聚乙烯醇简介
王梓安
目录
一、聚乙烯醇的基本理化性质 3
二、聚乙烯醇的分类 3
2.1聚乙烯醇17-88 4
2.2聚乙烯醇17－92 4
2.3聚乙烯醇17－994
三、聚乙烯醇的生产方法 5
四、聚乙烯醇的应用 6
4.1油田用6
4.1.1用作增粘剂和降阻剂6
4.1.2酸化压裂液添加剂 6
4.1.3其它应用6
4.2纤维用6
4.3功能性高分子材料6
4.3.1接枝共聚物7
4.3.2感光树脂7
4.3.3高分子催化剂7
4.3.4功能电极7
4.3.5高吸水性树脂7
4.3.6半透膜7
4.3.7分解性高分子7
4.3.8蓄冷剂7
4.3.9吸附剂8
4.4涂料8
4.4.1建筑涂料8
4.4.2耐油涂料8
4.4.3磷化底漆8
4.4.4水基铸型涂料8
4.5表面活性剂8
4.5.1用作乙烯基单体乳液聚合、共聚的乳化剂8
4.5.2作保护胶体9
4.6助剂9
4.6.1作纺织工业经纱及印花浆料9
4.6.2造纸工业9
4.6.3用于混凝土的防水剂9
4.6.4用于照相材料9
4.7胶粘剂9
4.7.1对其它胶粘剂进行改良9
4.7.2建筑胶粘剂10
4.8膜塑料10
4.8.1聚乙烯醇聚乙烯复合膜10
4.8.2安全玻璃10
4.9分析化学10
4.10被膜剂10
五、聚乙烯醇作为食品添加剂的国标检测标准11
六、参考文献12
一、聚乙烯醇的基本理化性质
聚乙烯醇是一种有机化合物，化学式为[C2H4O]n，英文全称为polyvinylalcohol或vinylalcoholpolymer，简称PVA。外观是白色片状、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（指醇解之后得到的产品中羟基占原有基团的百分比）、聚合度的影响。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1～5J/(kg·K)，电阻率（3.1～3.8）×10Ω·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。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。
二、聚乙烯醇的分类
根据聚合度和醇解度的不同，聚乙烯醇可分为许多类。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。
2.1聚乙烯醇17-88
简称PVA17－88，17表示聚合度1700，88表示醇解度为88%。这个醇解度具有常温水溶解的特性，同时其溶液不需任何处理就具有抗凝胶特性，缺点是胶膜耐水比醇解度99%的差，价格远高于1799。
2.2聚乙烯醇17－92
简称PVA17－92，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。
2.3聚乙烯醇17－99
又称浆纱树脂（Sizingresin），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3～12mgKOH/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PVA17－88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。
三、聚乙烯醇的生产方法
