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
チェムブル
ケムスパイダー
  • なし
ECHA 情報カード100.121.648
E番号E1203 （追加の化学物質）
ケッグ
RTECS番号
  • TR8100000
ユニイ
プロパティ
（C 2 H 4 O）x
密度1.19～1.31 g/cm 3
融点200℃（392°F; 473K）
屈折率（nD ）
1.477 @ 632 nm [ 1 ]
危険
NFPA 704（ファイアダイヤモンド）
NFPA 704 4色ダイヤモンドHealth 0: Exposure under fire conditions would offer no hazard beyond that of ordinary combustible material. E.g. sodium chlorideFlammability 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g. canola oilInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
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（中間投与量）
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）における材料のものです。
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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。その理想的な化学式は[CH 2 CH(OH)] nです。製紙、繊維の経糸糊、ポリ酢酸ビニル（PVAc）接着剤の増粘剤および乳化安定剤、さまざまなコーティング、3Dプリンティングに使用されます。無色（白色）で無臭です。一般的にビーズ状または水溶液として供給されます。[ 2 ] [ 3 ]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、非常に強度が高く、超高純度の生体適合性ハイドロゲルが得られます。これは血管ステント、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。[ 4 ]

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、木材用接着剤およびシーラーとしてよく使用されます。

用途

PVAは生体適合性、タンパク質付着性、低毒性といった特性から、様々な医療用途に使用されています。具体的な用途としては、軟骨代替物、コンタクトレンズ、洗濯洗剤ポッド、点眼薬などが挙げられます。[ 5 ]ポリビニルアルコールは懸濁重合の助剤として使用されます。中国における最大の用途は、PVAc分散液の製造における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。[ 6 ]この繊維は、生産に石油を必要としないため、北朝鮮でも自給自足のために製造されています。また、写真フィルムにも使用されています。[ 7 ]

PVAベースのポリマーは、積層造形において広く利用されています。例えば、3Dプリントされた経口投与製剤は、製薬業界で大きな可能性を示しています。PVAを結合剤として用いることで、薬物放出特性を調整した薬剤充填錠剤を作製することが可能です。[ 8 ]

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。 [ 9 ]また、子宮筋腫塞栓摘出術（UFE）の塞栓剤としても使用される可能性があります。[ 10 ]生物医学工学研究では、PVAは軟骨、整形外科用途、[ 11 ]および血管移植用の潜在的な材料としても研究されています。[ 12 ]

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。

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。[ 13 ]

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することで製造されます。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）を与えます。ポリビニルブチラールの製造は、米国および西ヨーロッパにおいて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わけではない。これは、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。PVAはポリ酢酸ビニル[ 2 ]、あるいは酢酸エステルの代わりにギ酸エステルまたはクロロ酢酸エステル基を有する他のビニルエステル由来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反応によって行われる。

[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100万トンを超えた。[ 6 ]

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-ジオール結合[−CH 2 −CH(OH)−CH(OH)−CH 2 −]が数％含まれる。[ 2 ]

ポリビニルアルコールは、優れた造膜性、乳化性、接着性を有しています。また、油、グリース、溶剤に対する耐性も備えています。高い引張強度と柔軟性に加え、酸素バリア性および芳香バリア性も備えています。しかし、これらの特性は湿度に依存します。湿度が高い状態で吸収された水分は可塑剤として作用し、ポリマーの引張強度は低下しますが、伸びと引裂強度は向上します。

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は注目されています。試験では、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。[ 2 ]

PVAの生分解性はサンプルの分子量によって影響を受ける。[ 2 ] 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る。[ 14 ]すべてのPVAグレードが容易に生分解するわけではないが、洗剤に使用されるような水溶性の高い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る。[ 15 ]

経口投与されたPVAは比較的無害である。[ 16 ]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。[ 16 ]

