聚乙烯醇
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聚乙烯醇是什么聚乙烯醇是一种重要的合成聚合物,具有广泛的应用领域。
它常常被用作工业生产中的添加剂和材料,具有良好的物理性质和化学稳定性。
本文将介绍聚乙烯醇的定义、结构、性质以及在不同领域的应用。
一、聚乙烯醇的定义和结构聚乙烯醇是一种由乙烯醇单体聚合而成的高分子化合物。
乙烯醇(C2H4O)是一种无色、可燃的液体,由水和乙烯氯(C2H4Cl)反应制得。
将乙烯醇进行聚合反应可以得到聚乙烯醇。
聚乙烯醇的结构可以简单表示为[-CH2CHOH-]n,其中n表示聚合度。
它是一种无色、无臭的固体,在常温下呈胶状或粉末状。
聚乙烯醇具有与水相似的溶解性,可在水中形成胶状物。
二、聚乙烯醇的物理性质1. 分子量:聚乙烯醇的分子量通常在数千到数百万之间,不同分子量的聚乙烯醇具有不同的性质和应用。
2. 溶解性:聚乙烯醇具有良好的溶解性,可在水中快速溶解形成胶状物。
此外,聚乙烯醇也可在许多有机溶剂中溶解,如甲醇、乙醇、甲酸等。
3. 热稳定性:聚乙烯醇具有较好的热稳定性,在高温下不易分解。
三、聚乙烯醇的化学性质1. 水解性:聚乙烯醇具有良好的水解性,可以与水反应生成乙烯醇单体。
这种水解反应可用于聚乙烯醇的分解和回收。
2. 氧化性:由于聚乙烯醇中含有大量的羟基官能团,因此它具有一定的氧化性。
它可以与氧气反应,形成羧酸等氧化产物。
3. 缩聚性:聚乙烯醇可以与一些化合物发生缩聚反应,生成聚合物复合物。
这种缩聚反应可用于制备聚合物材料。
四、聚乙烯醇的应用领域1. 纺织品工业:聚乙烯醇可以用作纺织品的涤纶纤维增强剂,提高纤维的强度和耐磨性。
2. 医药领域:聚乙烯醇可用于制备药品的包衣剂,控制药物的释放速度和改善口感。
3. 石油工业:聚乙烯醇可用作石油开采中的增稠剂,提高油田开采效率。
4. 化妆品工业:聚乙烯醇可以用作化妆品的粘度调节剂和保湿剂,增加产品的稠度和保湿性能。
5. 农业领域:聚乙烯醇可用作植物保护剂的添加剂,提高农作物的防病能力。
聚乙烯醇1. 聚乙烯醇的定义与结构聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)是一种由乙烯醇单体聚合而成的合成高分子材料。
它是一种无色无味的固体,可溶于水,并具有良好的粘性和可拉伸性。
聚乙烯醇的分子式为(C2H4O)n,其中n代表重复单元的数量。
聚乙烯醇的结构中存在大量的羟基(-OH)官能团,这使得它具有良好的亲水性和可溶性。
在聚合过程中,乙烯醇单体中的双键被断裂,形成羟基,并与其他乙烯醇分子发生缩合反应,形成聚乙烯醇链。
2. 聚乙烯醇的制备方法2.1 水解法聚乙烯醇可以通过对聚乙烯醚进行水解得到。
聚乙烯醚是由乙烯氧化得到的低聚物,经过酸碱催化剂的作用,可以将乙烯醚水解为聚乙烯醇。
2.2 乙烯醇的聚合法乙烯醇可以通过聚合反应制备聚乙烯醇。
聚合反应可以利用酸催化剂或过渡金属催化剂进行。
在酸催化剂存在下,乙烯醇分子中的双键被断裂,形成羟基,并与其他乙烯醇分子发生缩合反应,形成聚乙烯醇链。
3. 聚乙烯醇的性质3.1 物理性质聚乙烯醇是一种无色无味的固体,具有良好的溶解性。
它可以在常温下溶于水,并能形成胶体溶液。
聚乙烯醇的溶解度随着分子量的增加而降低。
3.2 化学性质聚乙烯醇具有较好的化学稳定性,但在一些特定条件下会发生化学反应。
例如,在酸性条件下,聚乙烯醇会发生酯化反应,形成醋酸乙烯酯。
在碱性条件下,聚乙烯醇会发生醚化反应,形成乙醚。
3.3 特殊性质聚乙烯醇具有良好的粘性和可拉伸性。
由于聚乙烯醇分子中含有大量的羟基官能团,使得聚乙烯醇具有较高的亲水性。
这使得聚乙烯醇在纺织、造纸、涂料等领域有着广泛的应用。
