Les propriétés de l'alcool polyvinylique (PVA) sont déterminées par son degré de polymérisation (DP-correspondant souvent au poids moléculaire) et son degré d'hydrolyse (DH-exprimé en pourcentage molaire). Les qualités commerciales de PVA sont généralement désignées par une combinaison de ces deux paramètres ; par exemple, « PVA 17-88 » indique un degré moyen de polymérisation d'environ 1 700 et un degré d'hydrolyse de 88 %.
1. Structure et classification
Degré de polymérisation (DP) : classé en plusieurs grades : faible (20 000 à 35 000), moyen (120 000 à 150 000), élevé (170 000 à 220 000) et ultra-élevé (250 000 à 300 000). À mesure que le degré de polymérisation augmente, la viscosité de la solution, la force filmogène et la résistance aux solvants s'améliorent, tandis que la solubilité diminue.
Degré d'hydrolyse (DH) : les spécifications typiques incluent trois niveaux principaux : 78 %, 88 % et 98 %. Les qualités ayant un degré d'hydrolyse compris entre 78 % et 89 % sont dites « partiellement hydrolysées » et sont solubles dans l'eau froide ; les qualités supérieures à 98 % sont considérées comme « entièrement hydrolysées » et nécessitent un chauffage à des températures supérieures à 85 degrés pour se dissoudre. Le degré d'hydrolyse est un facteur critique qui influence les performances d'application du PVA ; par exemple, le PVA à haute hydrolyse-est fréquemment utilisé dans la fabrication de films et de fibres.
2. Propriétés physiques
Propriétés thermiques : Le point de fusion est d’environ 230 degrés. Au-dessus de 100 degrés, le PVA subit progressivement une décoloration et une fragilisation ; entre 160 degrés et 170 degrés, une déshydratation et une éthérification se produisent, entraînant une perte de solubilité dans l'eau ; la décomposition commence à 200 degrés ; et au-dessus de 250 degrés, des polymères contenant des doubles liaisons conjuguées se forment. Des études récentes ont également exploré les effets de l'irradiation par micro-ondes et de la température sur les caractéristiques structurelles du PVA.
Propriétés optiques et électriques : L'indice de réfraction varie de 1,49 à 1,52. Le PVA présente une résistivité électrique élevée, généralement comprise entre (3,1 et 3,8) × 10⁷ Ω·cm. En incorporant des nanocomposites par dopage, la bande interdite optique ainsi que les propriétés optiques linéaires et non linéaires du PVA peuvent être ajustées, ce qui le rend adapté à diverses applications optoélectroniques.
Caractéristiques de la solution : Les propriétés des solutions aqueuses de PVA sont fortement influencées par la qualité spécifique utilisée. Les solutions de qualités d'hydrolyse élevées (par exemple, PVA 17-99) sont sujettes à la gélification à basse température. De plus, les solutions PVA sont très sensibles à la présence de borax et d'acide borique ; même des traces de ces substances peuvent déclencher une gélification irréversible.
3. Propriétés chimiques
Les chaînes moléculaires de l'alcool polyvinylique sont riches en groupes hydroxyles, présentant la réactivité typique des polyols ; ainsi, ils peuvent subir des réactions telles que l'estérification, l'éthérification et l'acétalisation (par exemple, la préparation de polyvinylbutyral [PVB] et de polyvinylformal [PVFM]). Par exemple, la préparation de PVA modifié par un groupe carboxyle-implique la copolymérisation de l'acétate de vinyle avec de l'acide acrylique, suivie d'une alcoolyse, pour donner un produit PVA caractérisé par un degré élevé d'alcoolyse, mais une faible cristallinité et une solubilité élevée dans l'eau. Le PVA possède une bonne résistance à la lumière et n’est pas sujet au vieillissement. Il est combustible et dégage une odeur distinctive lorsqu’il brûle.