聚乙烯醇概论.doc

聚乙烯醇研究进展及应用聚乙烯醇研究进展及应用【摘要】聚乙烯醇（PVA）作为一种高吸水性高分子材料，能很好地保水，充分的利用水分，且聚乙烯醇在其他方面也有许多的应用，本文介绍聚乙烯醇的制备、特点及其在胶粘剂、涂料、表面活性剂的方面的应用并对其发展方向予以展望。【关键词】 聚乙烯醇 高吸水性 应用【Abstract】: Polyvinyl alcohol (PVA) as a super absorbent polymer material, good defenses of water, full utilization of water and polyvinyl alcohol has many applications in other areas, this article describes the preparation of polyvinyl alcohol, characteristics andapplications in adhesives, coatings, surface active agents and its direction of development to be Outlook.【Keywords】：Polyvinyl alcohol High water absorption Application1 聚乙烯醇介绍1.1基本概念聚乙烯醇树脂是以乙烯法生产的醋酸乙烯为原料，经溶液聚合、无水低碱醇解而得。工艺具有物耗低、能耗低、污染小的特点，是一种环保型产品，聚乙烯醇主要有完主醇解型和部分醇解型两大类。聚乙烯醇，是一种有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。 1.2 吸水原理 高吸水性塑料的工作原理,一般认为主要是依赖高分子链中的交联结构。聚乙烯醇交联体在吸水前呈紧密的固体状态,其高分子长链相互缠绕卷曲,链与链间形成立体网络状的交联结构.遇水后,交联体中的某些基团便游离出网络之外,剩下带电的基团相互排斥,将高分子链充分扩展, 如同打开一个大网袋,立体网络扩大许多倍,其中饱含吸入的水。这样的吸收能力比一般的吸水材料，如脱脂棉、硅胶、活性炭等的吸水能力、保水能力强许多倍。高吸水性材料能吸收自身重量的百倍甚至千倍。 2 聚乙烯醇的制备聚乙烯醇是由醋酸乙烯经聚合醇解而制成，通常有两种原料路线。一种是以乙烯为原料，制成醋酸乙烯，宅值得聚乙烯醇；另一种是以乙炔为原料制备醋酸乙烯，再制备得聚乙烯醇。目前国外主要采用乙烯为原料制备聚乙烯醇。我国聚乙烯醇生产主要采用电石乙炔法，该方法虽然技术成熟，投资少，催化剂易得，比较符合我国的国情，因此在一定时期内仍具有一定的成本优势。但该方法污染较为严重，发展前景不是十分乐观。因此从长远可持续发展的角度，应该适当发展天然气乙炔法和乙烯法，以逐步实现多种生产工艺共存的局面，提高产品质量，降低成本，增强市场竞争力。当前，聚乙烯醇生产技术的进展主要表现在聚合工艺、醇解技术、改性技术以及新产品开发的方面。在工业上，聚乙烯醇多是由聚乙（醋）酸乙烯酯在碱性催化剂或酸性催化剂存在下水解而得。应用最广的是在无水甲醇或乙醇中的醇解法（再酯化）。常用的是聚醋酸乙烯酯的甲醇再酯化法。3聚乙烯醇的分类及应用2010年，我国聚乙烯醇的消费结构为：聚合助剂对聚乙烯醇的需求量约占总消费量的36.2%，织物浆料约占19.8%，建筑涂料约占14.5%，维纶纤维约占12.1%，造纸浆料和涂层约占8.4%，粘合剂约占6.1%，其他方面约占2.9%。由于PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性，因此除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。