4. 聚乙烯醇的应用4.1 纺织品聚乙烯醇在纺织品中被广泛应用作为纺织助剂。
它可以增加纤维间的粘附力,并提高纤维的柔软性和延展性。
此外,聚乙烯醇还可以用作纺织品的涂层材料,提高纺织品的防水性和耐磨性。
4.2 造纸工业聚乙烯醇在造纸工业中被用作造纸助剂。
它可以增加纸张的强度和硬度,并提高纸张的抗张强度和抗撕裂性。
第1篇聚乙烯醇的应用摘要:聚乙烯醇(PVA)是一种重要的合成高分子材料,具有优良的物理化学性能,广泛应用于各个领域。
本文介绍了聚乙烯醇的合成方法、结构特点、性质及其在各个领域的应用,旨在为聚乙烯醇的研究和开发提供参考。
关键词:聚乙烯醇;合成;结构;性质;应用一、引言聚乙烯醇(PVA)是一种具有广泛用途的高分子材料,是由聚乙烯醇单体通过醇解反应得到的。
聚乙烯醇具有良好的溶解性、成膜性、生物相容性、可生物降解性等特性,因此在纺织、化工、医药、食品、建筑、环保等领域具有广泛的应用。
本文将详细介绍聚乙烯醇的合成方法、结构特点、性质及其在各个领域的应用。
二、聚乙烯醇的合成方法1. 醇解法:醇解法是聚乙烯醇合成的主要方法,通过将聚乙烯醇单体与醇解剂(如氢氧化钠、氢氧化钾等)反应,生成聚乙烯醇。
2. 烯醇聚合法:烯醇聚合法是另一种合成聚乙烯醇的方法,通过将聚乙烯醇单体在催化剂的作用下进行聚合反应,生成聚乙烯醇。
三、聚乙烯醇的结构特点1. 聚乙烯醇分子链上含有大量的羟基,使其具有良好的溶解性和成膜性。
2. 聚乙烯醇分子链的长度、分子量及其分布对聚乙烯醇的性能有较大影响。
3. 聚乙烯醇分子链的结晶度较低,有利于其在不同领域的应用。
四、聚乙烯醇的性质1. 溶解性:聚乙烯醇具有良好的溶解性,可在水、醇、酮等溶剂中溶解。
2. 成膜性:聚乙烯醇具有良好的成膜性,可制备薄膜、纤维等。
3. 生物相容性:聚乙烯醇具有良好的生物相容性,可应用于医用材料。
4. 可生物降解性:聚乙烯醇可生物降解,具有良好的环保性能。
5. 耐热性:聚乙烯醇具有一定的耐热性,可在一定温度下使用。
6. 耐化学性:聚乙烯醇具有良好的耐化学性,可应用于化工领域。
五、聚乙烯醇的应用1. 纺织领域:聚乙烯醇可用于制备纤维、薄膜、非织造布等,具有良好的柔软性、透气性、保暖性。
2. 化工领域:聚乙烯醇可用于制备胶粘剂、涂料、水处理剂等,具有良好的粘接性、耐水性、耐腐蚀性。
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(PV A)是一种水溶性高聚物,性能介于塑料和橡胶之间,用途广泛。
PV A 具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨耗性以及经特殊处理后具有的耐水性,因而除了用于维纶纤维外,还被大量用于生产涂料、胶粘剂、纤维浆料、纸品加工剂、乳化剂、分散剂等产品,应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、造纸等领域。
PV A不但能够溶于水,而且还能溶于含有羟基的极性溶液,具有较好的溶解性和粘度,它的水溶液透明,粘合力好。
PV A与淀粉、塑胶、合成树脂、纤维素的衍生物及各类表面活性剂均能相互混溶并且有较好的稳定性。
PV A形成的薄膜无色透明,具有良好的机械强度,表面光洁而不发粘,氢气、氧气、二氧化碳等气体透过率很低,耐溶剂性好,透光性低,透湿率高,不带电、不吸尘,印刷好,可用于纤维、衣料包装。
纺织浆料和织物整理也是PV A的主要用途之一。
中国产能当状元消费结构变化大目前世界上已经有20多个国家和地区能够生产PV A,我国有13套生产装置,2004年总产能为55.1万t/a。
其中,有3套装置采用天然气乙炔和石油乙烯法,产能为13.5万t/a,占总产能的24.5%;其余10套装置采用电石乙炔法,产能共计41.6万t/a,占总产能的75.5%。
