聚乙烯醇摘要：聚乙烯醇是一种用途广泛的水溶性高分子聚合物，其性能介于塑料和橡胶之间，是重要的化工原料，其潜在市场也相当大。

本文主要介绍了聚乙烯醇的基本性质以及合成和应用，从不同方面说明聚乙烯醇的制备方法，同时介绍聚乙烯醇在工业以及生活上的应用和发展前景。

关键词：聚乙烯醇性质合成应用发展前景一、聚乙烯醇的性质1．物理性质聚乙烯醇是一种高分子聚合物，无臭、无毒，外观为白色或微黄色絮状、片状或粉末状固体。

分子式为（C2H4O）n，部分醇解PVA分子式为－(C2H4O)n－(C4H6O2)m －。

絮状PVA的假比重为（0.21 ～0.30）g/cm3，片状PVA的假比重为（0.47±0.06）g/cm3。

其充填密度约0.20～0.48g/cm3，折射率为1.51～1.53。

聚乙烯醇的熔点难于直接测定，因为它在空气中的分解温度低于熔融温度。

用间接法测得其熔点在230℃左右。

不同立规程度的聚乙烯醇具有不同的熔点，其中S—PVA(间规)熔点最高，A—PVA(无规)次之，I—PVA(等规)最低。

聚乙烯醇的玻璃化温度约80℃。

2．化学性质聚乙烯醇主链大分子上有大量仲羟基，在化学性质方面有许多与纤维素相似之处。

聚乙烯醇可与多种酸、酸酐、酰氯等作用，生成相应的聚乙烯醇的酯。

但其反应能力低于一般低分子醇类。

聚乙烯醇的醚化反应较酯化反应容易进行。

醚化反应后，聚乙烯醇分子间作用力有所减弱，制品的强度、软化点和亲水性等都有所降低。

在聚乙烯醇水溶液中加入少量硼酸，其粘度将明显增大，这种变化与介质的pH值关系密切。

当介质的pH值偏于碱性时，硼酸与聚乙烯醇发生分子间反应，使溶液粘度剧增，以致形成凝胶。

聚乙烯醇水溶液与氢氧化钠反应，其粘度增加的速度较之添加硼酸更快。

因此，可以利用氢氧化钠水溶液作为聚乙烯醇纺丝的凝固剂。

在酸性催化剂作用下，聚乙烯醇可与醛发生缩醛化反应。

缩醛化反应既可在均相中进行，也可在非均相中进行。

不过均相反应所得产物的缩醛化基团分布均匀，其缩醛化物的强度、弹性模量以及耐热性等都有所降低。

当进行非均相反应时，在控制适当的条件下，由于缩醛化基团分布不均匀，并主要发生在非晶区，故对生成物的力学性能影响不大，而耐热性还有所提高。

3.其他性质（1）具有很好的机械性能，其强度高、模量高、伸度低。

（2）耐酸碱性、抗化学药品性强。

（3）耐光性：在长时间的日照下，纤维强度损失率低。

（4）耐腐蚀性：纤维埋入地下长时间不发霉、不腐烂、不虫蛀。

（5）纤维具有良好的分散性：纤维不粘连、水中分散性好。

（6）纤维与水泥、塑料等的亲和性好，粘合强度高。

（7）对人体和环境无毒无害。

三、聚乙烯醇的合成方法1.乙烯直接合成法石油裂解乙烯直接合成法。

目前，国际上生产聚乙烯醇的工艺路线以乙烯法占主导地位，其数量约占总生产能力的72％。

美国已完成了乙炔法向乙烯法的转变，日本的乙烯法也占70％以上，而中国的生产企业只有两家为乙烯法。

其工艺流程包括：乙烯的获取及醋酸乙烯(VAc)合成、精馏、聚合、聚醋酸乙烯(PVAc)醇解、醋酸和甲醇回收五个工序。

石油乙烯法的工艺特点：生产规模较乙炔法大，产品质量好，设备易于维护、管理和清洗、热利用率高，能量节约明显，生产成本较乙炔法低 30％以上。

2.电石乙炔合成法此法最早实现工业化生产，其工艺特点是操作比较简单、产率高、副产物易于分离，因而国内至今仍有1O家工厂沿用此法生产，且大部分应用高碱法生产聚乙烯醇。

