高分子科学讲述.docx

《高分子科学概论》课程论文 题目：聚乙烯醇的制备及其应用 姓名：刘一思 学号班级：应用化学一班  聚乙烯醇的制备及其应用 【摘要】聚乙烯醇(PVA)为白色片状体或絮状体，无毒无味，具有良好的力学性能和可调节的表面活性，是一种广泛应用于纺织、建筑、包装、高分子化工等行业的可溶性高分子聚合物。本文介绍了聚乙烯醇（PVA）的性质和特点，重点介绍了PVA的生产制备方法以及其在各领域的应用情况，同时介绍了其单体乙烯醇的性质。分析了我国聚乙烯醇的生产消费现状及发展前景。根据存在的问题，提出了今后的发展建议。 【关键词】 聚乙烯醇、制备、应用 【正文】聚乙烯醇是一种典型的水溶性结晶高分子聚合物，具有优良的力学性能和表面活性，简称PVA，国外也称PVOH。具有多元醇的典型化学性质，能进行酯、醚化及缩醛化等反应，有较好的化学稳定性、良好的绝缘性成膜性及气体阻隔性。除此之外，PVA还具有水溶性、水溶液的贮存稳定性、黏结性、界面化学性质、抗溶剂性热稳定性等独特的性能。因聚合度和醇解度不同，PVA品种牌号很多，工业产品规格达80余种。目前市场上PVA的主流产品是中等聚合度、高醇解度产品。其中以17999-2299为主，占市场总需求的80%，低醇解度和高黏产品约占20%，PVA广泛应用于涂料、黏合剂、纺织浆料、纸张处理剂、化学纤维、乳化剂、分散剂、薄膜、医疗材料和建筑汽车改性材料。应用领域涉及纺织、食品、医药、建筑、木材加工[1]、造纸印刷、农业以及冶金等行业。 一、聚乙烯醇的性质 1924年，德国化学家WO。Hermann和WW。Haehel在实验室将碱液加入到聚醋酸乙烯酯(PVAc)的甲醇溶液中醇解得到聚乙烯醇(PVA)，世界上第一种制造聚乙烯醇的方法由此诞生[5]。聚乙烯醇(PVA)是一种无色塑胶，通常由聚乙烯酯(通常为聚乙酸乙烯酯)受酸或碱水解作用而得。完全水解的聚乙烯醇，仍含约5%剩余乙酸基在内。聚乙烯醉的物理性质、抗水性以及与韧化剂的混合性等与其水解程度有关，即与其在最终制品中的乙酸基与氢氧基之比例有关。聚乙烯醇对于有机溶剂及气体皆为不透性，亦不能与之混和。除多元醇类、氨醇类以外，对能与水混合的多数溶剂皆能抗耐。完全水解的聚乙烯酯能溶于热水。水解程度愈低，对水的抗力愈大，加入各种添加物亦能增加其抗水性。聚合物粘度(即分子量)可通过调节其最初所用聚乙烯乙酸醋的粘度进行控制。 1、聚乙烯醇的性状: 干燥无塑性的聚乙烯酯为白色、奶色粉末或颗粒。有良好的耐磨性，粘结力极强，耐油及化学药品，能溶于水，不溶于石油溶剂。商品聚乙烯醇因存在各种乙酸基残留物，故有不同的粘度和特性。 2、聚乙烯醇的常用数据: 抗拉扯强度高；耐油脂、有机溶剂；耐日光性优良；中度燃烧性。 比重 折光率 闪点 抗张强度 伸长率 1。27~1。31 1。49~1。53 200℃ 53。779~55。158MPa 180~250% 3聚乙烯醇的毒性: 根据江苏省石油化学工业厅科技情报中心站编的《江苏省化工产品手册》(精细化工部分，下册)介绍：聚乙烯醇水玻璃内墙涂料无臭、无毒；聚乙烯醇外墙涂料无毒、无味；聚乙烯醇缩甲醛胶为无毒、无味、水溶性胶体，掺入水泥可增强粘结力；水溶性聚乙烯醇缩甲醛涂料无毒、耐水。 二、聚乙烯醇的制备方法及工艺条件 聚乙烯醇是不能直接通过乙烯醇单体聚合而得到的高聚物，因为乙烯醇单体非常不稳定不能单独存在，它在常态下自发地进行分子间重排转化成乙醛，所以不能采用乙烯醇单体直接聚合的方法来制备聚乙烯醇，通常是先将醋酸乙烯醇聚合得到聚醋酸乙烯酯，然后将聚醋酸乙烯醇解以制得聚乙烯醇。其反应方程式如式1-1、1-2所示[5]。 醋酸乙烯酯聚合反应： 具体的制备步骤为：在1000mL双层玻璃反应釜中加入一定配比的醋酸乙烯酯/甲醇溶液，升温至回流时加入偶氮二异丁腈/甲醇溶液反应一段时间后加入阻聚剂吩噻嗪终止反应，取少量反应液用于转化率的测定用氮气吹出残留的醋酸乙烯酯单体，然后补加一定量的甲醇，搅拌使其混合均匀并等分为2份。将1份聚醋酸乙烯酯/甲醇溶液倒入精密捏合机中，升温至一定温度，加入NaOH/甲醇溶液进行醇解反应恒温反应至体系中发生相变，继续反应一段时间后加入醋酸/乙酸甲酯溶液终止反应将悬浮混合物加入离心机中离心分离，除去其中的溶剂及其他杂质，干燥后得PVA产品通过调整NaOH/甲醇溶液的加入量和相变时间，可以制备出不同醇解度的PVA产品PVA合成工艺流程见图1[8]。 图1 目前，我国聚乙烯醇的生产主要有两种方法：一种是以乙烯为原料制醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇；另外一种是以乙炔（分为电石乙炔和天然气乙炔）为原料制备醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇[6]。 1、乙炔合成法 乙炔合成法是目前我国聚乙烯醇生产的主要方法，依其原料的来源不同，又可分为电