目前世界上PV A产能和产量最大的国家依次是中国、日本、英国和朝鲜。
日本出口量最大,北美和西欧是最大进口地区。
在消费结构上,各国的重点有所不同。
美国在纺织浆料、胶粘剂方面消耗的PV A约占总消费量的50%;用于聚合助剂、纸加工和涂料占21%~23%,并且比例还在上升。
西欧地区在PV A缩甲醛、聚合助剂和纸加工方面消耗的PV A占总消费量的65%~67%,用于纺织浆料和胶粘剂占27%~28%。
日本PV A消耗的重点是维尼纶和胶粘剂,占总消费量的48%~51%;用于纸加工、薄膜和纺织浆料占33%~36%,其中纺织浆料消耗量正在逐年下降。
我国是PV A生产大国,也是消费PV A最多的国家。
聚乙烯醇是什么材料
聚乙烯醇是一种重要的合成树脂材料,也被广泛应用于医疗、包装、纺织等领域。
它具有优异的物理性能和化学性能,因此备受关注。
本文将就聚乙烯醇的定义、特性、应用和发展前景进行介绍。
首先,聚乙烯醇,又称PVA,是一种无色透明的结晶性高分子材料。
它具有
良好的可溶性、耐热性和耐腐蚀性,是一种优秀的合成树脂。
由于其分子中含有大量的羟基,因此聚乙烯醇具有良好的亲水性,可溶于水,并且能与许多有机物和树脂发生化学反应。
其次,聚乙烯醇具有优异的物理性能,如拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐老
化等特点。
这使得它在纺织、包装等领域有着广泛的应用。
在医疗领域,由于其良好的生物相容性,聚乙烯醇也被用于制备医用敷料、缝合线等医疗器械。
此外,聚乙烯醇还具有良好的成膜性能和粘合性能,因此在包装领域有着重要
的应用。
例如,它可以用于制备PVA膜,用于食品包装、农药包装等。
同时,
PVA膜还可以用于制备水溶性包装袋,解决塑料包装袋对环境的污染问题。
在最近几年,随着人们对环保材料的需求日益增加,聚乙烯醇作为一种可降解
材料备受瞩目。
它可以通过改变分子结构,使得在一定条件下可以被微生物降解,从而减少对环境的污染。
因此,聚乙烯醇在包装、医疗器械等领域的应用前景广阔。
总的来说,聚乙烯醇作为一种重要的合成树脂材料,具有优异的物理性能和化
学性能,在医疗、包装、纺织等领域有着广泛的应用。
随着人们对环保材料的需求增加,聚乙烯醇作为一种可降解材料的前景也非常广阔。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解聚乙烯醇这一重要材料。
聚乙烯醇(PVA)第二章聚乙烯醇(PV A)2.1概述聚乙烯醇是人们最熟悉的水溶性高分子,它是白色、粉末状树脂,由聚醋酸乙烯水解而得。
其结构式为:由于分子链上含有大量侧基———羟基,聚乙烯醇具有良好的水溶性。
它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。
因此,聚乙烯醇广泛地用作粘合剂(铸造型芯粘合剂,无纺布粘合剂,颜料粘合剂)、造纸用涂饰剂和施胶剂、纺织浆料、陶瓷工业中的暂时性粘合剂、乳液聚合的乳化剂和保护胶体、制备钢的淬火液、化妆晶、油田化学品及汽车安全玻璃。
当然,聚乙烯醇之所以早已为人们熟悉,并不是由于它的上述性能和用途,而是因为它是维尼纶的主要原料。
本章现在要讨论的并不是以维尼纶的原料出发来讨论聚乙烯醇,而是从非纤维应用的角度来描述其性能和用途。
聚乙烯醇最早是由德国化学家W.O.Herrmann和W.Haehnel博士于1924年首先发现的。
第一篇有关聚乙烯醇的论文发表于1927年。
直到1938年,日本仓敷公司、钟纺公司以电石为原料研制成合成纤维。
东京大学的樱田一郎教授发表了聚乙烯醇纤维的第一份研究报告。