因为聚乙烯醇分成好几个种类且各自用途有所不同，下面对其做一个小分类。3.1用于维尼纶原料 聚乙烯醇经过溶解、纺丝，然后经缩醛化处理可制得维尼纶纤维，它可与棉、毛、粘胶纤维等混纺制得维尼纶纺织品，广泛用于衣物、蓬布、帘子线、鱼网绳索等。一般地，选平均聚合度为175050即PVA17-99作为纺丝原料为好. 3.2用于经纱浆料 （1）以聚乙烯醇为主调制的浆料，对棉、麻、涤纶、维纶粘胶纤维具有良好的粘着性、成膜后光洁滑爽，既坚固又耐磨，促进经纱的适织性，减少织造过程中因经纱摩擦、弯曲。拉伸等激烈运动造成经纱断裂，降低布机断头率。而且织出的布手感挺括。光滑细腻，布面不粗糙。 （2）聚乙烯醇是水溶性高分子化合物，调浆、上浆、退浆均很方便。 （3）一般选平均聚合度偏低的聚乙烯醇（如PVA15-99、16-99、17-99）作浆料好。 3.3用于粘合剂 （1）聚乙烯醇的水溶液对含有纤维素的材料（如纸、布、木材等）的粘着力极强，具有安全无毒的优点，可用于纸板叠层，瓦楞纸板的粘合和办公用胶水等。包装重物如水泥、化肥、粮食等用的牛皮纸袋也用PVA作粘合剂。 （2）用聚乙烯醇改性的脲醛树脂和酚醛树脂可用作层板和人造板的粘合剂。 （3）聚乙烯醇水溶液（通过添加适当填料、助剂）还广泛用于制备印刷装订、纸管、纸箱等纸品连接所需的粘合剂。 （4）聚乙烯醇在酸催化作用下，与甲醛、丁醛、乙二醛或其他醛类缩合，可以生成具有更强耐水性、粘接力、机械强度的聚乙烯醇缩醛物（如PVAF、PVB）广泛运用于建筑施工、涂料、粘合剂、安全玻璃夹层等领域。随PVA聚合度增高，缩醛物粘度增大。（5）聚乙烯醇是醋酸乙烯均聚或与其它单体共聚生产乳液(白胶)的优良保护胶体和分散剂，在白胶生产中至关重要。一般随聚乙烯醇聚合度增高，生产的乳液粘度增大。部分醇解型聚乙烯醇（17-88）与完全醇解型聚乙烯醇（如17-99、19-99等）多搭配使用，使用部分醇解型聚乙烯醇可增加乳液稳定性，使用完全醇解型聚乙烯醇可增加乳液耐水性。 3.4用于造纸加工 (1)聚乙烯醇在造纸工业中可用作纸张表面施胶剂，具有成膜性好，皮膜强度高的特点，可以提高纸张的印刷适应性、平滑性、耐摩擦性、耐折度、耐油性和耐化学药品性。选平均聚合度为175050的PVA作纸张表面施胶剂好。 (2)颜料加工剂：可以提高涂布纸的白度及光泽度，印刷光泽好，色泽鲜明，改善纸质。选平均聚合度偏高的聚乙烯醇为好。 (3)作纸张的内施胶剂：造纸时加入粉状聚乙烯醇与纸浆一起打浆、抄纸，这样制得的纸张强度高。选平均聚合度偏高的聚乙烯醇为好。 3.5用于医学方面由改性 PVA 与变性淀粉共混构成的互穿网络结构高分子塑料合金，可 生物降解。常制得适用于包装食品的薄膜、农用水溶性薄膜、容器及一次 性消费用品等，其废弃物在潮湿的土壤中即可被微生物吞噬，降解为二氧 化碳和水，对环境无污染，有利于环保和实现绿色消费，因此制得的产品 属于环境友好产品，具有良好的应用前景。PVA 薄膜已列入我国塑料包装 材料“十五大”发展规划中。 在医疗中的应用 PVA 水凝胶由于具有与人体自然组织相近的含水量、弹性模量、低摩 擦系数及较高的机械强度、丰富的孔漏网络结构、良好的生物相容性等特点，在生物医学领域有着广泛的应用。可用于制造人工软骨、人工角膜、 人工玻璃体等。聚乙烯酵水凝胶在眼科方面用途很广泛，可用于制造软性 接触眼镜。由于其具有水溶性，又可制成药物缓释胶囊。 在 PVA 大分子上引入聚丙烯酸钠侧链而成的新型医用非纤维海绵，称为离子化聚乙烯醇海绵 ，它的生物相容性良好且化学性能稳定，具有优良 的亲水、吸液和吸血的性能。iPVA 海绵可以在严格要求无纤维脱落的微 外科、眼科手术等医疗操作中有效利用，尤在白内障人工晶体置换手术中 发挥重要作用。 其他应用其它 PVA 还用作土壤改良剂、灰浆作业的添加剂，蓄冷剂，吸附剂，表面 活性剂等。此外，用 PVA 单体还可以开发许多新产品、新用途。