聚乙烯醇是不能直接通过乙烯醇单体聚合而得到的高聚物,因为乙烯醇单体非常不稳定不能单独存在,它在常态下自发地进行分子间重排转化成乙醛,所以不能采用乙烯醇单体直接聚合的方法来制备聚乙烯醇,通常是先将醋酸乙烯醇聚合得到聚醋酸乙烯,然后将聚醋酸乙烯醇解以制得聚乙烯醇。聚乙烯醇的生产工艺有两种技术路线:一种是以乙烯为原料,制备醋酸乙烯;另一种是以乙炔(分为电石乙炔和天然气乙炔)为原料制备醋酸乙烯,再由醋酸乙烯聚合醇解制得聚乙烯醇。生产聚乙烯醇原料的路线有乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法三种。目前,世界上聚乙烯醇生产厂家采用乙烯法的居多,其数量占总生产能力的72%。美国目前大多数厂家己经用乙烯法替代以前的乙炔法,日本以上的聚乙烯醇生产厂家也采用乙烯法生产聚乙烯醇原料。美国生产聚乙烯醇及相应产品的生产厂家主要有空气化工、杜邦和孟山,日本的聚乙烯醇生产厂家主要有可乐丽、合成化学和电气化学等,可乐丽是世界最大的聚乙烯醇生产商,随着中国聚乙烯醇工业的发展,这一地位也可能被中国的安徽皖维高新材料股份有限公司所取代,西班牙、比利时等西欧各国共有个聚乙烯醇生产厂家,年生产能力约为万吨,另外朝鲜的聚乙烯醇年生产能力也达到万吨,主要是为了满足本国生产维尼纤维的需求。
四、聚乙烯醇的应用
4.1油田用
4.1.1用作增粘剂和降阻剂
聚乙烯醇水溶液的粘度较水的粘度有显著增加，这种稠化水可用于驱油，在℃以下的地层没有明显的降解。缺点是分子中的经基可与亲水性岩石表面形成氢键，因而有较大的吸附量，目前使用量以受到限制。的线型分子能沿流动方向取向，减少了流动摩阻，可用作降阻剂。
4.1.2酸化压裂液添加剂
聚乙烯醇可作稠化酸的添加剂，使之延缓与岩石作用并降低酸液的滤失。
4.1.3其它应用
在泡沫堵水中，用作泡沫稳定剂。水解度的聚乙烯醇、浓度为一的水溶液，经与硼砂、硼酸盐等络合形成高粘度凝胶，用作井筒封堵工
作液。可作为处理油田污水的助凝剂。
4.2纤维用
1931年德国瓦克化学公司首先生产了水溶性的聚乙烯醇纤维，年日本樱田一郎、矢泽将英、朝鲜的李升基共同研究的热处理和甲醛处理方法，制成了耐热水的纤维，这种纤维的吸水率高达，故有合成棉花之称，当今占世界合成纤维的，由于该种纤维与棉混纺制得的衣料不挺括，染色性、耐热性较差，不能在热水中洗涤，故应用不大。现已转向工业用途，用它来制造帆布、滤布、运输带、包装材料、工作服、鱼网和海上作业缆绳、高强度、高模量长丝可作运输带的骨架材料，各种胶管、胶布、胶鞋的衬里材料。因具有强韧性，且平滑性、软着性、渗透性和储存性好，尤其是疏水性大，是纤维不可缺少的浆料。浆纱用的浆料，根据纤维品种的不同而不同。容易吸水的棉纱、铜氨丝等亲水性纤维，使用部分水解，醋酸纤维、尼龙等疏水性纤维，使用低粘度的部分水解，以脉素一聚合物、三聚氛胺一聚合物等热固性树脂为基料的纺织品，使用完全水解，以改善这类织物所存在的耐折性和防皱性差的缺点。
4.3功能性高分子材料
与通用高分子材料相比较，通过设计使其在某些条件、环境下具有化学或物理“功能”的高分子材料，称之为功能高分子材料。在这方面的使用如下。
4.3.1接枝共聚物
高价饰盐引发丙烯酸在聚乙烯醇无纺布上接枝共聚，接枝率可达，接枝共聚物具有较强的吸附稀土离子的能力。
4.3.2感光树脂
用于成像材料，印刷油墨、涂料、胶粘剂等方面，如含聚乙烯的感光树脂组成聚乙烯醇、安息香乙醚、轻甲基丙烯酸胺、甲基丙烯酸轻乙醋、二甲基丙烯酸乙二酷、季戊四醇等。
4.3.3高分子催化剂
作为固定化酶的载体，包埋酵母菌用于酱油发酵，长期浸泡仍保持良好的机械强度，对酵母无毒害，酱油质量明显提高。
4.3.4功能电极