美国的第一家聚乙烯醇生产厂家是杜邦公司,它于1939年开始生产。
而第一家初具工业规模并用以生产维尼纶的聚乙烯醇工厂是日本仓敷公司在富山建立的日产五吨的工厂,它于1950年投产。
此后相继有不少聚乙烯醇工厂投入生产,其生产能力和产量逐年都有所提高,产品的价格则逐年下降。
表2—2、表2-3是日本和美国的生产能力。
由表可见,日本的聚乙烯醇生产能力约为全世界生产能力总和的一半。
同时,日本的生产技术水平也居领先地位。
我国聚乙烯醇生产起始于60年代初,最早在天津有机化工实验厂试产,1965年在吉林四平联合化工厂建成千吨级生产装置。
此后又在北京有机化工厂引进日本的技术和装置,建成万吨级生产装置。
70年代,又相继在各地建成九套万吨级生产装置,这些装置都为电石法的生产路线,1976年在上海金山石油化工总厂、1980年在四川维尼纶厂又分别建成乙烯和天然气路线的聚乙烯醇装置。
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。
中文名聚乙烯醇英文名Poly(vinyl alcohol)别名聚乙烯醇薄膜维尼纶聚乙烯醇纤维聚乙烯醇(17-99型)聚乙烯醇(17-88型)PV A聚乙烯醇124聚乙烯醇(24-88型)聚乙烯醇浆糊乙烯醇均聚物聚乙烯醇树脂英文别名PV Apolyvinyl alcohol 28-99polyvinyl alcohol 3-98polyvinyl alcohol 18-88polyvinyl alcohol standard 200000polyvinyl alcohol 15000polyvinyl alcohol 22000polyvinyl alcohol 49000polyvinyl alcohol 72000polyvinyl alcohol 100000MOWIOL 4-88poly(1-hydroxyethylene)POL YVINYL ALCOHOL (PV A)Polyvinyl alcohol (Release agent)POL YVINYLIC ALCOHOLVinyl alcohol - polymerisedPolyvinyl alcoholPolyvinyl alcohol 1750±50Polyvinyl alcohol filmCAS 9002-89-5化学式(C2H4O)n分子量44.0526密度 1.3熔点230-240℃闪点79℃水溶性soluble in hot water物化性质White to cream-colored granules or powder产品用途用作经纱浆料、乳化稳定剂、再湿粘合剂、水溶性薄膜等安全术语S24/25 - 避免与皮肤和眼睛接触。
上游原料醋酸甲醇甲醇偶氮二异丁腈偶氮二异丁腈乙炔乙酸丙酯乙酸丙酯下游产品克百威颗粒剂聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯乳液聚乙烯醇缩丁醛树脂维尼纶短纤维高级刮瓷系列涂料内墙涂料803内墙涂料聚乙烯醇水玻璃内墙涂料外墙涂料108外墙涂料106内墙涂料107建筑涂料聚乙烯醇涂料乙烯乳胶漆聚乙烯醇- 性质白色颗粒或粉末状物。
聚乙烯醇PV A聚乙烯醇,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、胶水等。
中文名:聚乙烯醇英文名polyvinyl alcohol, vinylalcohol polymer别称:PV A 化学式[C2H4O]n 分子量 44.05(单体)CAS登录号9002-89-5熔点230-240℃水溶性:溶于水外观:白色片状、絮状或粉末状固体闪点:79℃应用:粘合剂、乳化剂、分散剂等危险性描述:吸收后对身体有害,可燃,具有刺激性。
