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聚乙烯醇复合材料的制备技术及其性能研究聚乙烯醇（PVA）是一种常见的合成高分子材料，具有优异的物理、化学性质和良好的加工性能，在很多领域有广泛的应用。
然而，PVA单一性能的局限，一定程度上限制了其在实际应用中的发展。
为解决这种问题，研究人员开始探索将PVA与其他材料复合的方法，以期获得更具实用性的复合材料。
本文将围绕着聚乙烯醇复合材料的制备技术及其性能研究展开讨论。
1. 聚乙烯醇复合材料的制备技术常见的制备PVA复合材料方法有物理混合、化学共混、微波辅助法、离子凝胶法等。
其中，物理混合法是最常用的制备方法之一，利用机械力对PVA与其他成分进行混合，经过一定的加工过程，制备出复合材料。
但是，物理混合法合成的复合材料相互作用力较弱，组成不均匀、分散性较差，所以需要对其进行进一步改性，以改善材料的性能。
而化学共混法则是采用原材料之间的化学反应，进一步提高了复合材料的性能。
化学共混法是一种利用强氧化剂溴化钴或溴化铜对PVA进行改性的方法。
通过单体和/或功能型改性剂的引入，使PVA与其他成分发生共价交联反应，使其更加稳定、韧性更强、耐久性更强，提高材料的力学性能、耐腐蚀性等性能。
离子凝聚法和微波辅助法也是其他制备复合材料的辅助方法。
在制备聚乙烯醇复合材料时，选择合适的方法合成复合材料，能够充分发挥PVA的特性，进一步提高其在各个领域的应用。
2. 聚乙烯醇复合材料的性能研究聚乙烯醇复合材料的性能研究主要包括力学性能、流变性能、热稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性等方面的研究。
对于高强度材料的要求越来越高，因此，力学性能是制备PVA复合材料时，最重要的性能之一，包括板件的拉伸强度、弯曲强度等。
研究表明，PVA复合材料的拉伸强度、弯曲强度等性能随着复合剂含量的增加而增强。
研究也表明，与单一的材料相比，PVA复合材料具有更好的力学性能、耐久性和热稳定性。
研究者还发现，添加吸湿性剂到PVA复合材料中可以提高其流变性能，其失重量可以减少。
PVA替代品新型改性淀粉浆料的退浆实践楚云荣;王绪山;刘宝图;卜庆花;孙臣【期刊名称】《纺织导报》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P136-138)【作者】楚云荣;王绪山;刘宝图;卜庆花;孙臣【作者单位】华纺股份有限公司工程部;华纺股份有限公司工程部;华纺股份有限公司工程部;华纺股份有限公司工程部;华纺股份有限公司工程部【正文语种】中文纺织经纱上浆中常用的浆料主要有淀粉、PVA、丙烯酸类三大类。
PVA解决了上浆中的渗透、成膜问题，但是它的缺点也十分明显，价格高，对环境的污染大。
淀粉对亲水性的天然纤维有较好的粘附性，也有一定的成膜能力，基本上能满足这些纤维的上浆要求。
淀粉资源丰富、价格低廉，并且淀粉浆的退浆污水对环境污染程度较其他化学浆料低。
当前在各种浆料中，淀粉及变性淀粉已占据了最大比重（65% ～ 70%），印染企业处理淀粉浆料可节约成本20%以上。
然而淀粉的上浆性能并不能令人十分满意，常需用各种辅助浆料加以弥补。
运用物理或化学方法使淀粉变性，就是一项重要的弥补手段，通过改性可提高淀粉的上浆效果并扩大其使用范围。