3.6聚乙烯醇薄膜以本品制造的薄膜，透明度好，抗拉、抗裂强度大，透湿性、隔气性好，耐油、耐有机药品，不带静电，因而适用于纺织品的包装。另外可与聚乙烯、聚丙烯复合。4聚乙烯醇的消费现状及发展前景 消费现状及发展前景近年来，世界聚乙烯醇的消费量稳步增长，2005年总需求量约为90.0万吨，2009增加到约105.39万吨，其中北美地区的消费量为13.5万吨/年，约占世界消费量的12.81%；西欧地区的消费量为14.0万吨/年，约占世界总消费量的13.28%；中南美地区的消费量为1.45万吨/年，约占总消费量的1.37%；中东欧地区的消费量为1.27万吨/年，约占总消费量的1.21%；非洲地区的消费量为0.55万吨/年，约占世界总消费量的0.52%；中东地区的消费量为1.38万吨/年，约占总消费量的1.31 %；亚太地区的消费量为73.24万吨/年，约占总消费量的69.49%。预计2009-2014年，世界聚乙烯醇的消费量将以年均约3.95%的速度增长，到2014年总消费量将达到约127.9万吨。世界聚乙烯醇主要用于生产聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、粘合剂、织物浆料、造纸浆料和涂层、维尼龙纤维以及聚合物助剂等，其中用于生产PVB的消费量约占总消费量的12.5%，粘合剂占12.7%，织物浆料占17.5%，造纸浆料和涂层占10.8%，维尼龙纤维占11.0%，聚合物助剂占23.0%，其他方面占12.5%。世界各主要国家和地区聚乙烯醇的消费结构各不相同，美国聚乙烯醇主要用于生产PVB、粘合剂和纺织浆料，分别约占总消费量的33.61%、21.31%和19.67%；西欧聚乙烯醇主要用于生产PVB、聚合助剂以及造纸浆料和涂层，分别约占总消费量的30.00%、22.14%18.57%；日本聚乙烯醇主要用于生产PVA纤维、粘合剂以及造纸浆料和涂层，分别约占总消费量的38.98%、17.80%和16.95%。随着我国经济的发展，高支高密高档纺织品内需与出口增加，高档造纸业、石油开采业发展速度加快，汽车工业更是蓬勃发展，汽车、建筑用安全玻璃需求快速上升，这些行业对聚乙烯醇新产品的开发提供了广阔的发展空间。预计到2015年，我国对聚乙烯醇的总需求量将达到约58.0-60.0万吨，而届时的生产能力将超过100.0万吨，产能过剩，市场竞争将更加激烈。5结束语 聚乙烯醇作为一种水溶性高分子材料，其拥有许多优异的性能，性能介于塑料和橡胶之间。经过多年的发展，我国聚乙烯醇的生产基本上能够满足国内实际需求。 生产工艺技术正在向低碱醇解方向发展但是， 目前我国生产的聚乙烯醇品种仍然 比较单一大多数为普通粘度和醇解度的常规产品，主要用于建筑胶粘剂、低档 纺织浆料等领域，中、低聚合度和高聚合度的产品极少，低醇解度(小于 80(摩 尔比)及嵌段品种等高精细化和特种产品很少，主要依靠进口来解决。 随着川维、皖维等厂正在进行或者计划进行新一轮的聚乙烯醇扩产工 程我国聚乙烯醇的生产能力将大大增加届时的生产能力将出现过剩各个企业 应在考虑提高聚乙烯醇产能力的同时重点考虑如何自身增加聚乙烯醇分流消化 能力在做大做强聚乙烯醇产业链上多下功夫 我国聚乙烯醇生产原料主要采用电石乙炔 虽然具有许多优点 目前，合我国目前的资源利用情况，原油价格走高也是必然的趋势，电石乙炔路线在一 定时期内仍将保持一定的成本优势。但从长远、可持续发展的角度看，还是应该 在恰当的时机适当发展天然气乙炔路线和乙烯路线逐步实现多种生产工艺共存。目前，我国聚乙烯醇及其下游产品的出口已有进一步扩大的趋势在扩大 聚乙烯醇的生产规模和开发生产高精细化、 特种产品聚乙烯醇品种的项目势在必 行 建议产业界提前筹谋应对可能发生的产能过剩。除了积极开拓新的应用 领域外还应该充分利用我国聚乙烯醇产品价格相对比