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醋酸乙烯聚合反应的影响因素及控制

聚乙烯醇内在产品质量的提高以及多品种的调节都离不开聚合反应过程控

制。本文论述了影响聚乙烯醇聚合过程的各种因素，对于确定醋酸乙烯聚合条件、

确保聚乙烯醇产品内在品质具有重要的指导意义。

标签：聚乙烯醇；醋酸乙烯；聚醋酸乙烯；偶氮二异丁腈；聚合率；聚合度

聚乙烯醇是一种十分独特的高分子聚合物，具有许多优良性质。被广泛地应

用于涂料、粘合剂、表面活性剂、造纸、维纶纤维生产等领域。

聚乙烯醇传统生产工艺为：精醋酸乙烯（VAC）以甲醇（MeOH）作溶剂、

偶氮二异丁腈（BIAN）作引发剂，聚合生成聚醋酸乙烯（PVAC），然后除去未

反应的醋酸乙烯单体，聚醋酸乙烯甲醇溶液在碱（NaOH）催化作用下反应生成

聚乙烯醇（PVA）。聚乙烯醇内在产品质量的提高、多品种的调节等都离不开聚

合反应过程控制。影响醋酸乙烯聚合的因素包括引发剂用量、甲醇配比、停留时

间等，通过探讨影响聚合反应的各种因素及相应的控制方式，来确定醋酸乙烯聚

合条件，对于实际生产具有非常重要的指导意义。

1偶氮二异丁腈引发剂用量

在相同反应温度（60℃）、相同VAC单体含量（85%）的情况下，引发剂浓

度分别为0.025%、0.1%，得到相关数据如下：

由上表可以看出，引发剂对聚合速度影响显著，用量越大，诱导期越短，引

发剂分解速度越快，聚合反应速度越快，聚合率升高，聚合度下降。但大生产表

明引发剂用量对聚合度影响不大。

在20℃，搅拌时间为两小时，得到相关数据，绘制出AIBN引发剂配制浓

度与其在甲醇中的溶解度配制浓度关系图如下：

从上图可以看出，低于2%时偶氮二异丁腈引发剂可以全部溶解。在温度变

化不大的情况下，偶氮二异丁腈在甲醇中的溶解度，相差不大。一般情况下工业

化生产中，为了避免配制的偶氮二异丁腈溶液中甲醇不溶物增加，堵塞精密仪表，

根据所生产实际情况，配制浓度控制在0.5--1.50.02%±之间。

2聚合甲醇配比

甲醇对聚合度影响显著，属于链转移剂，在聚合反应过程中，通常说的聚合

度，指的是聚醋酸乙烯的平均聚合度，聚醋酸乙烯的平均聚合度与经过皂化反应

后的聚乙烯醇（PVA）的產品聚合度是有区别的，一般情况下，聚醋酸乙烯的平

均聚合度要大于皂化反应后的聚乙烯醇（PVA）聚合度。甲醇配比增加，即聚合

液中甲醇浓度增加，甲醇量增大，聚合度下降，配比太低时，不仅使聚合度太高，

也使聚合液粘度增高，物料输送困难。例如：生产聚合度为1750±50的聚乙烯醇

产品，聚合甲醇配比一般控制在15—20%左右。同时，甲醇是链转移剂，配比变

化1%，则聚合度变化60—100。在聚合率为50%时，甲醇配比与聚合度的关系

如图所示：

在不同聚合率情况下，聚合速度为0.4%，聚合度与甲醇配比之间的关系图

如下：

3聚合停留时间

物料在聚合釜内需要停留一定时间，才能反应生成具有一定平均聚合度和聚

合率的聚醋酸乙烯，醋酸乙烯在聚合釜内停留时间的长短主要影响聚合率、聚合

度及聚合度分布。聚合停留时间缩短，聚合率、聚合度都要下降，聚合度分布曲

线变坏，但停留时间过长，相对降低了设备能力，副反应增加乙醛量增多，易进

行歧化，由线装大分子结构变成网状大分子，最终会影响产品质量和产量。总之，

在保证产品质量的情况下，停留时间可适当缩短，可提高设备生产能力。聚合时

间一般不超过六小时。

下面我们以固定聚合釜液位，甲醇配比18%，一釜聚合率25%，聚合率60%，

聚合一、二釜一样大，聚合釜直径2.7M，框式搅拌，搅拌框为0.46M直径的圆

柱体，聚合釜高为6M，液位3M为例，停留时间与聚合一、二釜PVAC产量之

间的理论关系图如下：

从上图可以看出，在聚合釜液位、甲醇配比、一、二釜聚合率分别固定的情

况下，停留时间越短PVAC的产量越高，相应的引发剂偶氮二异丁腈的加入量要

增加。在停留时间为2-3小时内的产量曲线较为稳定合理，停留时间在1-2小时

内产量变化非常大，说明反应速度快，反应剧烈不易控制，三小时以后，设备生

产能力、利用率较低，因此在工业化生产中建议聚合一、二釜停留时间一般控制

在2-3小时内，生产安全、过程可控、产出经济合理。

4反应温度

反应温度是控制醋酸乙烯单体聚合反应的重要条件之一，聚合温度高，偶氮

二异丁