“新型改性淀粉浆料生产与替代PVA应用关键技术”是“十一五”国家科技支撑项目，该成果开发了环保接枝改性淀粉浆料，研发了无PVA上浆等技术，创立了淀粉改性清洁反应技术体系，综合上浆成本降低10%，印染前处理综合成本下降35%，该项新技术可从源头上减少污染物的排放，大大减轻了污水处理的难度和负担，节能减排效果明显。
新型改性淀粉浆料生产与替代PVA应用关键技术的开发应用，解决了传统上浆配方中PVA用量过大、浆料生产产生废水、退浆、印染废水不达标等问题，提高了纺织上浆生产的环保性和纺织品生态性，能改善印染后加工织物手感，为印染前处理减轻了退浆难度，弱化工艺条件，缩短工艺流程时间及降低了温度，节约了能源，并提高了印染的一等品率。
技术应用符合节能减排的要求。
淀粉大分子结构中的甙键及其所含的羟基是制取各种变性淀粉的潜在内部因素。
聚乙烯醇新型工艺技术的研究进展摘要: 综述了聚乙烯醇的发展历程和国内外的研究现状。
介绍了聚乙烯醇的生产原料、合成高聚合度聚乙烯醇的聚合方法和引发方式,以及合成低聚合度聚乙烯醇方法的研究进展。
同时从醇解过程着手简述了聚乙烯醇解工艺和醇解设备的研究和应用状况,并对中国聚乙烯醇行业的发展提出建设性的意见。
关键词:聚乙烯醇; 新型工艺技术;研究聚乙烯醇( PV A) 是1924 年德国的化学家赫尔曼和汉奈将NaOH 加入聚醋酸乙烯酯( PV Ac)中首次完成实验室合成的,1926 年实现工业化生产之后在全球范围内推广。
PV A 可以根据不同的合成方法制备出性能各异的高分子聚合物,性能介于塑料和橡胶之间。
其粘结性、耐油性、胶体保护性、阻隔性、可降解性等特殊优异的性能大幅拓宽了它的应用领域。
PV A 的研究及生产随着应用领域的不断扩大而不断深入。
20 世纪80 年代中后期,国内逐步开始PV A 多用途的研究。
PV A 新产品的研究与开发已成为国内外研究的热点课题.1 目前国内外聚乙烯醇的工艺技术及产品中国从1963 年首次引进PV A 生产工艺以来,迄今已有13 家生产企业,产量跃居全球第一。
目前已有的生产工艺有乙烯法和乙炔法,分别以乙烯和乙炔为原料制备PV Ac 。
再经过醇解得到PV A。
根据用碱量的不同分为高碱醇解和低碱醇解两种。
国内目前PV A 的聚合度主要为中等聚合度, 醇解度的范围主要有78 %、88 %、98 %和完全醇解的98 %～100 %。
大宗产品PV A1799 , 主要用于纱浆料和纺织助剂。
PV A2099 在盐水的催化作用下与甲醛缩合而产生具有耐水性的聚乙烯醇缩甲醛高分子化合物,广泛应用于建筑物和内外墙壁涂料。
国外利用不同聚合度和醇解度具有不同的性能的特点,已生产出各种高低聚合度和醇解度的聚乙烯醇产品,高聚合度有的高达2 500～4 500 ,甚至到10 000 ;低聚合度产品的聚合度低于100 、醇解度小于50 %的聚乙烯醇产品也已问世。
毕业设计文献综述纺织工程全额取代PVA浆料的变性淀粉上浆技术与工艺研究一、前言部分众所周知，PVA属于生物降解性很差的高分子聚合物，其上浆后的退浆废水中含有大量难以降解的PVA，是印染企业废水COD值过高的主要原因之一。
在2008年1月起实施的《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》中规定，COD排放值指标由80mg／l降为60 mg／l。
从而使污水处理成本大为提高，即使不计2500元／t的污水处理设施费用，8元／t—10元／t的运行费用企业也难以承受。
按2005年印染行业颁布的用水定额24t／kin计，年产15 000km小型印染厂，每年治污费用净增300万元。
而含PVA的印染废水COD初始浓度值一般为5 000mg／l一30 000 mg／l，所以每年治污费用的支出远比上述金额高。