将以聚乙烯醇作载体的低温下物理交联固定化酶的膜贴在电极表面上，将电化学测定的简便性和酶反应物的底物特异性功能综合起来，作为医疗检用的功能电极。
4.3.5高吸水性树脂
以聚乙烯醇改性及交联型丙烯酸酷共聚物作为高分子吸水剂具有一定强度，产品颗粒状不易为微生物降解而腐败，可长期保存。用于餐巾、尿布、土壤保墒、苗木移栽保水剂、污泥凝固剂等。
4.3.6半透膜
半透膜指能透过溶剂而不能透过溶质的膜，利用这种膜可以分离近沸点混合物、共沸混合物、异构体混合物等难以分离的混合物，如用聚乙烯醇来分离水乙醇混合液而达到提纯的目的。当用聚乙烯醇与壳聚糖制作共混膜，在℃时，以丙三醇进行交联后，膜的耐水性和机械强度较好，对于乙醇水体系分离，其渗透分离比更高。
4.3.7分解性高分子
分子量在办沉以内的聚乙烯醇与淀粉的共混膜，当淀粉含量达时，膜中淀粉先被微生物分解后形成微孔状结构，由于比表面积增大，也就容易被氧化分解，一个月可全部分解。可作为易降解的薄膜用于农业，以降低白色污染
4.3.8蓄冷剂
以聚乙烯醇、水、助剂制成各种形状的凝胶，50℃时仍能保持形状，0℃以下仍然柔软、富弹性、强度大，解冻后保持原状，可反复使用。用于制作冰枕、冰帽、高温防护背心、储运药品及生物制品，食品保鲜等。
4.3.9吸附剂
以聚乙烯醇缩丁醛纤维处理高浓度酚醛废水时，除苯酚效果显著，去除率以上。吸附后的纤维可以再生后继续使用。
4.4涂料
4.4.1建筑涂料
内墙涂料是量大面广的内墙涂料，由聚乙烯醇、水玻璃、颜料、填料、助剂等组成，用量约占涂料配方的左右。按目前国内年产建筑涂料万吨计，其中类涂料占，则每年聚乙烯醇的用量约在万吨。另外，水性仿瓷涂料，系成膏状用刮
涂法施工于室内墙体该产品色调淡雅，手感光滑细腻，其基料也是由聚乙烯醇经部分缩醛化制得的胶料，故在该涂料中聚乙烯醇作为原料，其用量也颇可
观。
4.4.2耐油涂料
因聚乙烯醇缩丁醛树脂多极性基团，故对非极性的汽油和煤油有很大的抗性。
4.4.3磷化底漆
磷化底漆亦称洗涤底漆，适用于涂覆各种船舶、浮筒、桥梁、仪表以及其它各种金属构件和器材表面。以聚乙烯醇缩丁醛树脂和铬酸盐为主要成分的长曝型磷化底漆，据测定，采用同样的底漆和面漆作样板，在广州地区曝晒两年后测定，经过磷化处理的寿命提高一倍左右。
4.4.4水基铸型涂料
在铸造生产中，铸型涂料改善了铸型工作面的光滑度，提高了铸件的加工精度。水基铸型涂料中聚乙烯醇与钠基膨润土共同用作悬浮剂，可获得较高
的沉降稳定性，快干性和良好的涂刷性。
4.5表面活性剂
聚乙烯醇作为表面活性剂在降低表面张力和渗透力作用方面是很差的，但在保护胶体作用、分散作用和絮凝作用方面有其独特的优点。
4.5.1用作乙烯基单体乳液聚合、共聚的乳化剂
利用分散力强的特点，用作醋酸乳胶之乳化剂及抓乙烯聚合之悬浮剂。又如作为苯乙烯二乙烯基苯悬浮聚合分散稳定剂时，采用十二烷基硫酸钠，聚乙烯醇后有效地降低了共聚物的粒径。
4.5.2作保护胶体
农药、溶剂型涂料采用聚乙烯醇作保护胶体，可制成水包油型悬浮分散液，如农药乳剂、水性多彩涂料等。
4.6助剂
4.6.1作纺织工业经纱及印花浆料
用取代天然浆料物质作经纱浆料、印花浆料，我国每年用量约一万吨。
4.6.2造纸工业
用作纸张表面的施胶剂，以减少纸张对水和油墨的吸收，有利于提高纸张的平滑度、琉水性、印刷适应性、通气性。还可用于涂料粘合剂，使颜料粘附于原纸，用于食品包装，无异味。
4.6.3用于混凝土的防水剂
用于混凝土的防水剂，显著改善沙浆的作业性和防水效果。聚乙烯醇缩甲醛纤维耐水泥的碱性，且与水泥的粘结性和亲和性好，可代替石棉作水
泥的增强材料。
4.6.4用于照相材料
