2.3.1. Khái quát chung
Poly(vinyl alcohol) (PVA) là một polyme tổng hợp có thể hòa tan trong nước và có thể phân hủy sinh học trong cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí. PVA được khám phá ra vào năm 1924, khi dung dịch poly(vinyl alcol) thu được bằng cách xà phòng hóa poly(vinyl este) [39]. Ngày nay, PVA đã được điều chế bằng cách thủy phân poly(vinyl axetat). Các tính chất vật lý của PVA có liên quan đến phương pháp điều chế từ sự thủy phân hoàn toàn hoặc thủy phân một phần của poly(vinyl axetat) để loại bỏ các nhóm axetat. PVA thủy phân một phần được sử dụng trong bảo quản thực phẩm. Việc thay đổi chiều dài ban đầu của poly(vinyl axetat) cũng như các điều kiện thủy phân có thể tạo ra các sản phẩm PVA có các đặc tính khác nhau [40].
2.3.2. Tính chất vật liệu
PVA thương mại thông thường có màu trắng đến hơi vàng và được sản xuất dưới dạng bột và hạt. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất vật lý là mức độ trùng hợp và quá trình thủy phân. Hầu hết các sản phẩm thương mại được chia thành hai nhóm chính: thủy phân hoàn toàn (khoảng 98 % các nhóm acetyl), và thủy phân một phần (87–89 % các nhóm acetyl). Cả hai nhóm đều bao gồm các sản phẩm có mức độ trùng hợp DP (Degree of Polymerpzation) từ 500 đến 2500. Tương ứng với khối lượng phân tử Mw dao động trong khoảng từ 22000-110000g/mol.
19 Hình 2.10: Cấu trúc PVA [41].
Điểm nóng chảy và nhiệt độ chuyển thủy tinh không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng và sự phân bố của các nhóm acetyl mà còn phụ thuộc vào hàm lượng nước. Nhiệt độ nóng chảy Tm của PVAlà 228oC, nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg của PVA thủy phân hoàn toàn là 85oC, PVA thủy phân một phần là 58oC [42]. Độ nhớt của dung dịch nước phụ thuộc vào mức độ trùng hợp và thủy phân của PVA cũng như nồng độ và nhiệt độ. PVA được thủy phân hoàn toàn tạo ra dung dịch nhớt hơn so với PVA được thủy phân một phần ở cùng mức độ trùng hợp.
Bảng 2.2: Bảng thống kê các giá trị về cơ tính của PVA.
Tên mẫu Độ bền kéo Mô-đun Young Độ biến dạng
PVA thủy phân
hoàn toàn [43] 1,6Gpa 48Gpa 6,5%
PVA thủy phân
một phần [44] 25,4Mpa 27,6Mpa 260%
Các tính chất cơ học của PVA có thể được thay đổi đáng kể khi khâu mạng bằng các hóa chất axit hữu cơ như axit boric, axit citric,... [45]. Sự hiện diện của chất hóa dẻo cũng có thể cải thiện độ giãn dài khi đứt, độ bền kéo và mô đun Young do sự gia tăng tính linh động của các phân tử polyme.