要降低印染企业废水COD较为有效的办法，就是推行无PVA上浆，用生物降解性好的淀粉类浆料完全取代PVA[1]。
PVA浆料具有优良的成膜性、粘附性及与其他浆料相容性的特点，一般说是对细号棉纱及涤棉混纺纱上浆较为理想的浆料，但由于其退浆污染问题，成为环保纺织的大忌。
我国在20世纪70年代开始大量使用PVA上浆，至2000年，用于经纱上浆的PVA高达6万t～7万t，退浆后大部分印染污水排放到江河、农田，严重破坏生态平衡，影响人体健康。
因此，用环保浆料取代PVA上浆刻不容缓。
变性淀粉作为主浆料用于中、高档品种的经纱上浆，已经得到广泛的认可，并在整个上浆工艺中发挥了极大作用，由于其价格相对较低，一定程度上能较好地满足上浆需要。
淀粉经过酸化、氧化、酯化[2]、交联等变性后，经过大量的试验和广泛的生产实践证明，其上浆性能已得到了显著的改善，这已成为广大同仁的共识。
首先，是变性淀粉粘度的稳定性问题[3]，经过变性的淀粉，粘度的波动率比原淀粉大幅度降低，为均匀上浆和提高上浆效果打下了良好的基础；其次，是变性淀粉低粘度，低粘为增加浆液含固量和采用高压上浆[4]创造了条件，特别是一部分变性淀粉的粘附性和粘结强力显著提高，使其成膜性、浆纱耐磨性、浆膜柔韧性、耐曲屈性、弹性都有较大程度的改善，这为在上浆中全额取代PVA浆料，大量使用变性淀粉提供了技术保证。
“新型改性淀粉浆料生产与替代PVA应用关键技术”作者：闫文佳来源：《中国纺织》2012年第01期2011年的冬天，连续的大雾天气再度引发社会各界对污染的警惕。
目前，全国对污染的治理工作也再度进入紧迫的局势，节能减排的形势也更加严峻。
而印染行业成为全国各行业中排在造纸业之后的第二大污染业。
在国家的节能减排规划中，纺织印染行业成为重点行业。
前处理环节成节能减排关键“‘十二五’开局之年已近尾声，行业整体发展势头良好，但如果中国的印染行业不前进的话，中国的纺织行业链条将会断裂，后续纺织品也将缺乏好的面料的支撑。
”中国纺织工业联合会名誉会长许坤元的担忧，再次为印染行业敲响警钟。
《纺织工业“十二五”科技进步发展纲要》提出，“十二五”期间纺织行业要突破和推广“50+110”项技术，“新型改性淀粉浆料生产与替代PVA应用关键技术”中所涉猎的印染、染整、织造、节能环保，既是科研项目又是推广项目，同时又是节能减排的重点项目。
在印染行业的污水处理和节能减排问题上，前处理环节是关键。
该项技术正为这一问题找到了解决的办法。
这样的优势项目的出现，无疑是对织造行业、印染行业、纺织行业的一项重大贡献。
许坤元说，“我做了一辈子的纺织，今天非常欣慰，这是一次很好的突破。
”而每一个好项目的成功研发，必须在全行业得到推广，才能真正体现其价值。
在纺织之光科技教育基金会的支持下，在中国纺织工业联合会的组织下，经过鲁泰纺织股份有限公司、东华大学、武汉纺织大学、常州市润力助剂有限公司四方的通力合作，“新型改性淀粉浆料生产与替代PVA应用关键技术”现场推广会于2011年11月30日在山东淄博举行。
中国纺织工业联合会名誉会长许坤元、中国印染行业协会会长李金宝、中国棉纺织行业协会会长朱北娜等领导出席了会议。
低成本低排放“新型改性淀粉浆料生产与替代PVA应用关键技术”是“十一五”国家科技支撑项目，该成果开发了环保接枝改性淀粉浆料，研发了无PVA上浆等技术，创立了淀粉改性清洁反应技术体系，综合上浆成本降低10％，已在鲁泰纺织股份有限公司建立了无PVA浆纱生产示范线。