目录1 技术指标2 医药级3 危险性4 急救措施5 消防措施6 泄漏处理7 操作处置8 接触控制9 个体防护10 理化特性▪特性▪ PV A薄膜制造11 主要用途12 配伍禁忌13 用途应用▪产品性能▪产品用途▪使用方法▪贮存▪消泡剂添加▪储运14 市场分析技术指标编辑聚乙烯醇产品标准(USP25)低黏度中黏度5 干燥失重≤5.06 炽灼残渣≤2.07 水不溶性杂质≤0.1%8 水解度+9 有机挥发性杂质+10 含量85.0%~115.0%医药级编辑医药用EG的等级及规格,EG系统的用途。
医药级聚乙烯醇,不同于化工级别聚乙烯醇,它是一种极安全的高分子有机物,对人体无毒,无副作用,具有良好的生物相容性,尤其在医疗中的如其水性凝胶在眼科、伤口敷料和人工关节方面的有广泛应用,同时在聚乙烯醇薄膜在药用膜,人工肾膜等方面也有使用。
其安全性可以从用于伤口皮肤修复,和眼部滴眼液产品可见一斑。
其中一些型号也常被用在化妆品中的面膜、洁面膏、化妆水及乳液中,是一种常用的安全性成膜剂。
医药级主要规格医药级用途危险性编辑健康危害:吸入、摄入对身体有害,对眼睛有刺激作用。
燃爆危险:该品可燃,具刺激性。
聚乙烯醇分子式一、介绍聚乙烯醇聚乙烯醇,化学式为(C2H4O)n,是一种聚合物,由乙烯醇分子通过聚合反应而形成。
它是无色无味的固体,具有良好的溶解性和吸湿性。
聚乙烯醇具有许多独特的物理和化学性质,使其在各个领域中有广泛的应用。
二、聚乙烯醇的制备方法1. 乙烯醇的聚合反应乙烯醇的聚合反应是制备聚乙烯醇的主要方法之一。
乙烯醇分子中的羟基(-OH)与其他乙烯醇分子的羟基发生缩合反应,形成长链聚合物。
2. 其他制备方法除了乙烯醇的聚合反应外,聚乙烯醇还可以通过其他方法制备,例如乙烯醇的酯化反应、醚化反应等。
这些方法可以根据需求选择适当的反应条件和催化剂。
三、聚乙烯醇的性质1. 物理性质•聚乙烯醇是无色无味的固体,可溶于水和许多有机溶剂。
•它具有高度的吸湿性,能够吸收周围环境中的水分。
•聚乙烯醇的溶液具有黏性,可以形成液体薄膜。
2. 化学性质•聚乙烯醇在常温下稳定,不易发生化学反应。
•它具有羟基(-OH)官能团,可以与其他物质发生酯化、醚化等反应。
•聚乙烯醇还可以与金属离子形成络合物。
四、聚乙烯醇的应用领域1. 纺织工业聚乙烯醇纤维具有良好的吸湿性和柔软性,广泛应用于纺织工业中。
它可以制造高质量的纺织品,如衬衫、裤子等。
2. 医药领域由于聚乙烯醇与生物体相容性良好,不易引起过敏反应,被广泛用于药物包衣、植入物等医药领域。
聚乙烯醇的高吸湿性能使其在药物缓释系统中有重要应用。
3. 包装材料聚乙烯醇可以制成薄膜,用作食品包装、医疗器械包装等材料。
它具有良好的透明性和耐潮湿性。
4. 造纸工业聚乙烯醇作为涂料添加剂,可以提高纸张的张力和印刷性能,使纸张具有更好的质感和光泽度。
5. 建筑材料聚乙烯醇可以制成胶水,用于建筑材料的粘接。
它具有良好的粘性和耐候性。
五、总结聚乙烯醇是一种具有广泛应用的聚合物。
它以乙烯醇为原料,通过聚合反应制得。
聚乙烯醇具有良好的物理和化学性质,可以应用于纺织工业、医药领域、包装材料、造纸工业和建筑材料等多个领域。
聚乙烯醇及其纳米复合材料7.1 概述聚乙烯醇[poly(vinyl alcohol),PVA]是由醋酸乙烯(PVAC)皂化而成的,是目前发现的唯一具有水溶性的聚合物。
它是一种无色、无毒、高阻隔、可生物降解的水溶性有机高分子聚合物。
事实上,PVA是聚醋酸乙烯酯的精炼产物,因为其最为常见的制备工艺是在碱性催化剂,如氢氧化钠等存在的情况下通过水解(醇解)用羟基代替醋酸酯基而得。
水解程度决定了残存乙酰基的量,这进而影响PVA的黏度特性。
PVA只以聚合物的形式存在,还没有分离出单体。
