聚乙烯醇的合成与降解剖析.ppt

聚乙烯醇的合成与降解 化学1203 厉剑 基本介绍 分子式：[C2H4O]n 聚乙烯醇（简称PVA）外观为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间，它的用途可分为纤维和非纤维两大用途。聚乙烯醇具有较佳的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、胶体保护性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性等，在纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、 印刷、 农业以及冶金等行业具有广泛的应用前景，开发利用前景广阔。 基本特性 【溶解性】PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律，对PVA溶解性的影响，醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的，即：亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。 　成膜性PVA易成膜，其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。　粘接性PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力。一般情况，聚合度、醇解度越高，粘接强度越强。 【热稳定性】PVA粉末加热到100℃左右时，外观逐渐发生变化。部分醇解的PVA在190℃左右开始熔化，200℃时发生分解。完全醇解的PVA在230℃左右才开始熔化，240℃时分解。热裂解实验表明：聚合度越低，重量减少越快；醇解度越高，分解时间越短。 生产工艺与现状 PVA 最 早 是 由 德 国 化 学 家 W.O.Herrmann 和W.W.Hachnel 博士于 1924 年发现的, 由于它能进行典型的多元醇的化学反应及通过不溶处理, 使其变性而具有不同的功能作用, 从而产生一系列的合成材料, 广泛地应用于工农业生产和医用等方面。1926 年 PVA 实现了工业化生产, 20 世纪 50 年代实现大规模工业化生产。 PVA 是由醋酸乙烯( VAc) 经聚合醇解而制成,生产 PVA 通常有两种原料路线: 一种是以乙烯为原料, 制醋酸乙烯, 再制得 PVA; 一种是以乙炔( 分为电石乙炔和天然气乙炔) 为原料制备醋酸乙烯, 再制得 PVA。日本、 美国等国外生产商大多采用石油乙烯法, 中国则多采用电石乙炔法, 三种生产方法各有优缺点, 其工艺方法及特点比较见表 1[1]。 2 电石乙炔法生产pva 2.2 工艺流程及说明 以电石为原料, 生产 PVA 的工艺流程见图 1( 本文略) 。 以电石为原料, 在乙炔发生器中与水反应生成乙炔; 乙炔再与醋酸合成反应, 生成的反应液经过精馏得到醋酸乙烯 ( VAc) ; VAc 在引发剂的作用下聚合生成聚醋酸乙烯 ( PVAc) ; PVAc 再醇解得到最终产品 PVA。 电石乙炔法技术成熟, 投资少, 催化剂易得, 但电石污染严重, 是制约其工业生产的重要因素。随着我国科学技术的进步和发展, 对电石乙炔法带来的环境污染已经得到了很好的治理。 聚乙烯醇的生物降解 P v A 在 2 0 世 纪 4 0 年代 就 开 始作 为 纺 织 浆 料应用 于纺织工 业 , 它具有优 异 的浆膜 性 能和 良好 的粘附性 能 , 在 各类 高 分 子合 成 浆料 中 占主 要地 位 。P V A 一 般都是 在碱性 条件下 用氧化 剂退 浆 , 由于 聚乙 烯 醇为高分 子 聚合 物 , 用 一般 的方 法很 难进 行 降解 , 而 且退浆 废 液 中的 P V A 难 以 被 一般 的微 生 物分解 , 会 对环境 造成一 定 的污染 。 聚 乙 烯 醉 (P V A )是 较 少 的 可 溶 于 水 并被 生 物 降 解 的 乙 烯 聚 合 物 之 一 。 研 究表 明 , 在 受P V A 污 染 的 自然 环 境 中存在 着 能 降解 P V A 的 微 生 物 , 并从 中提 取 出 了 P V A 降解 酶 。 国内PVA生物酶研究 通过参照Finley法测定PVA的原理，PVA和碘的作用，王银善等建立一种快速筛选PVA降解菌的简便方法，他们从中培养分离SBI菌落，此菌落对聚乙烯醇有很好的降解效果。同时研究表明，PVA的分子量，结晶度对生物降解性具有决定性作用，通过等离子里作用或者氧化处理，可以在PVA分子上引入一系列的集团，从而提高PVA的生物降解性和降解速率。在自然界样品中分离得到的能降解聚乙烯醇的细菌，通过正交试验，对原生质体的融合条件进行优化得到能够高效降解聚乙烯醇的菌株。 国外PVA生物降解研究? 相比于国内，国外的科学家对PVA的生物降解同样进行了深入的研究，从一种假单胞菌的培养液中提取的PVA