PR-Su全部等量取代PV A的工艺研究史博生郑力天华企业发展(苏州) 有限公司PR-Su是德国伊埃斯集团公司于去年年底新开发的具有PV A性能的新型环保浆料,它可以全部等量在任何品种上取代PV A。
经半年多的推广应用,目前已有200多家织厂开始批量使用,其中有部份工厂已经全部用PR-Su取代了PV A,并仃止了PVA的采购。
在整个推广应用的过程中,亦出现了一些问题,只有在理论上和实践中介决了所有问题,才能使PR-Su更好更快地得到推广和应用。
本文试图把广大用户在解决PR-Su使用过程中出现的各种问题,进行系统分析和论述,加深对PR-Su的认识, 促进PR-Su更好地替代PV A,使该产品在中国乃至世界纺织业的应用取得更大的发展。
一.PR-Su和PV A的性能排比PR-Su的许多性能已接近或超过PV A,它可以用来取代PV A,但它不等同于PV A,不能用PV A的使用方法来对待PR-Su, 这是一些工厂使用中出现问题的主要原因, 所以我们必须充分注意PR-Su的特点, 认清与PV A的不同点才能用好这一新型浆料。
PR-Su和PV A都是水溶性高分子化合物,但PR-Su是天然类高分子—马玲薯淀粉经高性能改性而成,它的许多性能还与淀粉有着密切的关系;而PV A则是合成类高分子,它的许多优异性能是淀粉类产品无法比拟的, 尤其是它的热稳定性。
现就有关浆液的上浆性能的二.性能分析与对策措施任何事物均存在着两面性, 只有充分认识其性能, 才能扬长避短, 使其发挥最佳效果。
PR-Su的上浆性能已有多项超过或接近了PV A,为其全部等量取代PV A的推广应用创造了基本条件。
但对少数还略差于PV A的性能,决不能掉以轻心, 它往往会成为使用效果不明显的主要原因。
在具体使用过程中, 经常会出现同一配方浆同一规格织物,工厂之间使用效果会出现很大差距, 所以必须对其作详细研究, 采取切实可行的工艺手段, 变不利因素为积极因素, 确保PR-Su全部等量取代PV A的工作顺利推进。
(一)PR-Su的粘着性1. 从表(一)可知, PR-Su对棉的粘着性已接近PV A,所以在确定纯棉产品的调浆配方时, PR-Su的用量不宜超过配合使用的常规变性淀粉,最多是PR-Su与常规变性淀粉用量相等。
否则有可能因粘结性过高, 造成增加浆纱毛羽的后果。
某工厂生产J60S为例:列表(当量少于变性淀粉时,则毛羽降低率提高到84.3%。
说明浆液的粘结性过高,不利于浆纱毛羽的减少。
2.而PR-Su对T/C的粘着性略差于PV A,因此T/C纱对PR-Su浆液的吸附性能要略差于PV A浆液, 为了确保必要的上浆率, 可适当提高浆液含固量。
通常缩小浆液含固量与上浆率的差值。
高比例T/C或纯涤纶可把含固量提高等于甚至大于与上浆率。
同时可适当提高PR-Su对普通变性淀粉的比例,以达到提高混合浆对涤纶纤维粘着性和吸附性的目的。
（二）PR-Su的溶解性与调浆操作由于PR-Su是由马玲著淀粉研制而成, 较PV A易于溶解, 煮浆时间短, 可节约大量蒸汽能源, 调浆操作简单方便。
但PR-Su的许多属性留有马玲著淀粉的痕迹,其中浆液不耐高温烧煮、抗剪切力差等性质,调浆操作必须加以调整,使其适应PR-Su的特性,以满足上浆工艺的要求。
我们同时还可利用上述特性用来调节浆液粘度,使浆液粘度控制在要求的标准范围内。
PR-Su全部等量取代PV A后,其调浆操作与常规调浆有所不同,尤其是不同品种要求不同含固量,而其浆液粘度却基本在同一范围时,可以采用不同调浆工艺, 达到控制浆液粘度的目的。