PVA具有优良的综合性能,力学性能和耐热性能远优于聚烯烃,与工程塑料聚酰胺、聚碳酸酯等相当,阻隔性能优异。
PVA有很多种工业应用,可以用在医疗、建筑、包装等领域。
PVA是重要的可由煤、天然气等非石油路线大规模工业化生产的高分子材料,近年来发展十分迅速。
我国PVA产能由2008年的66万t增加到2012年的120万t,居世界第一。
7.2 PVA的合成PVA是由聚醋酸乙烯酯水解而得到的,其合成与分子式如图7-1所示。
聚合度的高低决定了其相对分子质量的大小和黏度高低,水解的程度也反映了由聚醋酸乙烯酯到PVA的转变程度。
部分水解得到的PVA的T g为58℃,T m为180℃;完全水解得到的PVA T g和T m则分别为85℃和230℃。
图7-1 PVA的分子结构7.3 PVA的性能PVA分子结构中含有大量的羟基,分子链为锯齿形直链状,结构规整,分子内或分子间均易形成较强的氢键,结晶度高,因此具有独特的性能。
1.吸湿性PVA是易吸潮的高分子材料,其粉末原料的吸湿性较加工成膜的差,但成膜过程中使用的增塑剂通常会增加其吸湿性。
虽有高吸湿性,但其薄膜在高湿度下仍保持不粘和干燥。
2.热稳定性PVA在170℃以上会软化而不熔,在有氧存在的条件下其热稳定性极差,加热时色泽由浅变深,直至分解。
其分解温度为180℃,在真空中为200℃。
3.气体阻隔性PVA对许多气体都有很高的阻隔性能,如氧气、二氧化碳、氢气、氦气和硫化氢气体。
聚乙烯醇聚乙烯醇,简称PV A。
分子式:(C2H4O)n 。
由聚乙酸乙烯酯经皂化而成的高分子有机化合物。
聚乙烯醇是一种白色粉末状、片状或絮状固体,玻璃转化温度60~85℃。
聚乙烯醇含有许多醇基,具有极性,且可与水形成氢键,故能溶于极性的水;也可溶于热的含羟基溶剂如甘油、苯酚等,不溶于甲醇、苯、丙酮、汽油等一般有机溶剂。
主要用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶纤维;也用作临时保护用的薄膜、织物、皮革等的胶粘剂,装订用的胶料,织物的上浆剂,乳化剂和保护胶体等。
聚乙烯醇是一种不由单体聚合而通过聚醋酸乙烯酯水解得到的水溶性聚合物,简称。
白色片状、絮状或粉末状固体,无味。
聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。
在聚乙烯醇分子中存在着两种化学结构,即1,3和1,2乙二醇结构,但主要的结构是1,3乙二醇结构,即“头·尾”结构。
聚乙烯醇的相对密度(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160~170℃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1~5J/(kg·K),电阻率(3.1~3. 8)×107Ω·cm。
溶于水,为了完全溶解一般需加热到65~75℃。
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。
120~l50℃可溶于甘油。
但冷至室温时成为胶冻。
溶解聚乙烯醇应先将物料在搅拌下加入室温水中。
分散均匀后再升温加速溶解,这样可以防止结块,影响溶解速度。
聚乙烯醇水溶液(5%)对硼砂、硼酸很敏感,易引起凝胶化,当硼砂达到溶液质量的1%时,就会产生不可逆的凝胺化。
铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐也能使聚乙烯醇凝胶。
聚乙烯醇的生产工艺
聚乙烯醇的生产按原料的不同分为三种途径:一是石油→乙烯→醋酸乙烯→聚乙烯醇;二是天然气→乙炔→醋酸乙烯→聚乙烯醇;三是电石→乙炔→醋酸乙烯→聚乙烯醇。
国内13家聚乙烯醇生产企业,有10家采用电石乙炔路线,川维采用天然气乙炔路线;上海金山、北京有机化工厂采用石油乙烯路线。
