摘要实验以聚乙烯醇为原料，在水浴加热的条件下，以酸作催化剂用甲醛将其进 行部分缩甲醛化，通过均相反应合成具有水溶性的聚乙烯醇缩甲醛胶水并通过 对其粘度及拉伸强度等性能的测试，了解相关性质，探讨催化剂用量、温度及物 料比对胶水性能的影响，并确定其最优合成方案关键词：聚乙烯醇； 聚乙烯醇缩甲醛； 粘度； 拉伸强度AbstractThe experiment were using polyvinyl alcohol as raw material; utilizing the acid as catalyst to make it part of the formal change with formaldehyde under the condition of water bath heating and synthesis the polyvinyl formaldehyde of glue, through the homogeneous reaction, which owning water-soluble. And finally，based on the test of viscosity and tensile strength, learning some relevant properties and discussing the influence of catalyst, temperature and material ratio on the performance of glue, determining the optimal synthesis solution.Keywords：PVA； PVF； viscosity； Tensile strength目录前言 1实验要点及仪器 52.1、实验原理 52.2实验仪器和试剂 62.2.1实验仪器 62.2.2实验试剂 62.3、实验过程 72.3.1胶水制作 72.3.2产品性质测定 8结果与讨论 93.1实验数据 93.1.1拉伸强度的测定 93.1.2粘度的测定 103.1.3数据分析 103.2相关问题讨论 103.2.1实验过程中相关问题 103.2.2问题讨论 11结论 13参考文献 14致谢 15♦八 ■ ▲前言聚乙烯醇缩甲醛又称 107胶，无色透明溶液，易溶于水。
聚乙烯醇在酸性条 件下与甲醛反应生成的聚合物即聚乙烯醇缩甲醛胶，与聚乙烯醇溶液相比，具有 粘接力强，黏度大，耐水性强，成本低廉等优点，广泛应用于多种壁纸、纤维墙 布、瓷砖粘贴、内墙涂料及多种腻子胶的黏合剂等，是我国合成胶黏剂的大宗品 种之一，我国年消费量达 20 余万吨，但该胶黏剂因游离甲醛含量过高，刺激人 的眼睛及呼吸系统，危害人体健康，在发达国家早已禁用，我国许多地方也制定 地方法规，禁止使用聚乙烯醇缩甲醛腌(106 胶、107 胶)用于搴内装饰装修 然而，以 107 胶为主体制得的外墙涂料由于对墙面有较强的黏附力，遮盖力强， 硬度高，耐光性和耐水性良好，成本低廉而得以广泛应用聚乙烯醇缩甲醛是聚乙烯醇和甲醛的缩合物，目前主要由二者聚合而成聚 乙烯醇与醛的缩醛化反应有三种一般，缩醛化反应主要在分子内进行 ,生成六 元环结构，但是分子之间的交联反应以及生成五元环缩醛化物的反应也会发生聚乙烯醇缩甲醛，简称PVFM或PVFO聚乙烯醇与甲醛作用而成的高分子 化合物微带草黄色固体有热塑性密度1.2软化点约190°C热变型温度 65〜75 C吸水率约1%溶于丙酮、氯化烃、乙酸、酚类主要用于制造耐磨 耗的高强度漆包线涂料和金属、木材、橡胶、玻璃层压塑料之间的胶粘剂，作为 层压塑料的中间层以及制造冲击强度高、压缩弹性模量大的泡沫塑料。