参照

参考文献

  1. ^ Schnepf MJ, Mayer M, Kuttner C, et al. (2017年7月). 「カスタマイズされた電界増強を備えたナノアトル」 . Nanoscale . 9 (27): 9376– 9385. doi : 10.1039/C7NR02952G . hdl : 10067/1447970151162165141 . PMID  28656183 .
  2. ^ a b c d e Hallensleben ML (2000)。 「ポリビニルコンパウンド、その他」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井: 10.1002/14356007.a21_743。ISBN 978-3-527-30673-2。
  3. ^ Tang X, Alavi S (2011). 「デンプン、ポリビニルアルコール系ポリマーブレンド、ナノ複合材料およびそれらの生分解性に関する最近の進歩」.炭水化物ポリマー. 85 : 7–16 . doi : 10.1016/j.carbpol.2011.01.030 .
  4. ^ Adelnia, Hossein; Ensandoost, Reza; Shebbrin Moonshi, Shehzahdi; et al. (2022-02-05). 「凍結／解凍ポリビニルアルコールハイドロゲル：現在、過去、そして未来」 . European Polymer Journal . 164 110974. Bibcode : 2022EurPJ.16410974A . doi : 10.1016/j.eurpolymj.2021.110974 . hdl : 10072/417476 . ISSN 0014-3057 . S2CID 245576810 .  
  5. ^ Baker MI, Walsh SP, Schwartz Z, Boyan BD (2012年7月). 「ポリビニルアルコールとその軟骨および整形外科用途における利用に関するレビュー」. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials . 100 (5): 1451–7 . doi : 10.1002/jbm.b.32694 . PMID 22514196 . 
  6. ^ a b SRIコンサルティングCEHレポートポリビニルアルコール、2007年3月発行、要約は2008年7月30日に取得。
  7. ^ランプマン、スティーブ編 (2003). 「エンジニアリングプラスチックの特性に対する組成、加工、構造の影響」.プラスチックの特性評価と故障解析. ASM International. p. 29. doi : 10.31399/asm.tb.cfap.t69780028 . ISBN 978-0-87170-789-5。
  8. ^ Xu X, Zhao J, Wang M, et al. (2019年8月). 「多様な放出プロファイルを持つ3Dプリントポリビニルアルコール錠」 . Scientific Reports . 9 (1) 12487. Bibcode : 2019NatSR...912487X . doi : 10.1038/s41598-019-48921-8 . PMC 6713737. PMID 31462744 .  
  9. ^ 「Contour™ - 概要」www.bostonscientific.com . 2023年8月11日閲覧。
  10. ^ Siskin GP. Cho KJ (ed.). 「子宮筋腫塞栓術と画像診断」 . Medscape . WebMD LLC. 2015年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  11. ^ Baker, Maribel I.; Walsh, Steven P.; Schwartz, Zvi; Boyan, Barbara D. (2012年7月). 「ポリビニルアルコールとその軟骨および整形外科用途における用途のレビュー」 . Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials . 100B (5): 1451– 1457. doi : 10.1002/jbm.b.32694 . PMID 22514196 . 
  12. ^マーク・シャウア;ル・ヴィサージュ、カトリーヌ。バイル、ウィルムス E.エスクベ、ブリギット。ショーベ、フレデリック。マテスク、ミルチャ・アレクサンドル。ディディエ・レトゥルヌール (2008-10-09)。「血管移植用の新規な架橋ポリ（ビニルアルコール）（PVA）」。先端機能材料。18 (19): 2855–2861。土井: 10.1002/adfm.200701261。S2CID 42332293。 
  13. ^ Jensen, B.; Kepley, W.; Guarner, J.; Anderson, K.; Anderson, D.; Clairmont, J.; De l'aune, W.; Austin, EH; Austin, GE (2000). 「腸内寄生虫の検出および同定におけるポリビニルアルコール固定液と3種類の危険性の低い固定液の比較」. Journal of Clinical Microbiology . 38 (4): 1592– 1598. doi : 10.1128/jcm.38.4.1592-1598.2000 . PMC 86497. PMID 10747149 .  
  14. ^ Kawai F, Hu X (2009年8月). 「微生物によるポリビニルアルコール分解の生化学」.応用微生物学・バイオテクノロジー. 84 (2): 227–37 . doi : 10.1007/s00253-009-2113-6 . PMID 19590867. S2CID 25068302 .  
  15. ^ドミニク・バーン;ボイジェ、ギアルト。イアン・クロフト。ヒュットマン、ゲルト;ルイクス、ジェラルド;マイヤー、フランク。パルレカール、ヤシュ。スティインチェス、ジェラルド（2021-03-13）。「液体洗剤カプセルに使用されるポリビニルアルコールベースのフィルムの生分解性: Biologische Abbaubarkeit der für Flüssigwaschmittelkapseln verwendeten Folie auf Polyvinylalkoholbasis」。界面活性剤 界面活性剤 洗剤。58 (2)。デ・グリュイテル・ブリル: 88–96 . doi : 10.1515/tsd-2020-2326。ISSN 0932-3414 。2026年1月14日閲覧。 
  16. ^ a b 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」. Food and Chemical Toxicology . 41 (3). Elsevier : 319– 326. doi : 10.1016/s0278-6915(02)00258-2 . ISSN 0278-6915 . PMID 12504164 .  
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