聚乙烯醇的合成与降解详解

实验四聚乙烯醇的制备化工系毕啸天2010011811一、实验目的1.了解高分子化学反应的基本原理及特点2.了解聚乙酸乙烯酯醇解反应的原理、特点及影响醇解反应的因素二、实验原理由于“乙烯醇”易异构化为乙醛，不能通过理论单体“乙烯醇”的聚合来制备聚乙烯醇，只能通过聚乙酸乙烯酯的醇解或水解反应来制备，而醇解法制成的PVA精制容易，纯度较高，主产物的性能较好，因此工业上通常采用醇解法。

聚乙酸乙烯酯的醇解可以在酸性或碱性条件下进行。

酸性条件下的醇解反应由于痕量酸很难从PVA中除去，而残留的酸会加速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又有湿法和干法之分，为了尽量避免副反应，但又不使反应速度过慢，本实验中不是采用严格的干法，只是将物料中的含水量控制在5%以下。

聚乙酸乙烯酯的醇解反应激励类似于低分子的醇-酯交换反应。

本实验采用甲醇为醇解剂，氢氧化钠为催化剂，醇解条件较工业上的温和，产物中有副产物乙酸钠。

PVAc醇解主要有湿法和干法两种。

湿法醇解中，氢氧化钠是以水溶液的形式（约350g/L）加入的，VAc-MeOH体系的含水量在1%-2%。

该法的特点是醇解反应速度快，设备生产能力大，但副反应较多，碱催化剂耗量也较多，醇解残液的回收比较复杂。

干法醇解中，碱以甲醇溶液的形式加入。

反应体系中水含量控制在0.1%～0.3%以下。

该方法的最大特点是副反应少。

醇解残液的回收比较简单，但反应速度较慢，物料在醇解机中的停留时间较长。

主反应：**OO Me+MeOH**OH+O n n**OO Me+EtOH**OH+OO n n四、实验仪器磨口三口瓶，普通三口瓶，球冷，抽滤瓶，布氏漏斗，抽滤垫，表面皿，量筒，弹簧搅拌棒，电热套，机械搅拌器。

反应装置图简要表示如下（有很多东西画不出来，凑合一下）：六、实验注意事项1.投料时要将PVAc 剪碎后一次性投入三口瓶中，搅拌时注意不要让PVAc 粘成团。

聚乙烯醇聚乙烯醇(简称PV A)最早由德国的化学家赫尔曼（W.O.Hemnann）和海涅尔(W.Hachnel)于1924年发明的。

1951年我国已经从事PV A的研究和开发工作，20世纪70年代市场上出现了PV A商品。

由于合成技术的不断提高和价格不断下降，它的用途日益广泛，发展速度很快。

聚乙烯醇是通过醋酸乙烯酯聚合制得聚醋酸乙烯酯(PvAC)，然后再醇解或者水解得到的。

由于羟基基团的存在，使PvA有很高的吸水性，是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合物。

聚乙烯醇为一种可溶性树脂，一般用作纺织浆料，粘合剂、建筑等行业。

也可通过改性制成薄膜，用来制作可降解的地膜、保鲜膜等。

聚乙烯醇的最大特点就是可以自然降解，环境友好。

1聚乙烯醇的性质聚乙烯醇一般为白色或微黄色，为絮片状、颗粒状、粉末状固体。

无毒无味，性能介于塑料和橡胶之间。

PV A溶液遇碘液变深蓝色，这种变色受热后消失而冷却又重现。

由于分子链上含有大量的侧基一羟基，具有良好的水溶性，同时还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。

聚乙烯醇的相对密度为(25℃／4℃)1.27～1.31(固体)、1.02(10％溶液)，熔点230℃，玻璃化温度75-85℃，在空气中加热至100℃以上慢慢变色、脆化。

