化学性质

中文名聚乙烯醇
外文名polyvinyl alcohol,vinylalcohol polymer
别名PVA
化学式[C2H4O]n
CAS登录号9002-89-5
EINECS登录号209-183-3

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特性
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 中的主要结构为1,3-丙二醇,即“头·尾”结构。聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度(分子量25~30万)、高聚合度(分子量17~22万)、中聚合度(分子量12~15万)和低聚合度(2.5~3.5万)。醇解度一般有78%、88%、98%三种。部分醇解的醇解度通常为87%~89%,完全醇解的醇解度为98%~100%。常取平均聚合度的千、百位数放在前面,将醇解度的百分数放在后面,如17-88即表聚合度为1700,醇解度为88%。一般来说,聚合度增大,水溶液粘度增大,成膜后的强度和耐溶剂性提高,但水中溶解性、成膜后伸长率下降。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1~5 J/(kg·K),电阻率(3.1~3.8)×10 Ω·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,120~150℃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胶化。铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐也能使聚乙烯醇凝胶。PVA 17-88水溶液在室温下随时间粘度逐渐增大,但浓度为8%时的粘度是绝对稳定的,与时间无关。聚乙烯醇成膜性好,对除水蒸气和氨以外的许多气体有高度的不适气性。耐光性好,不受光照影响。通明火时可燃烧,有特殊气味。水溶液在贮存时,有时会出现毒变。无毒,对人体皮肤无刺激性。
用作聚醋酸乙烯乳液聚合的乳化稳定剂。用于制造水溶性胶粘剂。用作淀粉胶粘剂的改性剂。还可用于制备感光胶和耐苯类溶剂的密封胶。也用作脱模剂,分散剂等。贮存于阴凉、干燥的库房内.防潮,防火。
聚乙烯醇17-92,简称PVA 17-92,白色颗粒或粉末状。易溶于水,溶解温度75~80℃。其他性能基本与PVA17-88相同。用作乳液聚合的乳化稳定剂。用于制造水溶性胶粘剂。贮存于阴凉、干燥的库房内,防火、防潮。
聚乙烯醇17-99,又称浆纱树脂(Sizing resin),简称PVA17-99。白色或微黄色粉末或絮状物固体。玻璃化温度85℃,皂化值3~12mg KOH/g。溶于90~95℃的热水,几乎不溶于冷水。浓度大于l0%的水溶液,在室温下就会凝胶成冻,高温下会变稀恢复流动性。为使粘度稳定,可于溶液中加入适量的硫氰酸钠,硫氰酸钙、苯酚、丁醇等粘度稳定剂。PVA17-99溶液对硼砂引起凝胶比PVA17-88更敏感,溶液质量的0.1%的硼砂就会使5%PVA17-99水溶液凝胶化,而引起同样浓度PVA 17-88水溶液凝胶化的硼砂量则需1%。对于相同浓度、相同醇解度的聚乙烯醇水溶液,硼砂比硼酸更易发生凝胶。PVA17-99比PVA17-88对苯类、氯代烃、酯、酮、醚、烃等溶剂的耐受能力更强。加热至100℃以上逐渐变色,150℃以上时很快变色,200℃以上时将分解。聚乙烯醇加热时变色的性质可以通过加入0.5%~3%的硼酸而得到抑制。耐光性好,不受光照的影响。具有长链多元醇的酯化、醚化、缩醛化等化学反应性。通明火会燃烧,有特殊气味。无毒,对人体皮肤无刺激性。
聚乙烯醇17-99B主要用于制造高粘度聚乙烯醇缩丁醛.广泛用作浆纱料的分散剂等。其他类型的17-99用作聚醋酸乙烯乳液聚合的乳化稳定剂,但效果不如17-88,一般是将17-99与17-88混合使用。17-99用于制造聚乙烯醇缩甲醛水溶液(主要是107建筑胶)。17-99还用于制备耐苯类溶剂的密封胶。贮存于阴凉、干燥的库房内,防潮、防火。
密度:聚乙烯醇的相对密度(25℃/4℃)1.27~1.31(固体)、1.02(10%溶液)。
玻璃化温度:75~85℃。
受热性能: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:1~5kJ/(kg·K)。
电阻率:(3.1~3. 8)×10Ω·cm。
引燃温度(℃):410(粉末)
爆炸下限%(V/V):125 g/m3
溶解性: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。120~150℃可溶于甘油.但冷至室温时成为胶冻。
PVA薄膜制造
PVA是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物,在细菌和酶的作用下,46天可降解75%,属于一种生物可降解高分子材料,可由非石油路线大规模生产,价格低廉,其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众,在食品、药品包装方面具有独特优势。PVA的应用基于溶液法,通过流延成膜制备薄膜材料,但是溶液加工成型需经历溶解和干燥过程, 存在工艺复杂、成本高、产量低等缺点,很难制备厚壁、形状复杂的制品,同时,也无法与其他材料进行共挤吹塑制备多层复合薄膜。
(1)共聚改性,通过共聚或高分子反应在主链或侧基上引入作用力较弱的单元,减弱PVA分子内和分子间作用力,降低熔点。
(2)共混改性,通过加入能与PVA中羟基生成氢键的大量聚合物,破坏PVA分子间作用力,降低熔点或提高热分解温度,如糖类衍生物、胶原水解物等。Nishino将糖类衍生物Poly(GEMA)与PVA共混,其热分解温度大幅提高,当加入量为到25wt%时,混合物的热分解温度达到326℃。意大利Montedison集团Novamont公司开发生产出最成功的PVA/淀粉复合材料“MaterBi”牌号,由变性淀粉与改性PVA 共混构成的互穿网络结构高分子塑料合金, 具有优异的成型加工性、二次加工性、力学性能和生物降解性能。 该公司已开发出挤出成型用片、吹塑薄膜、流延薄膜、注塑制品、中空容器、玩具等产品。
(3)后反应改性,通过对PVA分子链上的羟基进行化学改性,引入可降低PVA的规整度和提高热稳定性的结构单元,改善PVA的热塑加工性能。Nishimura研究表明,烷基硼酸络合物能有效地降低PVA的熔融温度和提高分解温度,实现熔融纺丝。
(4)增塑改性,该方法简单、高效,国内外对增塑研究较多,采用水、无机盐、甘油、多元醇及其低聚物、己内酰胺、醇胺等单一或复合增塑改性剂,降低PVA的熔点,改善加工流动性。

