聚乙烯醇

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。

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。PV A中残余的醋酸根(表现在醇解度的高低)是疏水性基团。它的存在，一方面阻碍了聚乙烯醇在水中的溶解；另一方面，它的空间位阻很大，妨碍了大分子之间或大分子本身氢键的形成，促进了水溶性。例如：1799-PV A残余醋酸根<0.2％，其结晶度高，所以只能溶解在95℃的热水中。1788—PV A残余醋酸根为12％，故在20℃时几乎完全溶于水。

PV A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。微溶于二甲基亚砜乙二醇，溶于丙三醇、乙醇胺、甲酰胺等。120--150℃可溶于甘油。但冷至室温时成为胶冻。一般说来，聚合度增大，聚乙烯醇水溶液的粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性增大，但在水中的溶解度下降，成膜后的伸长率下降。醇解度增大，在冷水中溶解度下降，而在热水中的溶解度提高。聚乙烯醇的溶解性随其醇解度的高低而有很大差别。醇解度小于66％，由于憎水的乙酰基含量增大，水溶性下降。醇解度在50％以下，聚乙烯醇即不再溶于水。以上品种的产品，一旦制成水溶液，就不会在冷却时从溶液中再析出来。

温度对聚乙烯醇溶解性能的影响也因醇解度的高低而不同。在醇

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。但加热后凝胶消失，形成均一的溶液。

（1）PV A水溶液粘度的变化

PV A水溶液的粘度随品种、溶液浓度、溶液温度而变化。PV A．1799羟基较多，又缺少空间障碍，分子之间易产生氢键，易进行交联。所以，PV A-1799水溶液粘度随时间而上升，而1788-PV A 几乎看不出粘度随时间上升而变化。其粘度随时间大体是一直线关系。

（2）聚乙烯醇溶液的溶胶一凝胶化转变

凝胶化有两种物理途径：一是提高溶液的浓度；二是降低溶液的温度。聚乙烯醇浓度越高，其凝胶点也越高。凝胶的熔融行为与结晶热力学熔融相类似。随着聚乙烯醇浓度的增加，由于PV A分子互相缠结，溶液由稀溶液进入亚浓溶液，此时溶液占有的空间完全被溶胀的大分子线团所填充，聚乙烯醇浓溶液会形成凝胶。

聚乙烯醇浓溶液冷却至某一温度，溶液转变凝胶，在很小的应力下不会流动，此温度称为凝胶点。凝胶点与溶液的冷却速度有关。同样，对凝胶加热，凝胶开始流动时的温度，即为凝胶熔点。

另外，聚乙烯醇水凝胶对外加盐也是相当稳定的。

（3）水溶液的稳定性

PV A-1799的水溶液，放置后会引起粘度上升，而PV A．1788的水溶液较稳定。然而，如果添加某些化学药品如硼酸或硼砂，则情况相反。随着醇解度的降低，其凝胶化所需这两种化合物量则降低，也就是其稳定性降低。

(4)PV A薄膜的吸湿性

所有牌号的聚乙烯醇都是吸湿性的。

2聚乙烯醇的类型牌号

2.1聚乙烯醇的结构与类型

聚乙烯醇(PV A)，结构式--[CH2CH(OH)]n--。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“头一尾”结构。聚乙烯醇的大分子链分子主链构型为伸直链，反式一左右式平面子截面积0.228nm2，单元链节长度0.253nm。其分子链直径小、分子间作用力强、极性大，其理论强度和模量分别可达200cN／dtex和2000eN／dtex。

聚乙烯醇按水解度可分为超级水解、全水解、部分水解三种类型。超级水解其水解度为99％-100％，全水解其水解度为92％---98％，部分水解其水解度为86％89％和73％～78％(造纸上用)以及66％以

下(不在造纸上用)。

聚乙烯醇的醇解度一般有78％、88％、98％三种。部分醇解的醇解度通常为87％-89％，完全醇解的聚乙烯醇醇解度为98%-100％。

聚乙烯醇按聚合度可分为：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)。PV A按粘度可分为高、中、低三种类型。粘度55-,67(10-3Pa·s)为高粘度，粘度25～32(10-3Pa·s)为中粘度，粘度6.0(10-3Pa·s)以下为低粘度(此粘度值是在质量分数为4％时测定)。

在水解度相同的情况下，粘度的高、中、低三种类型与聚合度的高、中、低三种类型相对应。

2.2聚乙烯醇的类型牌号

聚乙烯醇在制造过程中，由于聚合和醇解条件不同，可以得到不同牌号的聚乙烯醇。聚乙烯醇的类型牌号较多，国内与国外牌号也不一致，且牌号不同其性质和用途也不同。

(1)国外类型牌号

国外类型牌号主要有1XX和2XX，l和2为水解度，1代表全水解，2代表部分水解，XX代表聚合度。国外牌号PV A性能指标见表1-2。

(2)国内类型牌号

聚乙烯醇的牌号一般分为17—99、20一99、23--99、24—99、26—99、17—88、20—88、24—88等，前2位数表示聚合度，例如17—99中的17表示聚合度为1700，后2位表示醇解度，99表示醇