Die Eigenschaften von Polyvinylalkohol (PVA) werden durch seinen Polymerisationsgrad (DP-häufig entsprechend dem Molekulargewicht) und seinen Hydrolysegrad (DH-ausgedrückt als Molprozentsatz) bestimmt. Kommerzielle PVA-Qualitäten werden typischerweise durch eine Kombination dieser beiden Parameter gekennzeichnet; Beispielsweise weist „PVA 17-88“ auf einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von etwa 1.700 und einen Hydrolysegrad von 88 % hin.
1. Struktur und Klassifizierung
Polymerisationsgrad (DP): In verschiedene Grade eingeteilt: niedrig (20.000–35.000), mittel (120.000–150.000), hoch (170.000–220.000) und ultrahoch (250.000–300.000). Mit zunehmendem Polymerisationsgrad verbessern sich die Lösungsviskosität, die Filmbildungsstärke und die Lösungsmittelbeständigkeit, während die Löslichkeit abnimmt.
Hydrolysegrad (DH): Typische Spezifikationen umfassen drei Hauptstufen: 78 %, 88 % und 98 %. Sorten mit einem Hydrolysegrad zwischen 78 % und 89 % werden als „teilhydrolysiert“ bezeichnet und sind in kaltem Wasser löslich; Gehalte über 98 % gelten als „vollständig hydrolysiert“ und müssen zum Auflösen auf Temperaturen über 85 Grad erhitzt werden. Der Hydrolysegrad ist ein entscheidender Faktor, der die Anwendungsleistung von PVA beeinflusst; Beispielsweise wird PVA mit hoher -Hydrolyse häufig bei der Herstellung von Filmen und Fasern verwendet.
2. Physikalische Eigenschaften
Thermische Eigenschaften: Der Schmelzpunkt liegt bei etwa 230 Grad. Über 100 Grad verfärbt und versprödet PVA allmählich; zwischen 160 und 170 Grad kommt es zu Dehydratisierung und Veretherung, was zu einem Verlust der Wasserlöslichkeit führt; Die Zersetzung beginnt bei 200 Grad; und über 250 Grad werden Polymere gebildet, die konjugierte Doppelbindungen enthalten. Neuere Studien haben auch die Auswirkungen von Mikrowellenbestrahlung und Temperatur auf die strukturellen Eigenschaften von PVA untersucht.
Optische und elektrische Eigenschaften: Der Brechungsindex liegt zwischen 1,49 und 1,52. PVA weist einen hohen elektrischen Widerstand auf, der typischerweise im Bereich von (3,1–3,8) × 10⁷ Ω·cm liegt. Durch den Einbau von Nanokompositen durch Dotierung können die optische Bandlücke sowie die linearen und nichtlinearen optischen Eigenschaften von PVA abgestimmt werden, wodurch es für verschiedene optoelektronische Anwendungen geeignet ist.
Lösungseigenschaften: Die Eigenschaften wässriger PVA-Lösungen werden stark von der verwendeten spezifischen Qualität beeinflusst. Lösungen mit hohem Hydrolysegrad (z. B. PVA 17–99) neigen bei niedrigen Temperaturen zur Gelierung. Darüber hinaus reagieren PVA-Lösungen sehr empfindlich auf die Anwesenheit von Borax und Borsäure; Selbst Spuren dieser Substanzen können eine irreversible Gelierung auslösen.
3. Chemische Eigenschaften
Die Molekülketten von Polyvinylalkohol sind reich an Hydroxylgruppen und weisen die typische Reaktivität von Polyolen auf; Daher können sie Reaktionen wie Veresterung, Veretherung und Acetalisierung eingehen (z. B. die Herstellung von Polyvinylbutyral [PVB] und Polyvinylformal [PVFM]). Beispielsweise umfasst die Herstellung von Carboxyl-modifiziertem PVA die Copolymerisation von Vinylacetat mit Acrylsäure und anschließende Alkoholyse, um ein PVA-Produkt zu erhalten, das sich durch einen hohen Alkoholysegrad, aber dennoch geringe Kristallinität und hohe Wasserlöslichkeit auszeichnet. PVA besitzt eine gute Lichtbeständigkeit und neigt nicht zur Alterung. Es ist brennbar und verströmt beim Verbrennen einen charakteristischen Geruch.