在照相材料中聚乙烯醇代替部分明胶作卤化银的保护胶体，以提高卤化银的乳剂特性，改善彩色照相的发色和耐气候性，适应快速显影的加工要求。
4.7胶粘剂
聚乙烯醇是水溶性高聚物用作胶粘剂的典型例子。将聚乙烯醇粉末溶于一℃的温水中，调制成一的溶液，即成为胶粘剂，对玻璃和有经基材料粘接性良好，用于邮票几胶带、安全玻璃中间膜、纸与纸、纸与木材、卷烟纸的粘接，纸长期保持稳定和不变质。出于对环境问题的日益重视，外商对出口食品瓦楞纸箱要求不用钉子或塑料胶纸固定和封箱，以便于回收，故用聚乙烯醇等合成胶水粘接纸箱是必然趋势。
4.7.1对其它胶粘剂进行改良
三聚乙烯醇改性聚醋酸乙烯乳液胶粘剂，其热稳定性、固化速度、储存稳定性都有所提高。以聚乙烯醇缩甲醛改性脉醛树脂胶，有效地克服了耐水性和耐候性差，胶层易龟裂的缺点，使竹编胶合板的性能明显地提高。
4.7.2建筑胶粘剂
聚乙烯醇液可作为墙纸及各种粉刷灰浆中胶料用，无臭、无毒、无味。
聚乙烯醇缩甲醛胶胶可作为墙布、墙纸、水泥制品的胶粘剂，还可作为瓷砖、马赛克、地坪、内墙涂料的胶料。
4.8膜塑料
聚乙烯醇及其衍生物的薄膜与玻璃纸、聚氯乙烯膜、聚乙烯膜对比，其透明度、光泽、抗静电性、透湿性、耐油性和有机药品性、强韧性、耐候性、印刷性等性能较优，保香、剥离性好。能作为农药、化肥、洗涤剂、医院的水溶性包装薄膜。
4.8.1聚乙烯醇聚乙烯复合膜
以低密度聚乙烯为内层，聚乙烯醇为外层，内层膜厚一林，外层一巧卜，该薄膜气密性优良，用于榨菜、腌腊制品，熟肉食品、中药材包装有满意的效果。
4.8.2安全玻璃
两块玻璃中间夹一层透明的聚乙烯醇缩丁醛薄膜被称之为安全玻璃，迄今仍不失为安全玻璃最合适的基材。
4.9分析化学
在分析化学中应用较多，作者曾将它用于硅的重量法分析及一些离子缔合物的分析。在聚乙烯醇的存在下，汞、钒、钼与硫氛酸盐和罗丹明形成多元离子络合物，可直接在水相中测定微量汞、钒和铝等。
4.10被膜剂
被膜剂是一种覆盖在食物的表面后能形成薄膜的物质，可防止微生物入侵，抑制水分蒸发或吸收和调节食物呼吸作用。在水果表面使用被膜剂，可以抑制水分蒸发，防止微生物侵入，并形成气调层，吸收和调节食物的呼吸作用，达到延长蔬果保鲜时间的目的。有些糖果如巧克力等，使用被膜剂后，不仅外观光亮、美观，而且还可以防止粘连，保持质量稳定。在粮食的贮藏过程中，被膜剂能有效隔离病菌和虫害，同时也能在一定程度上抑制粮食的呼吸作用，具有良好的保鲜作用。被膜剂用于冷冻食品和固体粉状食品，可防止其表面失潮而避免因此产生的产品质量下降。如果在被膜剂中加入一些防腐剂、抗氧化剂和乳化剂等，还可以制成复合型的保鲜被膜剂。
我国《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中批准使用的被膜剂有天然来源的蜂蜡、巴西棕榈蜡、紫胶（虫胶）、硬脂酸、普鲁兰多糖、吗啉脂肪酸盐（果蜡），也有化学改性和纯化学合成来源的白油（液体石蜡）、松香季戊四醇酯、聚二甲基硅氧烷及其乳液、聚乙二醇、聚乙烯醇。
五、聚乙烯醇作为食品添加剂的国标检测标准
5.1感官要求
5.2理化指标
5.3鉴别实验
5.3.1 pH
称取1g试样，按照GB/T 12010.4-2010中规定测定pH，应为5.0~6.5。
5.3.2 红外光谱
以溴化钾作为分散剂。
5.3.3显色反应
5.4.4沉淀反应
取5mL 0.05g/mL的试样水溶液，加入10mL乙醇，应产生絮状沉淀。
参考文献：
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