无论是何种工艺生产,路线均较长,要经过多次化学合成反应,并伴有多道物理变化,还有多种中间物料与辅助材料的分离与精制,工艺相当复杂,技术诀窍甚多,没有长期的经验积累与对工艺的深刻理解,是很难全面掌握聚乙烯醇生产的秘密,这也是很多业外企业不敢轻易跨入此领域的关键原因。
近年来,随着科技的进步,聚乙烯醇个别业内企业,另辟蹊径,准备充分利用当地自然资源,以糖蜜、木薯为原料,先制成酒精,再利用酒精脱水制乙烯,走酒精乙烯路线,发展聚乙烯醇产业,用可再生资源酒精代不可再生资源,随着不可再生资源的减少和价格的攀升,此种工艺路线在今后的竞争中,将会获得更大的发展空间。
比较以上三种工艺路线所生产的聚乙烯醇品质,总体上讲乙烯法优于乙炔法。
聚乙烯醇分子结构与性质
差别化聚乙烯醇体现在分子量的大小与醇解中羧基的非完全取代,从而形成高粘度、低粘度、高醇解度与低醇解度的品种差异,由于聚乙烯醇是典型的多元醇,与碳水化合物极其相似,与水能混溶,且由于其属于高分子,溶解于水中的溶液具有较高粘度。
能与水混溶的高分子材料,无论在自然界还是工业合成都是极其罕见的。
基于这一特性,为聚乙烯醇在粘合剂、涂料、纺织浆料行业的应用,提供了广阔的前景。
由于聚乙烯醇的分子主链构成为伸直链,反式—左右式平面锯齿形结构,没有支链,分子截面积只有0.228nm,单元链节长度0.253nm,其结晶结构为斜方晶系,结晶度可以达到65%—75%,内聚能密度180.3cal/ml。
由此可见,聚乙烯醇分子链直径小、分子间作用力强、极性大,其理论强度可以达到
200CN/dtex,理论模量可以达到2100CN/dtex以上,这使得聚乙烯醇被应用到特种材料的生产成为可能。
此外,作为多元醇中的羟基还可以与多种物质进行缩合、接枝、改性,从而进一步拓宽了聚乙烯醇产品的应用空间。
聚乙烯醇的应用
因为聚乙烯醇具有优良的性能,聚乙烯醇被广泛应用于粘合剂、纺织浆料、纸张增强、特种化学纤维及其他领域。
各细分市场的应用情况如下:
1、粘合剂
粘合剂是聚乙烯醇的主要消费市场,也是一个高速增长的应用行业,05、06、07、08年在涂料与粘合剂行业共消耗聚乙烯醇15.8、17.0、18.5、19.0万吨,预计2010年我国涂料和粘合剂行业需消耗聚乙烯醇21.0万吨。
2、纺织浆料
聚乙烯醇具有良好的粘着性、成膜性、水溶性,是纺织浆料的主要原料。
用聚乙烯醇制成的浆料,具有不需要有机溶剂、不污染环境、不腐败变色,对天然纤维和合成纤维都具有良好的粘着性,浆膜光滑柔软韧劲足,能显着提高织机效率,且退浆容易等特点,因此在纺织浆料行业,得到了广泛应用。
预计2010
年纺织浆料约耗聚乙烯醇15万吨左右。
3、纸张增强剂
低聚合度的聚乙烯醇用于纸张表面处理,能显着改善纸张的耐水性、书写性和耐墨性,提高纸张强度,改善印刷适应性,其白度、粘结强度、粘附性、成膜性突出,随着新闻出版事业的发展和包装业以纸代塑、以纸代木的趋势,并为满足高速印刷和特殊用途的需要,纸张生产有扩大产能和提高质量的双重需求,这对于进一步拉动聚乙烯醇的消费起到积极的作用。
预计2010年国内用于纸张增强的聚乙烯醇约4万吨。
4、特种化学纤维
维纶曾是聚乙烯醇主要的下游市场,但由于产品本身的局限性,使得维纶未全面进入服装市场就匆匆退出这一领域。
上世纪末、本世纪初,随着高强高模纤维、水溶性纤维和维纶土工布市场的开拓,聚乙烯醇纤维的市场容量逐渐扩大,至2010年用于特种纤维制造的聚乙烯醇可达5万吨。
5、其他领域
这些领域主要包括医疗用品、水泥、土壤改良剂、感光材料、集成电路以及乳化剂、分散剂、膜片等领域。
这些领域虽然未形成规模消费,但总体用量2010年亦可达到10万吨以上。
聚乙烯醇的国外市场生产和消费情况
