Dissolução e preparação do álcool polivinílico (PVA)

Em aplicações industriais, o álcool polivinílico (PVA) geralmente precisa ser preparado como uma solução aquosa para exercer suas propriedades. No entanto, devido às diferenças nos tipos de PVA, grau de hidrólise e forma física, o processo de dissolução frequentemente enfrenta desafios como aglomeração, formação de espuma ou dissolução incompleta. Este artigo combinará experiência técnica profissional para detalhar os princípios de dissolução, os métodos de operação e as técnicas de remoção de espuma do PVA.

1. Princípios de Dissolução

A dissolução do PVA é um processo de intumescimento seguido de dissolução, e sua eficiência é profundamente afetada pela estrutura molecular e pela forma física:

• Fatores que determinam a solubilidade: A solubilidade do PVA é determinada principalmente pelo seu grau de hidrólise, grau de polimerização e forma.
• Efeito do grau de hidrólise: À medida que o grau de hidrólise diminui, a temperatura de dissolução do PVA diminui e sua solubilidade em água aumenta.

◊ Tipo totalmente hidrolisado: Altamente dependente da temperatura; abaixo de uma certa temperatura, não se dissolve ou incha apenas parcialmente.

◊ Tipo parcialmente hidrolisado: Embora seja mais fácil de dissolver, temperaturas excessivamente altas podem facilmente causar formação de espuma e grumos.

• Efeito da morfologia: O PVA em pó (20-100 mesh) possui uma área de superfície maior, portanto seu tempo de dissolução é cerca de metade do tempo de dissolução do PVA granulado.

2. Questões técnicas na preparação de soluções de PVA

Para preparar soluções de PVA de alta qualidade e evitar contaminação, as seguintes configurações de hardware e parâmetros devem ser consideradas:

2.1 Seleção de Equipamentos

Deve-se utilizar um recipiente de reação com agitador. O material deve ser aço inoxidável, esmaltado ou ferro revestido com resina sintética para evitar que a ferrugem e a corrosão química contaminem a solução de PVA.

2.2 Controle da velocidade de agitação

A velocidade de agitação precisa ser ajustada com precisão de acordo com as especificações do PVA e o tipo de agitador:

• Agitador espiral de pás duplas: recomenda-se 500-1000 rpm para tipos totalmente hidrolisados; recomenda-se 100-300 rpm para tipos parcialmente hidrolisados.
• Agitador de quadros: recomenda-se uma velocidade de 80 a 150 rpm.
• Aviso de risco: Uma velocidade muito baixa pode facilmente fazer com que o PVA se assente e forme grumos; uma velocidade muito alta pode facilmente incorporar ar e produzir uma grande quantidade de espuma.

2.3 Método de Aquecimento

Recomenda-se o aquecimento por injeção direta de vapor (pressão de 1 a 1,5 kg/cm²), complementado por aquecimento com vapor em camisa para reduzir significativamente o tempo. O aquecimento direto com chama aberta é estritamente proibido para evitar que o fundo do recipiente fique chamuscado.

2.4 Temperatura adequada para preparar a solução de PVA

3. Procedimento de dissolução

Seguir uma sequência científica de adição de materiais e aumento de temperatura pode prevenir eficazmente a formação de grumos:

• Etapa de preparação: Adicione uma quantidade medida de água à temperatura ambiente (recomenda-se aproximadamente 30°C) ao tanque de dissolução.
• Adição e dispersão do material: Comece a mexer (recomenda-se uma velocidade ligeiramente maior) e adicione o PVA lentamente. Quanto mais lenta a adição, melhor, para evitar a formação de grumos.
• Tratamento de Inchaço: Misture e disperse bem por cerca de 30 minutos para permitir que o PVA inche completamente.
• Aquecimento e dissolução: Aumente gradualmente a temperatura até atingir o valor adequado, conforme a tabela acima, e mantenha-a sob agitação por 1 a 2 horas. Para os tipos parcialmente hidrolisados, o aquecimento deve ser lento para evitar a formação de espuma e o transbordamento.
• Inspeção do produto: Após obter uma solução completamente transparente, filtre as impurezas antes de usar.

4. Princípio de formação de espuma e métodos antiespumantes

A formação de espuma é o fator de interferência mais comum na dissolução do PVA, especialmente frequente em produtos com hidrólise média e parcial.

4.1 Mecanismo de formação de espuma

• Liberação de ar: O PVA é uma substância porosa, e seus poros contêm ar e substâncias voláteis, como metanol e ésteres, remanescentes da produção.
• Diferenças estruturais: O PVA parcialmente hidrolisado possui poros maiores do que o PVA totalmente hidrolisado. Após absorver água, ele libera o ar dos poros, formando espuma.
• Atividade superficial: Soluções aquosas parcialmente hidrolisadas apresentam maior atividade superficial, o que reduz a tensão interfacial gás-líquido, e a solução possui certa viscosidade, aumentando a resistência mecânica da película líquida e dificultando o desaparecimento da espuma.

4.2 Métodos antiespumantes

• Método de imersão física: Antes da dissolução, mergulhe o PVA em água fria para liberar o ar dos poros e, em seguida, aumente gradualmente a temperatura. Isso pode suprimir eficazmente a formação de espuma.
• Método de operação intermitente: Quando ocorrer formação de espuma, desligue imediatamente o vapor e pause ou reduza a velocidade de agitação. Após a espuma desaparecer, aumente gradualmente a temperatura e a velocidade de agitação. Repetir este procedimento 2 a 3 vezes pode reduzir significativamente a formação de espuma.
• Método químico antiespumante: Se necessário, pode-se adicionar de 0,01 a 0,05% (em peso da solução) de um agente antiespumante, como n-octanol, fosfato de tributila ou agentes antiespumantes de poliéter.

Site: www.elephchem.com

WhatsApp: (+)86 13851435272

E-mail: admin@elephchem.com