把聚乙烯醇溶解于水中，经纺丝、甲醛处理制成的合成纤维聚乙烯醇缩 甲醛纤维的中国商品名，又称维尼纶维纶性质与棉花相似，强度和耐磨性优于 棉花它有良好的耐用性、吸湿性、保暖性、耐磨蚀和耐日光性；主要缺点是耐 热水性差，弹性不佳，染色性较差，高温下的力学性能低维纶大量用以与棉、 粘胶纤维或其他纤维混纺，也可纯纺，用于制作外衣、汗衫、棉毛衫裤和运动衫， 以及工作服；也可制作帆布、缆绳、渔网、包装材料、过滤材料以及鞋用胶[1] 等目前，针对聚乙烯醇缩甲醛制备工艺人们进行了广泛的研究柯丽军、黄仕 锋等研究了均相法及非均相法合成聚乙烯醇缩甲醛( PVFM) 的两种工艺，从两 条工艺路线初步探索了聚乙烯醇缩甲醛的生产工艺条件对产品外观、溶解性能的 影响, 以及相关的回收处理［2］亢萍、陆波、孟昭生等研究了一种新的生产工艺. 通过加入添加剂的方法提高其性能并降低游离甲醛的含量，使产品性能达到建材 行业有关标准要求［3］刘德居,刘勤等深入研究了聚乙烯酸缩甲醛的合成工艺， 归纳了反应规律，提出了最佳工艺条件 ［4］随着技术的不断进步，越来越多的 新方法、新手段被人们所发现并掌握，性能更加优异的聚乙烯醇缩甲醛也将不断 的制备出来。
总的来讲，现在聚乙烯醇缩甲醛的制备工艺方法大致有如下几种：(1) 传统工艺先将水升温至约60°C,加入PVA 1799或2099,升温至90〜95°C, 搅拌使之完全溶解降温至50~60C，加入盐酸调pH： 1〜3,升温至80C，滴加 甲醛溶液，反应40〜60min降温至50~60C，以氢氧化钠水溶液调pH=7〜8 此方法聚乙烯醇溶解后加入盐酸调pH值的降温是有必要的反应温度80 C偏低， 反应时间40rain过短，其结果是缩醛度小，游离甲醛含量高，胶液黏度低2) 改进工艺反应釜加入水后，在搅拌和升温下加入聚乙烯醇，于 90〜95C 使之完全溶解，加入盐酸调 pH 至 2〜2.5，分两次加入甲醛溶液，间隔约 10min， 控制温度85〜90〜C，反应50~60min，当有白色絮状物出现时即降温冷却，大约 50C氢氧化钠水溶液调pH： 7〜7.53) “富酸贫醛”新工艺适当地增加PVA水溶液的酸度，适当减少甲醛的用 量，即所谓“富酸贫醛”法甲醛溶液可以一次加入，反应温度和时间分段控制， 初始为85〜88C，时问40~50min;最后为86〜90°C，时间10〜20minpH控制在 1.0〜1.5，甲醛溶液用量比一般方法减小 10%。
这种方法使聚乙烯醇缩醛化速度 加快，胶液黏度提高，游离甲醛含量明显降低4) 以多聚甲醛为原料的环保工艺 以多聚甲醛(又称固体甲醛)代替甲醛 溶液制备聚乙烯醇缩甲醛胶黏剂，可不污染环境，不损害健康，减小毒害性，符 合环保要求多聚甲醛是甲醛的线型聚合物，在90-95C搅拌进行解聚，形成 单分子甲醛在中性介质中，多聚甲醛加热到一定温度时解聚速度很快，山内体 系即达到水清澈透明；而在酸性介质中，它的解聚速度相对较慢，体系浑浊，难 以达到清澈在制备聚乙烯的缩甲醛时，多聚甲醛可与聚乙烯醇同时溶解，后加 盐酸调pH值进行缩醛化聚乙烯醇缩甲醛的性质和用途随着聚乙烯醇原料、制造方法和缩醛化程度的不同而有很大差别工业上最主要的用途是制作维纶纤维维纶纤维是由完全醇 解的聚乙烯醇合成的，它的平均聚合度为1700〜18001924年德国W.O 赫尔曼 和W.黑内尔首先制得了聚乙烯醇，1934年德国制得了水溶性聚乙烯醇纤维，1938 年日本樱田一郎研究成功热处理和缩醛化技术，提高了纤维耐水性，扩大了在纺织 工业中的应用范围1948年维纶纤维问世，1950年日本建成了第一个生产装置， 此后产量迅速上升60年代以后，朝鲜民主主义人民共和国、中国、联邦德国、 苏联、南朝鲜等相继生产，目前以中国、朝鲜民主主义人民共和国、日本的产量 最大⑸。