加热至160一170℃脱水醚化，失去溶解性，加热到200℃开始分解。

超过250℃变成含有共轭双键的聚合物。

折射率1．49"-'1．52，热导率0.2w／(m·K)，比热容l～5J／(kg·K)，电阻率(3．1～3．8)×107 Ώ·cm。

解度为97％～98％时这种影响变得十分明显。

1.2PV A水溶液的性质从表1．1可知，当聚乙烯醇的水溶液浓度为1％～5％时，在室温下放置较长时间或长时间加热，其粘度不下降，说明没有解聚现象。

当溶液浓度增高时，粘度也有所升高，长时间静置后可出现凝胶，因为放置后形成了超分子结构。

聚乙烯醇(简称PV A)最早由德国的化学家赫尔曼（W.O.Hemnann）和海涅尔(W.Hachnel)于1924年发明的。

1951年我国已经从事PV A 的研究和开发工作，20世纪70年代市场上出现了PV A商品。

由于合成技术的不断提高和价格不断下降，它的用途日益广泛，发展速度很快。

聚乙烯醇是通过醋酸乙烯酯聚合制得聚醋酸乙烯酯(PvAC)，然后再醇解或者水解得到的。

由于羟基基团的存在，使PvA有很高的吸水性，是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合物。

聚乙烯醇为一种可溶性树脂，一般用作纺织浆料，粘合剂、建筑等行业。

也可通过改性制成薄膜，用来制作可降解的地膜、保鲜膜等。

聚乙烯醇的最大特点就是可以自然降解，环境友好。

1聚乙烯醇的性质聚乙烯醇一般为白色或微黄色，为絮片状、颗粒状、粉末状固体。

无毒无味，性能介于塑料和橡胶之间。

PV A溶液遇碘液变深蓝色，这种变色受热后消失而冷却又重现。

由于分子链上含有大量的侧基一羟基，具有良好的水溶性，同时还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。

聚乙烯醇的相对密度为(25℃／4℃)1.27～1.31(固体)、1.02(10％溶液)，熔点230℃，玻璃化温度75-85℃，在空气中加热至100℃以上慢慢变色、脆化。

加热至160一170℃脱水醚化，失去溶解性，加热到200℃开始分解。

超过250℃变成含有共轭双键的聚合物。

折射率1．49"-'1．52，热导率0.2w／(m·K)，比热容l～5J／(kg·K)，电阻率(3．1～3．8)×107 Ώ·cm。

1.1PV A在水中的溶解性聚乙烯醇溶于水，几乎都是溶解在水中使用，其溶解性很大程度上受聚合度、特别是醇解度的影响。

PV A是一种含有大量羟基的高聚物，而羟基是强亲水性基团，所以它是一种水溶性的高分子化合物。

然而，由于大分子内和分子间存在者较强的氢键，所以阻碍了其水溶性。

实验2-21 聚乙烯醇(PV A)的制备——聚醋酸乙烯(PV AC)的醇解一、 实验目的了解聚醋酸乙烯的醇解反应原理、特点及影响醇解程度的因素。

二、 实验原理在醋酸乙烯的溶液聚合实验中，我们已经说过，聚乙烯醇是不能直接用乙烯醇单体聚合而得。

工业上应用的聚乙烯醇是通过聚醋酸乙烯醇解(或水解)这个聚合物的化学反应而得到的。

由于醇解法制得的PV A 容易精制、纯度较高、产品性能较好，因而目前工业上多采用醇解法。

本实验采用以甲醇为醇解剂，NaOH 为催化剂的体系进行醇解反应。

为了使实验更适合教学需要，醇解条件比工业上要来的缓和。

PV AC 和NaOH-CH 3OH 溶液中的醇解反应，主要按下列反应进行在主反应中，NaOH 仅起催化剂的作用，但NaOH 还可以参加以下两个副反应：这两个副反应在含水量较大情况下，就会显著地进行。

