聚乙烯醇(上)

年产 30000 吨聚乙烯醇聚合精馏一塔系统工艺设计
第一章 聚乙烯醇综述
1.1 聚乙烯醇性质和用途
1.1.1 聚乙烯醇性质简介 聚乙烯醇树脂是以乙烯法生产的醋酸乙烯为原料，经溶液聚合、无水低碱醇解得。
工艺具有物耗低、能耗低、污染小的特点，是一种环保型产品，聚乙烯醇主要有完主 醇解型和部分醇解型两大类。 1.1.1.1 聚乙烯醇的化学结构
聚乙烯醇的端基较复杂，除了羟基外，还有羧基、羰基和二甲基乙氰基等。这些 基团表现了复杂的行为。它们除了影响到维尼维纤维的着色、染色性能、吸湿性能， 并促使聚乙烯醇溶解部分的增加。
根据羟基空间分布的位置，可分为全同结构聚乙烯醇（I-PVA）、间位结构聚乙 烯醇(S-PVA)和无规结构聚乙烯醇（A-PVA）。以下就是这三种结构的构象：
I-PVA结构最规整，S-PVA结构规整性差些，A-PVA结构最不规整。聚乙烯醇的
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结构愈规整，大分子之间结合就越紧密，分子间的羟基和氢愈容易形成氢键，它们的 结晶度就愈高，制成纤维耐热水性就高。低温聚合生产的聚乙烯醇全同结构占的比例 大，规整性高，用它制成的纤维，不经过缩醛化处理耐热水性也很高。
1.1.1.2 聚乙烯醇的化学性质 聚乙烯醇的化学性质在于它的仲醇基的存在，它在一定程度上类似纤维素，例如
它的羟基含量与纤维素中羟基的含量相差不大。它能进行多元醇典形的化学反应，能 够酯化和醚化，能与碱金属、醛反应。也能与二硫化碳和氢氧化钠反应生成黄原酸盐。 其水溶液有很好的粘接性和成膜性；能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂；具 有长链多元醇酯化、醚化、缩醛化等化学性质。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。
1) 聚乙烯醇的酯化 聚乙烯醇能够甲酰化、乙酰化，也能与无机酸反应生成酯。聚乙烯醇在不同的催 化剂的作用下，能与100％的甲酸作用进行甲酰化。为了防止大分子破坏，可在较缓 和的条件下进行；聚乙烯醇乙酰化，是在吡啶中与醋酸酐作用，也可以与乙酰氯作用， 或者用醋酸酐和氯化锌反应，都能进行乙酰化；聚乙烯醇能与二元酸酐反应，生成可 溶性或不溶性聚合物；聚乙烯醇还可以与磷酸、硫酸、硝酸等无机酸反应，生成相应 的酯类。 2) 聚乙烯醇的醚化 聚乙烯醇的醚化，基本上与低分子醇类相同。 在碱的作用下，聚乙烯醇与硫酸醚化反应
在催化剂的存在下，聚乙烯醇与环氧乙烷反应
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3) 聚乙烯醇的缩醛化 在盐酸作催化剂化条件下，利用聚乙烯醇与甲醛反应制得聚乙烯醇甲缩醛
1.1.1.3 聚乙烯的物理性质 聚乙烯醇17-99主要指聚合度为1500~2000完全醇解型即醇解度≥98％mol的聚乙
烯醇系列。一般性质：
1) 外观：白色或微黄色片状、颗粒状固体。 2) 填充比重：0.4～0.5g/ml 3) 水溶性：本品在冷水中仅溶胀，随水温的升高而逐渐溶解，在搅拌情况下至95 ℃能迅速溶解。在热水中的最高浓度达16％左右。其水溶液具有良好的成膜性和 粘接性。
4) 耐化学药品性：本品耐弱酸、弱碱及有机溶剂，耐油性极好。 5) 热稳定性：在40℃以下没有显著变色，至160℃时颜色逐渐变深，超过220℃ 开始分解，生成水、乙酸、乙醛等。
6) 贮存稳定性：本品贮存稳定性良好，长期贮存不发霉，不变质。但其水溶液 长期贮存时，需加一定的防霉剂，如FF02等。
1.1.2 聚乙烯醇的用途 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。
聚乙烯醇树脂系列产品系白色固体，外型分絮状、颗粒状、粉状三种；无毒无味、 无污染，可在80－90℃水中溶解。 主要用于纺织行业经纱浆料、织物整理剂、维尼 纶纤维原料；建筑装潢行业107胶、内外墙涂料、粘合剂；化工行业用作聚合乳化剂、 分散剂及聚乙烯醇缩甲醛、缩乙醛、缩丁醛树脂；造纸行业用作纸品粘合剂；农业方
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面用于土壤改良剂、农药粘附增效剂和聚乙烯醇薄膜；还可用于日用化妆品及高频淬 火剂等方面。
1.1.3 聚乙烯醇的使用方法 聚乙烯醇树脂系列产品均可以在95℃以下的热水中溶解，但由于聚合度、醇解度
高低的不同，醇解方式等不同在溶解时间、温度上有一定的差异，因此在使用不同品 牌聚乙烯醇树脂时，溶解方法和时间需要进行摸索。溶解时，可边搅拌边将本品缓缓 加入20℃左右的冷水中充分溶胀、分散和挥发性物资的逸出（切勿在40℃以上的水中 加入该产品直接进行溶解，以避免出现包状和皮溶内生现象），而后升温到95℃左右 加速溶解，并保温2～2.5小时，直到溶液不再含有微小颗粒，再经过28目不锈钢过滤 杂质后，即可备用。
搅拌速度 70～100转／分，升温时，可采用夹套、水浴等间接加热方式，也可 采用水蒸汽直接加热；但是，不可用明火直接加热，以免局部过热而分解，若没有搅 拌机，可用蒸汽以切线方向吹入的方法，进行溶解。
聚乙烯醇树脂系列产品水溶液浓度一般在12～14％以下；低醇解度聚乙烯醇树 脂产品水溶液浓度一般可在20％左右。在配制水溶液时，本品不易起泡，但在溶液浓 度高，转速快时，也会产生少量泡沫，为抑制泡沫，可添加消泡剂：0.01-0.05％(以 PVA为基准)的辛醇、磷酸三丁酯或0.2－0.5％(以PVA为基准)的有机硅乳液。
检验本品是否完全溶解的方法：取出少量溶液，加入1～2滴碘液，如 果出现蓝 色团粒状透明体，说明尚未完全溶解，如色泽能均匀扩散，说明已完全溶解。
溶液的贮存： 防腐：若长期存放，水溶液中的水会腐败，但不影响本品的性能， 此时应添加 0.01％-0.05％（以PVA为基准）的甲醛、水杨酸或其它防腐剂。防锈： 用铁器存放时，应添加微量弱碱，用铜器时应添加0.02％-0.05％（以 PVA为基准） 的亚硝酸钠，最好采用不锈钢、塑料容器。储存于通风、阴凉干燥处，远离火源。运 输中应轻拿轻放，防止损坏包装。
1.2 聚乙烯醇生产现状与工艺流程[ 1-3 ]
1.2.1 国内外聚乙烯醇生现状 PVA最早是由德国化学家W.O.Hermann和W.W.Haehel于1924 年首先发现的,随
后有关PVA的研究陆续展开。1950 年,第一家初具工业规模的PVA工厂在日本富山建 成并投入生产。我国自1963 年首次从日本引进PVA生产技术和装置以来,迄今已建有
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