聚乙烯醇的合成与降解

基本特性

【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。


综合国内外的研究，我们可以知道 PVA 的降解机理主要是 聚合链的内部断裂，第一步由微生物产生的 PVA 氧化酶和 脱氢酶作用，形成特定的基团然后被水解酶催化促使碳碳 链的断裂。同时PVA 的结构以及其本身的聚合度的不同造 成PVA降解酶活性的不同，使得对PVA的降解产生较多的问 题。但是相信由于自然界 PVA 的逐渐增多，会有越来越多 的微生物被发现可以降解PVA。
国内PVA生物酶研究

通过参照Finley法测定PVA的原理，PVA和碘的作 用，王银善等建立一种快速筛选PVA降解菌的简便 方法，他们从中培养分离SBI菌落，此菌落对聚乙 烯醇有很好的降解效果。同时研究表明，PVA的分 子量，结晶度对生物降解性具有决定性作用，通 过等离子里作用或者氧化处理，可以在PVA分子上 引入一系列的集团，从而提高PVA的生物降解性和 降解速率。在自然界样品中分离得到的能降解聚 乙烯醇的细菌，通过正交试验，对原生质体的融 合条件进行优化得到能够高效降解聚乙烯醇的菌 株。
聚乙烯醇的合成与降解
化学1203 厉剑
基本介绍


分子式：[C2H4O]n 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。聚乙烯醇具有较佳的强力粘接性、皮膜 柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、胶体保护 性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的 耐水性等，在纺织、食品、医药、建筑、木材加 工、造纸、 印刷、 农业以及冶金等行业具有广 泛的应用前景，开发利用前景广阔。
国外PVA生物降解研究

相比于国内，国外的科学家对PVA的生物降解同样进行了深入的研究， 从一种假单胞菌的培养液中提取的 PVA降解酶，此种降解酶可以降低 一些低分子量的仲醇。研究证明PVA链的内不断裂时随机的，PVA脱氢 酶的发现使得人们对 PVA的降解能够更加明确其降解机理。同时对此 种酶的研究也发现各种影响酶活性的过程 .同样科学家也发现共生细 菌对PVA的降解，一种细菌产生PVA降解酶，另一种细菌提供必要的生 长因子。更多的研究表明此PVA的共生降解是基于一种维生素类因子 的交叉补给。此共生菌降解PVA的研究也使得人们对于PVA降解酶的产 生有一定的了解。担子菌类对木质素的降解使人们认识到真菌同样可 以降解PVA，它产生的多种酶能够有效的氧化多芳香族和非芳香族化 合物。 科学家通过对PVA结构的研究，来确定影响PVA降解酶降解速率的因素， 研究发现聚合度较低的PVA更容易被PVA降解微生物降解，同样醇解度 的下降也会影响 PVA脱氢酶的活性。PVA氧化酶对立体结构的 PVA更加 敏感，PVA链上醇基的位置对PVA脱氢酶也有影响。
2 电石乙炔法生产pva
2.2 工艺流程及说明


以电石为原料, 生产 PVA 的工艺流程见图 1( 本 文略) 。 以电石为原料 , 在乙炔发生器中与水反应生成乙 炔; 乙炔再与醋酸合成反应 , 生成的反应液经过 精馏得到醋酸乙烯 ( VAc) ; VAc 在引发剂的作 用下聚合生成聚醋酸乙烯 ( PVAc) ; PVAc 再醇 解得到最终产品 PVA。 电石乙炔法技术成熟, 投 资少 , 催化剂易得, 但电石污染严重, 是制约其 工业生产的重要因素。随着我国科学技术的进步 和发展 , 对电石乙炔法带来的环境污染已经得到 了很好的治理。
聚乙烯醇的生物降解
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

P v A 在 2 0 世 纪 4 0 年代 就 开 始作 为 纺 织 浆 料应用 于纺织工 业 , 它具有优 异 的浆膜 性 能和 良 好 的粘附性 能 , 在 各类 高 分 子合 成 浆料 中 占 主 要地 位 。P V A 一 般都是 在碱性 条件下 用氧化 剂退 浆 , 由于 聚乙 烯 醇为高分 子 聚合 物 , 用 一 般 的方 法很 难进 行 降解 , 而 且退浆 废 液 中的 P V A 难 以 被 一般 的微 生 物分解 , 会 对环境 造成 一 定 的污染 。 聚 乙 烯 醉 (P V A ) 是 较 少 的 可 溶 于 水 并被 生 物 降 解 的 乙 烯 聚 合 物 之 一 。 研 究表 明 , 在 受P V A 污 染 的 自然 环 境 中存在 着 能 降解 P V A 的 微 生 物 , 并从 中提 取 出 了 P V A 降解 酶 。
【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。

生产工艺与现状


PVA 最 早 是 由 德 国 化 学 家 W.O.Herrmann 和 W.W.Hachnel 博士于 1924 年发现的, 由于它能进行典型 的多元醇的化学反应及通过不溶处理, 使其变性而具有不 同的功能作用, 从而产生一系列的合成材料, 广泛地应用 于工农业生产和医用等方面。1926 年 PVA 实现了工业化 生产, 20 世纪 50 年代实现大规模工业化生产。 PVA 是由醋酸乙烯 ( VAc) 经聚合醇解而制成 , 生产 PVA 通常有两种原料路线: 一种是以乙烯为原料, 制醋酸乙烯, 再制得 PVA; 一种是以乙炔( 分为电石乙炔和天然气乙炔) 为原料制备醋酸乙烯, 再制得 PVA。日本、 美国等国外 生产商大多采用石油乙烯法 , 中国则多采用电石乙炔法 , 三种生产方法各有优缺点 , 其工艺方法及特点比较见表 1[1]。