它们消耗了大量的NaOH ，从而降低了对主反应的催化效能，使醇解反应进行不完全，影响PV A 的着色，降低了产品质量。

因而为了尽量避免这种副反应，对物料中的含水量应有严格的要求，一般控制在5%以下。

从反应方程式中可以看出，醇解反应实际上是甲醇与PVAC 进行的酯交换反应。

这种使高聚物结构发生改变的化学反应，在高分子化学中叫做高分子化学反应。

PV AC 的醇解反应(又称酯交换反应)的机理和低分子酯与醇之间的交换反应很相似。

在PV AC 醇解反应中，由于生成的PV A 不溶于甲醇中，所以呈紫状物析出。

用作纤维的PV A ，残留醋酸根含量控制在≤0.2%，(醇解度为99.8%)。

为了满足这个要求，就要选择合适的工艺条件，主要是：1.甲醇的用量甲醇的用量即PV AC 的浓度对醇解反应影响很大。

实践证明，其它条件不变时，醇解度随聚合物[ CH 2-CH ]n + nCH 3OH OCOCH 3 NaOH[CH 2-CH ]n + nCH 3COOCH 3OHCH 3COOCH 3 + NaOH CH 3COONa + CH 3OH[CH 2-CH ]n + nNaOH [CH 2-CH ]n + nCH 3COONa OCOCH 3 OHCH 3OH + NaOH CH 3-O Na + H 2O~~~CH 2-CH~~~ + CH 3ONaOCH 3~~~CH 2-CH~~~OCH 3-COCH 3O NaH 2O~~~CH 2-CH~~~ + CH 3COOCH 3 + Na + OHOH浓度的提高而降低，但若聚合物浓度太低，则溶剂用量大，溶剂的损失和回收工作量大，所以工业生产上选择聚合物浓度为22%。

聚乙烯醇薄膜醇解度
聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA）是一种无色、无味、无毒的合成树脂，具有良好的溶解性和胶凝性。

它在水中具有很高的溶解度，溶解度随温度的升高而增加。

一般来说，PVA在水中的溶解度可以达到100g/100mL。

PVA在非极性溶剂（如醚、酮、酯等）中的溶解度较差，而在可以与醇基发生氢键作用的溶剂（如醇类）中溶解性较好。

但是，一旦PVA中含有较高的度聚物（即聚合度较高），其溶解度就会降低。

当PVA溶液中聚合度较低时，其颗粒较小、链段较短，易溶于水中，形成透明的溶液。

而当PVA溶液中聚合度较高时，其颗粒较大、链段较长，不易溶于水中，形成白色浑浊的胶体分散体系。

这种现象可以通过控制聚合度和浓度来调节。

总的来说，PVA在水中的溶解度很高，但在非极性溶剂中的溶解度较差，而在与醇基发生氢键的溶剂中具有良好的溶解性。

溶解度还会受到PVA的聚合度和浓度的影响。

聚乙烯醇的简介聚乙烯醇（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。

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。

聚乙烯醇的合成方法乙烯直接合成法石油裂解乙烯直接合成法，由日本可乐丽公司（原仓敷人造丝公司）首次开发成功并用于工业化生产。

目前，国际上生产PVA的工艺路线以乙烯法占主导地位，其数量占总生产能力的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：乙烯的获得及醋酸乙烯（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。

天然气裂解乙炔直接合成法乙炔合成法依其原料的来源不同可分为电石乙炔合成法和天然气裂解乙炔合成法。

电石乙炔合成法电石乙炔合成法，最早实现工业化生产。

电石乙炔法工艺特点：操作比较简单、产率高、副产物易于分离，因而国内至今仍有10家工厂沿用此法生产，且大部分应用高碱法生产。

但由于此种工艺路线产品能耗高、质量低、成本高，生产过程产生的杂质污染环境亦较为严重，成本高于其他二法生产的PVA 800～1 000元/t，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70年代已全部用低碱法生产工艺。

天然气裂解乙炔乙炔直接合成法在天然气、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法为主，中国有一套生产装置用此法。

聚乙烯醇生产工艺流程引言聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，简称PVA）是一种重要的合成树脂，具有良好的可塑性、强度和耐热性，广泛应用于纺织、纸浆、造纸、涂料、粘合剂等领域。