但由于乙炔高碱法工艺路线产品能耗高、质量差、成本高，生产过程产生的杂质污染环境亦较为严重，缺乏市场竞争力，属逐渐淘汰工艺。

国外先进国家早于20世纪7O年代已全部用低碱法生产工艺。

3.天然气乙炔合成法天然气乙炔为原料的 Borden 法，不但技术成熟，而且生产的乙炔有利于综合利用，VAc的生产成本较电石乙炔法低 50％～70％，但天然气乙炔法投资和技术难度都较大。

在天然气、煤和电力丰富的地区，天然气乙炔法仍具有生命力。

欧洲及朝鲜等国家以天然气乙炔为主，我国也有套生产装置采用该方法。

4.醇解法制备聚乙烯醇聚乙烯醇是不能直接通过单体聚合得到的，而是由其酯类——聚乙酸乙烯酯醇解或水解来制备。

由于醇解法所生成的PVA精制容易，纯度较高，主产物性能较好，因而工业上多采用醇解法。

聚乙酸乙烯酯的醇解可以在酸性或者碱性条件下进行。

酸性条件下的醇解反应由于痕酸量很难从PVA中除去，而残留的酸可以加速PVA的脱水作用，使产物变黄或不溶于水，因此目前多采用碱性醇解法制备PVA。

碱性条件下的醇解反应有湿法和干法两种，也就是人们常说的高碱法和低碱法。

湿法醇解工艺就是在原料聚醋酸乙烯甲醇溶液中含有1％～2％的水，催化剂碱也配制成水溶液，碱摩尔比大。

高碱法的优点是醇解速度较快，设备生产能力高，缺点是副反应多，生成的醋酸钠多，需要回收设备，聚乙烯醇产品中醋酸钠含量较多，造成聚乙烯醇纯度偏低，灰分偏高，影响产品的内在质量。

法醇解，就是聚醋酸乙烯甲醇溶液含水率小于l％，几乎是在无水的情况下进行醇解，碱摩尔比小。

低碱法的突出优点是，采用低碱摩尔比，氢氧化钠耗量仅为高碱法的十分之一，副反应少，副产醋酸钠也相应较少，缺点是醇解速度慢，聚乙烯醇产品中的醋酸钠因结构致密而不易洗去。

由于低碱醇解法有许多优点，目前已经成为生产聚乙烯醇的主要方法。

四、聚乙烯醇的应用1.纸及纸加工聚乙烯醇对纤维素的粘着力较干酪素优越，成膜性强，成膜强度好。

因此，聚乙烯醇作为纸加工剂的需求量迅速扩大。

随着纸的高级化，造纸设备大型化、高速化，包装方法的合理化等，对于聚乙烯醇的需求越来越大。

主要用在：（1）纸品粘合剂；（2）再湿粘合剂；（3）纸品表面上胶；（4）纸品颜料涂层；（5）造纸（纸品内部上胶）。

2.胶合板，人造板，木材加工业PVA可作热硬化树脂的变性剂，而主要用于胶合板、人造板、木材的粘合剂，如：尿素、甲醛树脂、密胺-甲醛树脂等。

PVA与甲醛树脂或密胺-甲醛树脂混合使用增加浆液粘度，可使硬化时间缩短，并且有固化快，初期粘着力增大，缩短冷却时间等优点。

3.乳化稳定剂PVA用于PVAC乳液制造的主要作用是PVA有很低的表面张力，能够把VAC在水中分散成很细的微粒，同时PVA又是一种很好的保护胶体，使已聚合了的胶体状态颗粒的PVAC稳定地形成水乳液，不会凝聚变质。

