation-properties-application.html
https://www.aboutmechanics.com/what-is-polyvinyl-acetate.htm
Hazırlayan: Murat Soygür
