ポリビニルアルコール

ポリビニルアルコール
名前
	その他の名前 PVOH、ポリ(エタノール)、エタノール、ホモポリマー、PVA、ポリビオール、ビノール、アルビル、アルコテックス、コボル、ゲルバトール、レモル、モウィオール、モウィフレックス、アルコテックス、エルバノール、ゲルバトール、レモル、ネルフィルコン A、ポリビオール、ロドビオール
識別子
CAS番号	9002-89-5 ;
チェムBL	番号: ;
ケムスパイダー	なし;
ECHA 情報カード	100.121.648
E番号	E1203 （追加化学物質）
ケッグ	C00980 ;
RTECS番号	TR8100000;
ユニ	1E30GE2EF7 ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID4031930;
プロパティ
化学式	（C 2 H 4 O）x
密度	1.19～1.31 g/ cm3
融点	200 °C (392 °F; 473 K)
ログP	0.26
屈折率( n D )	1.477 @ 632 nm
危険
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	0 1 0
引火点	79.44 °C (174.99 °F; 352.59 K)
	致死量または濃度（LD、LC）：
LD 50 (平均投与量)	14,700 mg/kg（マウス）
安全データシート（SDS）	外部MSDS
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

ポリビニルアルコール（PVOH、PVA、またはPVAl）は水溶性の合成ポリマーです。理想的な化学式は[CH ₂ CH(OH)] _nです。製紙、織物の経糸サイジング、ポリ酢酸ビニル（PVAc）接着剤配合物の増粘剤および乳化安定剤、さまざまなコーティング、3Dプリントに使用されます。無色（白色）で無臭です。一般的にビーズまたは水溶液として供給されます。^[3]^[4]外部から架橋剤を添加しなくても、PVA溶液は凍結融解を繰り返すことでゲル化でき、非常に強力で超純粋な生体適合性ハイドロゲルが得られ、血管ステント、軟骨、コンタクトレンズなどさまざまな用途に使用されています。^[5]

ポリビニルアルコールは、しばしばPVA という略語で呼ばれますが、より一般的には PVA はポリ酢酸ビニルを指し、木材用接着剤やシーラーとしてよく使用されます。

用途

PVAは生体適合性があり、タンパク質が付着しにくく、毒性が低いため、さまざまな医療用途に使用されています。具体的な用途としては、軟骨代替品、コンタクトレンズ、洗濯用洗剤ポッド、点眼薬などがあります。^{[6]ポリビニルアルコールは}懸濁重合の補助剤として使用されます。中国での最大の用途は、PVAc分散液を作るための保護コロイドとしての使用です。日本では、主にビニロン繊維の製造に使用されています。^{[7]この繊維は、生産に}石油が必要ないため、北朝鮮でも自給自足のために製造されています。他の用途としては、写真フィルムがあります。^[8]

PVAベースのポリマーは、積層造形で広く使用されています。例えば、3Dプリントされた経口投与形態は、製薬業界で大きな可能性を示しています。PVAを結合物質として使用することで、薬物放出特性を変更した薬物充填錠剤を作成することが可能です。^[9]

医学的には、PVAベースの微粒子は、末梢血管性腫瘍の塞栓粒子として使用するためにFDA 510(k)の承認を受けています。 ^[10]また、子宮筋腫塞栓摘出術(UFE)の塞栓剤としても使用できます。^{[11]生物医学工学研究では、PVAは}軟骨、整形外科用途、^{[12]および}血管移植の潜在的な材料としても研究されています。^[13]

PVA は、ポリウレタンスポンジよりも多くの水を吸収する家庭用スポンジによく使用されます。^{[引用が必要]}

PVAは病理学における顕微鏡検査用の便サンプルを調製する際に接着剤として使用されることがある。^[14]

ポリビニルアセタール

ポリビニルアセタールは、PVA をアルデヒドで処理して製造されます。ブチルアルデヒドとホルムアルデヒドは、それぞれポリビニルブチラール(PVB) とポリビニルホルマール(PVF)を生成します。ポリビニルブチラールの製造は、米国と西ヨーロッパにおけるポリビニルアルコールの最大の用途です。

準備

ほとんどのビニルポリマーとは異なり、PVAは対応するモノマーの重合によって製造されるのではなく、モノマーであるビニルアルコールがアセトアルデヒドへの互変異性化に関して熱力学的に不安定であるためである。代わりに、PVAはポリ酢酸ビニル^[3]の加水分解によって製造されるか、または酢酸の代わりにギ酸基またはクロロ酢酸基を持つ他のビニルエステル誘導ポリマーの加水分解によって製造される。ポリビニルエステルの変換は、通常、エタノールとの塩基触媒エステル交換によって行われる。

[CH ₂ CH(OAc)] _n + C ₂ H ₅ OH → [CH ₂ CH(OH)] _n + C ₂ H ₅ OAc

ポリマーの特性はエステル交換の程度によって影響を受けます。

2006年のポリビニルアルコールの世界消費量は100万トンを超えました。^[7]大手生産者にはクラレや積水化学工業などがあり、中国本土は過去10年間に数多くの大規模生産施設を設置しており^[要説明]、現在世界の生産能力の45%を占めています。

構造と特性

PVAは結晶性を示すアタクチック物質である。微細構造的には主に1,3-ジオール結合[−CH ₂ −CH(OH)−CH _{2 −CH(OH)−]から構成されるが、ビニルエステル前駆体の重合条件によっては1,2-ジオール[−CH}₂ −CH(OH)−CH(OH)−CH ₂ −]が数パーセント生じる。^[3]

ポリビニルアルコールは、優れたフィルム形成、乳化、接着特性を備えています。また、油、グリース、溶剤に対する耐性もあります。引張強度と柔軟性が高く、酸素や芳香に対するバリア性も高いです。ただし、これらの特性は湿度に依存します。湿度が高いときに吸収された水は可塑剤として作用し、ポリマーの引張強度を低下させますが、伸びと引き裂き強度は向上します。

安全性と環境への配慮

ポリビニルアルコールは広く使用されているため、その毒性と生分解性が注目されています。テストでは、ポリビニルアルコール濃度が水1Lあたり500mgであっても、魚（グッピー）に害がないことが示されました。^[3]

PVAには重合度と加水分解度によっていくつかのグレードがあり、それらは物理的・化学的性質と生分解性に影響を与えます。^[3] PVAの水溶液はより速く分解するため、水溶性が高いPVAグレードはより速く生分解する傾向があります。^[15]すべてのPVAグレードが容易に生分解するわけではありませんが、洗剤に使用されるような水溶性が高いPVAグレードは、OECDスクリーニング試験条件に従って容易に生分解できることが研究で示されています。^[16]

経口投与されたPVAは比較的無害である。^[17]ポリビニルアルコールの安全性は、以下の観察に基づいています。^[17]

ポリビニルアルコールの急性経口毒性は非常に低く、LD(50)は15～20g/kgの範囲です。
経口投与された PVA は消化管からほとんど吸収されません。
PVA は経口投与された場合、体内に蓄積されません。
ポリビニルアルコールは変異原性や染色体異常誘発性はない

参照

参考文献

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外部リンク

製品安全データシート
「スライム」のレシピ
PETボトルにPVA層を形成する

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[study5-17] DeMerlis, CC; Schoneker, DR (2003年3月). 「ポリビニルアルコール（PVA）の経口毒性のレビュー」.食品および化学毒性学. 41 (3): 319–326. doi :10.1016/s0278-6915(02)00258-2. ISSN 0278-6915. PMID 12504164. 2024年1月17日閲覧。