通常可采用以下方法:1. 所配合使用的变性淀粉, 要根据工厂生产的产品订购, 如工厂经纱主要使用中粗支纱线, 则订购变性淀粉以中粘和高粘为主; 如工厂经纱主要使用细支和高支纱, 则变性淀粉可订购低粘或中粘为主。
2调制含固量低的浆液，调浆可用常压低速搅拌, 煮沸后保温时间掌握15分钟即可定积滴粘。
3.可通过调整高速搅拌时间长短来调节浆液粘度。
但由于国内调浆桶高速搅拌速度不一,搅拌叶设计的剪切角度不一,对粘度值的影响各不相同,所以工厂要根据各自调浆桶的实际情况, 通过实地测试, 把不同品种的调浆工艺作详细规定, 增加高速搅拌时间和烧煮时间(开小汽闷浆时间)的工艺项目。
4.用高压桶调浆时,温度设定和保温时间对浆液粘度影响非常大,如某工厂用同一配方,不同设定温度和不同保温时间, 最后粘度值相差很大。
具体数据列表(四)看到高压桶调浆时,不同设定温度和不同保温时间,对浆液粘度影响之大,在制订调浆工艺时要充分考虑这些因素,在实际操作中,可根据粘度要求及时加以调整。
（三）PR-Su的浆液粘度PR-Su的浆液粘度较PV A低得多,把PR-Su的浆液粘度设计得较低,符合我国多年来推广的”二高一低”高压上浆新工艺要求。
浆液粘度降低将对提高浆纱质量，带来很多益处：１．低粘度浆液,有利于浆液对纤维的润湿和铺展,有可能形成分子级的紧密接触,以提高浆液对纤维的粘结强度。
同理,纱线的毛羽在低粘度浆液中,毛羽表面较高粘浆液容易得到均匀的润湿和铺展,能更好地粘附在纱身表面,达到贴服毛羽的目的。
２.低粘度浆液, 压浆时浆液在纱线之间的空隙中流速高, 有利于毛羽贴服各自纱线的主干, 并且贴服得较紧密。
３. 低粘度浆液,能提高浆液对纱线的浸透程度, 而吸附在纱线表面的浆液相应减少, 在达到同等上浆率的前提下, 其浆纱表面被复量减少,并分布均匀,最终使浆膜厚度减薄, 这样将为提高浆纱质量带来下列好处:Ａ. 浆液粘度低,在含固量保证上浆率的前提下, 压浆辊压力可比高粘度浆液降低,从而达到降低能耗和压浆装置的磨损。
Ｂ．浆液粘度低, 湿分绞时阻力小,高细支纱不易发生断头, 湿分绞棒不易结浆皮, 对使用好湿分绞能起很好作用。
Ｃ．浆膜厚度减薄后,在烘燥过程中,蒸发水分时的阻力小, 有利于浆膜完整度的提高,当然浆纱毛羽同样会得到减少。
Ｄ．浆膜厚度减薄后,在干分绞时的分绞阻力可以得到明显降低。
可进一步减少浆纱毛羽、减少分绞断头和减少落浆落物。
（四）PR-Su的浆液热稳定性PR-Su的浆液热稳定性低于PV A,所以在调浆和用浆过程中,必须给予充分重视,防止浆槽粘度波动过大而影响浆纱质量。
浆槽粘度的稳定对保证浆纱质量是至关重要的。
稳定PR-Su浆槽粘度可采用以下措施,确保浆槽粘度稳定：1.浆槽温度可以偏低掌握。
通常纯棉可控制在93~95℃之间,T/C、纯涤等可控制在92℃左右,粘胶等可以控制在80℃左右。
2.巡回浆箱的蒸汽阀门不要开启过大,只要浆液表面稍有波动不结皮即可。
调浆后的用浆时间控制在4小时左右，不要太长。
(五)PR-Su的含水率PR-Su的含水率为14~15%,较PV A4~8%含水(挥发物) 高得多。
这是用PR-Su全部等量取代PV A非常重要的不同点。
为此调浆工艺和上浆工艺都必须进行合理调整,才能浆出满足织造要求的织轴。
主要工艺调整内容：1. PR-Su全部等量取代PV A后，如果其它成份比例不变，则由于PR-Su的有效成份低,要保持原配方的浆液含固量,就必须相应减小调浆体积,否则容易发生上浆偏轻等问题。
2. PR-Su全部等量取代PV A后，浆纱回潮率必须相应提高。