工业上生产维纶纤维，是将聚乙烯醇溶于水中，制得15%左右水溶液，通过 0.07毫米左右孔径的喷丝头，在饱和的硫酸钠水溶液凝固浴中制得纤维，再经拉 伸及热处理，提高强度及耐热水性；然后在催化剂硫酸存在下，与甲醛进行缩醛 化反应，温度约70°C，时间20〜30分钟，经水洗，上油即得维纶纤维维纶纤 维有短纤维、丝束及长丝等品种，其中以棉型短纤维及丝束最为普遍维纶纤 维相对密度1.26〜1.30，软化点220〜230C，水中软化点110C ；棉型短纤维的 纤度1.4旦（定长9000米质量1克为1旦）；干湿强度分别为5.4克力/旦、4.3 克力/旦，干湿伸度分别16.5%、17.5%，杨氏模数550千克力/毫米，弹性恢复率 （3%）70%维纶纤维的特点是强度高、韧性好、耐磨、耐酸碱、湿强度高、不怕 霉蛀等；缺点是弹性、染色性和尺寸稳定性较差维纶纤维主要用来制作衣服， 也可用于制造各种缆绳，帆布，农用防风、防寒纱布等除用于维纶纤维外，还 可用作发泡剂、研磨材料、胶粘剂、电气绝缘材料等聚乙烯醇缩甲醛（PVF）胶粘剂的商品名为107胶，俗称白胶水，从八十年代初 期一直在建 筑工程、鞋业、啤酒（粘标签）、纸品等行业得到广泛的应用。
水溶 性PVA应用范围正在逐步 扩大，但由于其分子中含有大量经基，其亲水性较强， 如果用于粘合复合纸，则存在耐折度弹性、耐水性较差等问题;如果与淀粉同用， 则天气变化易形成冻胶和霉变，并且PVA存在着季节性问题（在4C时就会冻结） 和原料来源紧缺等这样，使PVA的生产和使用受到了很大的限制随着社会 的发展，人们对胶粘剂的要求日益提高，针对PVA存在的缺点，不少厂家是通 过加人某些化合物，使之发生反应生成新的化学键或进行物理交联生成氢键来提 高其抗水性、抗霉性、抗冻性和耐湿性等徐德林、杨业民等研究了建筑工业用聚乙烯醉缩甲醛胶枯剂的合成方法, 并利用尿素改性, 除去游离甲醛，再通过在 胶枯剂中加入吸水性强的 4 A 沸石，制备出建筑物用防潮涂料［6］常见的 107 胶有一些良好的性能，例如粘结性、增稠性、流平性等但建材行业标准JC438 —61对它做出了 7项规定其中粘度要求大于l.OPa・S； 180剥离强度大于或等于 10N粘度大于l.OPa・S的107胶很稠，如果不采取改性措施，聚乙烯醇的用量 在 8—10%的范围内是很难满足该要求的， 而聚乙烯醇大于 10%是市场价格所 不允许的，更重要的是给某些用途的使用带来不方便。
180剥离强度大于成等于 10N的规定与未改性之前的情况相差甚远，都在6N以下107胶存在着粘结强 度低和低温凝胶性两种固有不足，因而对其进行改性是必要的刘志杰、陈 红甫、韩汶君等用淀粉对聚乙烯醇缩甲醛进行改性, 制得了一种新型标签胶，具 有初粘力强, 耐水性好、储存稳定等优点［7］曾德芳用聚丙烯酸酯和硅溶胶改性 聚乙烯醇缩甲醛的方法,用此法制得的白乳胶与传统的聚醋酸乙烯酯白乳胶相比 较,具有抗冻性好、贮存稳定、成本低、性能好以及用途更广等特点［8］针对现 有的一些产品粘度偏低，不易干燥，使用起来不方便蒲艳玲、王九思、于立志 等用淀粉对聚乙烯醇缩甲醛进行改性,制得了一种新型胶粘剂［9］. 余兴华针对许 多胶水产品存在的粘度偏低等质量问题，提出了相应的解决方案［10］何仕英也 研究制备出了改进型的聚乙烯醇缩甲醛胶 ［11］聚乙烯醇缩甲醛的主要特性：(1) 原料来源广，价格较低廉2) 固化产物有良好的韧性，可用于粘接柔软材料3) 胶粘剂属于单组分胶液，用前不需进行配制，使用方便4) 合成工艺简单，胶液不含有机溶剂，具有无毒、不易燃、固体含量高的特点5) 缺点是本身强度差，抗蠕性和耐热性差，因此对金属等极性材料粘接强度差， 只能作非结构胶粘剂使用。
本实验，通过学习制取聚乙烯醇缩甲醛，了解高分子聚合的基本原理，巩固理论 知识，同时通过实验现象及相关数据，推导相关结论，并测定所制成品的粘度、 拉伸强度等相关性质，从而得出实验最佳方案实验要点及仪器2.。