使用时应根据要求成品的性质选择PVA型号。

生产低粘度高固含量乳胶，可使用低聚合度PVA配合高醇解度PVA。

4.建筑业PVA作为水泥、灰浆添加剂可有效地增加水泥、灰浆的粘着力、流动性及减缓水泥表面干燥时间，增加涂工适应性，防止水泥布面的龟裂。

适合于墙壁、天花板粉饰及瓷砖的贴合，使用方法简单，效果良好。

PVA还可作成型板粘合剂，如：石膏预制板、吸音板等，不论是有机纤维（蔗、渣、木屑）或无机材料，均可配PVA高效率的粘着力和耐水特性，使其压缩粘合成板材。

PVA在涂料方面也有好的用途。

PVA水溶液在盐酸催化作用下与甲醛缩合而成具有耐水性的PVA缩甲醛高分子化合物，广泛用作建筑物的内外墙涂料，粉饰加工，嵌缝等。

PVA涂料具有良好的耐候性、防水性，遇水不膨胀，不脆化，无毒无味，且价格低廉等优点。

5.PVA薄膜PVA薄膜有许多独特的优点，是一般聚丙烯、聚氯乙烯等无法相比的。

它具有不带静电性、透光性能好、透明度高、光泽好、透氧系数低、皮膜强韧等特性。

6.印刷业含有重络酸盐或肉桂酸酯的PVA膜，经紫外线照射后部分的PVA与重络酸盐结合成不溶性的络盐或与肉桂酸酯发生架桥作用而不溶于水，此种网膜再经热处理使具物理强度后，就可用作网印版印刷。

7.纺织业功能性PVA是目前效率最高的合成上浆剂，在经纱浆料方面的优点是：（1）PVA 皮膜有优异的强韧性、平滑性、耐磨性及对纤维的粘着性等，上浆效果好，可提高细支纱高密度高级纺织品的可织性；（2）PVA对纤维的抱合力大，保护力佳，可减少织造时的断纱次数，提高织造效率；（3）PVA浆液不易腐败变质，长时间加热后粘度不发生变化，因此上浆率控制稳定；（4）使用淀粉浆料的纺织厂湿度需维持在80~85%，而PVA浆料是湿度为70~75%最适合，因此可以改善操作环境，提高工作效率；（5）减少上浆和织造过程中脱浆现象，维护厂房清洁。

8.维纶行业维纶虽然在服装性能方面远不如其它合成纤维，但由于吸湿性好，耐磨；可以代替部分棉花制作床上用品、针织内衣、装饰用布、帆布、工作服、鱼网、窗帘等。

另外，由于维纶具有产业用纤维所要求的性能，如强度高、伸度低、模量大、耐酸碱和耐侯性好，与橡胶的粘合性优良等，因此高强、高膜维纶可用来代替石棉。

五、聚乙烯醇的发展前景目前，全球共有20多个国家和地区生产聚乙烯醇，装置的总生产能力已达1100kt/a，93万吨/年约为93万吨/年。

世界上聚乙烯醇生产能力和产量最大的国家依次是中国、日本、美国和朝鲜，其生产能力占世界聚乙烯醇总生产能力的85％～90％。

在消费结构上，各国的重点有所不同，20世纪90年代以前，美国纺织浆料、粘合剂方面消耗的聚乙烯醇约占总消费量的50％，用于聚合助剂、纸加工和涂料的聚乙烯醇约占22％，其他领域约占28％，但是从90年代中期开始，用于聚合助剂、纸加工和涂料方面的消耗比例有所上升；西欧的聚乙烯醇则主要用于造纸和聚合助剂，其消费量约占聚乙烯醇总消费量的65％，用于纺织浆料和粘合剂方面的消耗比例约占27％，其他领域约占8％；日本重点是维尼纶和粘合剂，消费量约占聚乙烯醇总消费量的50％，用于纸加工、薄膜和纺织浆料方面的消耗量约占总消费量的34％，其它领域约占16％，其中纺织浆料方面的消耗量正在逐年下降。

目前日本的聚乙烯醇出口量最大，北美和西欧则是最大的进口地区。

目前世界涂料和粘合剂消耗聚乙烯醇的量占聚乙烯醇总消费量的60％一70％，是世界聚乙烯醇最主要的消费市场。

根据预测，今后几年世界涂料市场的规模将逐年增长，由此可见，世界聚乙烯醇的消费形势仍十分乐观。

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