PVA上浆已经使用几十年, 浆纱值车已积累了回潮率宁低不高的传统经验,因为PVA的含水(挥发率)在4~8%左右,一旦回潮率超过这一范围,浆纱容易造成粘并,甚至会形成相互粘并在一起成片而无法织造, 严重的要作生产责任事故处理。
但现在不用PV A上浆后, 绝大部分是淀粉类浆料, 它们的标准含水都在14%以上, 浆纱回潮率即使提高到10%以上, 亦不可能发生浆纱相互粘并的现象。
浆纱回潮率提高后,淀粉浆膜处于最佳状态,使浆纱的机械物理性能得到很大提高。
对棉纤维而言，回潮率超过8.5%后，纱线机械性能会有明显提高。
相反,如果浆纱回潮率过低，浆膜龟裂，毛羽和落浆增加，浆纱和织造的现场环境将严重恶化。
3. PR-Su全部等量取代PV A后的回潮率标准通过对部分使用PR-Su的工厂的实地调研, 鉴于我国浆机回潮仪大部分不能正确反映浆纱回潮的现实, 即使进口浆机的显示回潮与实测回潮差异也较大。
一些工厂推广应用PR-Su后, 把浆纱干分绞几乎看不到落浆, 作为掌握回潮率是否达到标准的依据。
这是一项值得推广的经验。
通常是保持原有浆纱速度,用降低烘筒温度的办法实现提高浆纱回潮率。
如40s纯棉总经8400根,贝宁格浆纱机, 使用双浆槽, 速度70米/分, 预烘区烘筒温度由130℃降到105℃,干区烘筒温度由120℃降到95℃,电脑屏幕显示回潮率从3%提高到9.5%。
通过回潮率的提高,不仅浆纱质量得到提高,蒸汽能源大量节约,每小时可以减少40Kg水份的蒸发。
现将不同纤维采用PV A混合浆和不用PV A淀粉浆回潮率的控制范围的对比，列表(五)4.提高浆纱回潮率自动监控水平为了确保浆纱回潮率的提高,并能严格控制在表（五）的范围内，进口浆机和国产高挡浆机的回潮监控装置一定要完好,把浆纱速度和回潮率联动起来,当烘筒温度合理设定后，通过浆纱速度的升降, 确保浆纱回潮率能在标准范围内。
但目前有部份国产高挡浆机在调试时,就没有把浆纱速度和回潮率联动起,希望浆机制造厂多为用户着想,把浆纱速度和回潮率联动这项工作补做好,为提高我国浆纱水平多作贡献。
5.加装浆纱打慢车自动给湿喷雾器在浆纱日常生产中,打慢车时因烘筒温度不可能很快下降,所以打慢车时的浆纱回潮率会很低,这将严重影响浆纱机械物理性能,造成织机经纱断头和纬向停台增加,产品质量下降。
对于PR-Su全部等量取代PV A后的上浆纱,影响将会更加严重。
目前已有工厂在浆纱离开烘燥区后的片纱上下方,加装喷雾装置,在启动慢车的一定时间后,喷雾器对浆纱片纱进行喷雾,使打慢车时贴在烘筒上的这段浆纱回潮率有所提高。
避免了浆纱回潮率过低带来的负面影响。
（六）PR-Su的浆膜强度略高于PV A,对提高其上浆性能是一有利因素。
(七) PR-Su的浆膜断裂伸长PR-Su的浆膜断裂伸长为 3.51%,低于纱线的断裂伸长,但较常规变性淀粉高25%左右,对于原纱断裂伸长较高的纱支,能满足织造工艺要求。
如用于粗中支纯棉纱,T/C 纱，粘胶纱等能有效地帮助浆纱提高增强率和降低减伸率；但对高支纯棉纱往往因原纱断裂伸长较低，浆纱断裂伸长会更低，所以不用PV A后, 要混入部份浆膜断裂伸长较高的EmsizeCP-L和酯化淀粉,确保高支纱断裂伸长不低于4%。
（八）PR-Su的浆膜撕裂强度从表（一）可知, PR-Su的浆膜撕裂强度仅为其浆膜强度的5%,而PV A因断裂伸长高达200%以上, 所以PV A的浆膜撕裂强度等于其浆膜强度,结果使浆纱分绞时产生很大差别：PR-Su较PV A上浆的干分绞阻力小,浆纱再生毛羽少,浆纱分绞不易断头,并绞头大量减少,好轴率大幅度提高,浆纱质量的提高,确保了织造水平的提高。