目前,全球共有20多个国家和地区生产聚乙烯醇,装置的生产总能力已达1100kt/a,产量约为930kt/a。
中国、日本、美国、西欧是世界上生产聚乙烯醇的主要国家和地区,其生产能力占世界聚乙烯醇总生产能力的85%~90%。
美国的PVA主要用于是纺织浆料、粘合剂,这两项占全部消费量的55%。
而西欧的PVA主要用于造纸和聚合助剂,约占总消费量的40%。
日本的PVA消费结构具有自己的特色,维纶消费占了全部消费的20%,出口则占了总产量的40%左右。
目前,涂料和粘合剂耗用的PVA占总消费量的60%~70%,是世界PVA的主要市场。
据预测,今后几年世界涂料市场的规模将以3.2%的年均速度增长,亚洲和其他新兴市场年均增长为5.5%。
目前,我国是世界上聚乙烯醇生产能力和产量最大的国家,其次是日本、美国和朝鲜等20多个国家和地区。
2005年世界总生产能力约110万吨/年左右,产量约为93万吨/年。
中国、日本、美国、西欧是世界上生产聚乙烯醇的主要国家和地区,其生产能力占世界聚乙烯醇总生产能力的90%。
我国目前现有产能:
至2009年,我国聚乙烯醇总产能为61.9万吨,若生产差别化聚乙烯醇,除去调整工艺、设备切换、清洗、维修及未形成实际生产能力等因素,我国目前满负荷生产聚乙烯醇的实物量约为50万吨。
2009年我国聚乙烯醇表观消费量也在50万吨附近,产销基本平衡。
我国目前已动工扩建或新建的聚乙烯醇的产能:
预计在2015年前我国聚乙烯醇新增产能约为38.5万吨。
聚乙烯醇消费市场预测
比较聚乙烯醇市场消费情况,统计从1997年的22万吨到2007年的50万吨。
每隔5年,我国聚乙烯醇的市场消费约增加14万吨左右。
由于2008年、2009年受全球金融危机的影响,聚乙烯醇经销商及用户降低库存,使得这两年的表观消费量出现了短暂的停顿,但按趋势分析2010年预计我国聚乙烯醇的消费将回归到正常渠道,全年消费约为55万吨左右,到2015年国内聚乙烯醇消费总量预计约70万吨,
加上国际石油价格的回升及国际聚乙烯醇市场的复苏,在未来5年内,我国将会成为聚乙烯醇净出口国,净出口量为5-8万吨,[根据2007年经验,当国际油价达120美元/桶时,日本将关闭部分生产线,转向从中国直接采购聚乙烯醇产品],因此,到2015年,我国聚乙烯醇需求总量约75~78万吨,在不增加新开工项目的情况下,到2015年,我国聚乙烯醇的总产能约为100万吨,由于生产差别化聚乙烯醇对产量的影响,以及新加入本行业的生产厂家对工艺的理解、吸收有一个较长的过程,实际能够生产各种聚乙烯醇实物量大约在80万吨上下,供需基本保持平衡。
聚乙烯醇产品价格分析
我国加入WTO,国内PVA价格市场必将受世界价格市场的影响而波动。
由于美、日、欧共体三大经济实体同时陷入经济增速放缓,致使以其为主要出口市场的纺织业受到较大影响;在建筑建设装饰业,PVA 主要用于生产比较低档的涂料和胶粘剂,随着环保标准的提高,这些产品由于对人体有害的有机物较多而受到限制,因而该行业使用的PVA正在逐渐减少,导致市场对PVA的需求量下降。
预测市场价格波动将维持在0.9万~1.1万元/t。
国内聚乙烯醇企业竞争力分析
我国现有PVA生产企业13家,其中有10家生产工艺为高碱法,生产能力185 kt/a,占总生产能力的55%,此种工艺相对低碱法工艺落后:其产品纯度低、含杂质多;生产过程产生的杂质污染环境亦较严重、设备腐蚀厉害;同比能耗高,且产品较为单一。
到目前为止,PVA的商品牌号仅有几十种,品种也比较单调,聚合度只能控制在500~2500,醇解度只能控制在80%~90%。
在美国、日本等国家中,PVA的商品牌号有300多种,聚合度能控制到100~8000,醇解度能控制在50%~90%。
因此,我们的PVA行业和国外先进水平相比,存在较大的差距。