安全信息

危险性
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。
急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:拖离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,给输氧。就医。
食入:饮足量温水,催吐。就医。
消防措施
危险特性:粉体与空气可形成爆炸性混合物,当达到一定浓度时,遇火星会发生爆炸。加热分解产生易燃气体。
有害燃烧产物:一氧化碳、二氧化碳。
灭火方法:消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服,在上风向灭火。灭火剂:雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
泄漏处理
应急处理:隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。避免扬尘,小心扫起,置于袋中转移至安全场所。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
操作处置
操作注意事项:提供良好的自然通风条件。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
接触控制
职业接触限值
中国MAC(mg/m3):未制定
前苏联MAC(mg/m3):10
TLVTN:未制定标准
TLVWN:未制定标准
工程控制:密闭操作。提供良好的自然通风条件。
个体防护
呼吸系统防护:空气中粉尘浓度超标时,必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时,应该佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防毒物渗透工作服。
手防护: 戴橡胶手套。
其他防护:工作现场严禁吸烟。保持良好的卫生习惯。

合成方法

由醋酸乙烯酯经皂化而成

用途

用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。

一种水溶性聚乙烯醇纤维及其制备方法,其特点是将聚合度500~2000和醇解度75-99 mo 1 %的聚乙烯醇100份,用二甲基亚砜/水=90~70∶10~30的混合溶剂200~400份,加入不锈钢溶解釜中,在搅拌下于温度80-120℃,压力-0.01~-0.08MPa,溶解3~4小时,配成纺丝溶液,经过滤、脱泡、干湿法纺丝和后处理,获得水溶性聚乙烯醇纤维,该纤维水溶温度10~90℃,强度≥3.5cN/dtex,单纤维纤度为1.5~10dtex,断裂伸长15~30%,其长丝加工成毛条,与羊毛条、棉条、麻和化学纤维混纺制成高支纱或空心纱,或切断成短纤维作无纺布、绣花底布和造纸方面的多种用途。 [3] 

它具有如下优良性质:

溶解性PVA溶于水,水温越高则溶解度越大,但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快,而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律,对PVA溶解性的影响,醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的,即:亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。

成膜性PVA易成膜,其膜的机械性能优良,膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。

粘接性PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力。一般情况,聚合度、醇解度越高,粘接强度越强。

热稳定性PVA粉末加热到100℃左右时,外观逐渐发生变化。部分醇解的PVA在190℃左右开始熔化,200℃时发生分解。完全醇解的PVA在230℃左右才开始熔化,240℃时分解。热裂解实验表明:聚合度越低,重量减少越快;醇解度越高,分解时间越短。

医用的PVA有PVA05-88,PVAl7-88,PVA-124等规格,前2种规格的醇解度均为(88±2)(m01)%,平均聚合度 (n)分别为500~600和1700~1800;PVA-124的醇解度为 98~99(m01)%,平均聚合度(n)2 400~2 500。

开发新的药用辅料,促进剂型优化是当前中国中药开发与国际接轨的战略任务之一。PVA具有合成方便、安全低毒、产品质量易于控制、价格便宜、使用方便等特点。因此, PVA是具有再次开发潜力的优良药用辅料。