本文将介绍聚乙烯醇的生产工艺流程。

原料准备聚乙烯醇的生产需要以下主要原料： 1. 乙烯：作为聚乙烯醇的基础单体，乙烯主要通过乙烯裂解或煤化工生产得到。

2. 氧化剂：常用的氧化剂为空气中的氧气，也可以采用过氧化氢等其他氧化剂。

3. 酸催化剂：常用的酸催化剂有硫酸、磷酸等，用于聚合反应的催化。

4. 碱：用于溶解和中和酸催化剂。

5. 溶剂：常用的溶剂有水、乙醇等。

生产工艺流程聚乙烯醇的生产工艺主要包括以下几个步骤：1. 缩合反应将乙烯溶解在溶剂中，加入酸催化剂，在适当的温度和压力条件下进行缩合反应。

缩合反应是聚乙烯醇生产的关键步骤，通过酸催化剂的作用，乙烯分子间发生酸催化的加成反应，生成聚乙烯醇。

反应温度和压力的控制非常重要，过高的温度或压力会导致副反应的发生，影响聚乙烯醇的产率和质量。

2. 氧化反应经过缩合反应得到的聚乙烯醇还需要经过氧化反应进行后续处理。

将聚乙烯醇溶解在水中，加入氧化剂，在适当的温度和pH条件下进行氧化反应。

氧化反应是将聚乙烯醇中的杂质（如残余的酸催化剂、未缩合的乙烯等）去除的关键步骤，在反应中，氧化剂对聚乙烯醇中的杂质进行氧化，从而得到纯净的聚乙烯醇。

3. 脱水反应经过氧化反应得到的聚乙烯醇水溶液需要进一步进行脱水处理，将水分去除，得到固态的聚乙烯醇。

脱水反应主要使用蒸汽蒸馏等方法，将聚乙烯醇溶液中的水分蒸发掉，同时控制温度和压力，避免聚乙烯醇的降解和失去分子结构。

4. 干燥和粉碎脱水处理后得到的固态聚乙烯醇需要进行干燥和粉碎处理，控制湿度和粒径，得到符合要求的聚乙烯醇产品。

干燥过程主要采用热风干燥或真空干燥等方法，使聚乙烯醇达到所需的水分含量。

粉碎过程主要采用机械磨碎或气力磨碎等方法，将固态聚乙烯醇粉碎为适当的颗粒大小。

聚乙烯醇合成类型概述及解释说明1. 引言1.1 概述聚乙烯醇是一种重要的合成纤维原料和高分子聚合物，具有良好的溶解性、可拉伸性和生物相容性等特点，在医药、纺织、涂料等领域得到广泛应用。

对于聚乙烯醇的合成类型进行全面概述，并深入解释说明各种合成类型及其特点，对于进一步推动该领域的研究和发展具有重要意义。

1.2 文章结构本文主要分为六个部分，首先进行引言部分的概述；接着介绍聚乙烯醇合成类型的相关知识，包括醇法合成、缩聚反应合成以及改性反应合成三种主要类型；然后对每一种合成类型进行详细的解释说明，包括反应机理介绍、催化剂选择和配比调整要点以及工艺条件控制要点；最后通过总结各种聚乙烯醇合成类型的特点，展望未来发展方向和应用前景。

1.3 目的本文旨在全面介绍聚乙烯醇的合成方式及其特点，为读者提供深入了解聚乙烯醇合成的知识和方法。

通过对醇法合成、缩聚反应合成以及改性反应合成三个主要类型的详细解释说明，读者可以获得清晰的理解和指导，从而促进相关技术在实际应用中的发展与推广。

（以上内容为引言部分示例，仅供参考）2. 聚乙烯醇合成类型聚乙烯醇是一种重要的高分子化合物，具有广泛的应用领域。

在工业生产中，聚乙烯醇可以通过不同的合成方法获得。

本节将介绍三种常见的聚乙烯醇合成类型，包括醇法合成、缩聚反应合成和改性反应合成。

2.1 醇法合成聚乙烯醇醇法是一种传统的聚乙烯醇合成方法。

该方法通过在适当催化剂作用下，以环境温度或较低温度条件下加氢水解单体来完成。

此过程中，首先采用适当的溶剂将单体溶解，然后加入催化剂，并在搅拌条件下进行氢添加和水解反应。

最终产生具有一定平均分子量的聚乙烯醇。

这种方法简便、可控性好，在实际生产中广泛应用。

2.2 缩聚反应合成聚乙烯醇缩聚反应是另一种常见的制备高分子量聚乙烯醇的方法。

与醇法不同的是，缩聚反应是通过发生醛缩或酯化反应来合成聚乙烯醇。

在这种方法中，需要使用原料中含有具有较长碳链的醛类或酸类化合物。