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1、 唯实惟新 至诚致志 湖 南 科 技 大 学课 程 设 计题 目PVA聚合工艺乙炔段作者学院化学化工学院专业材料化学学号12060301指导教师二一五 年 九 月 一十五 日摘要本文从性状、常用数据以及性质特点等方面介绍了聚乙烯醇的性能，详细描述了聚乙烯醇在食品、医药、造纸、化纤、纺织、建筑、农业等行业中的重要作用，并对其国内外的发展前景进行了分析。聚乙烯醇的制备有三种来源，分别是乙烯直接合成法、乙炔直接合成法、天然气乙炔合成法三种制备方法，并对各种方法进行了详细的论述。最后，对不同种类的PVA制备做了大致介绍。而且对电石法生产乙炔原料工艺指标等进行了十分详细的叙述。关键词：聚乙烯醇，性能，应
2、用，制备， 乙炔，电石，工艺第一章 聚乙烯醇简介聚乙烯醇(简称PVA)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。1926年实现了小规模生产，工业化生产源于上世纪50年代，1951年我国已经从事PVA的研究和开发工作，我国上世纪60年代中期，从日本进口引进生产技术生产，20世纪70年代市场上出现了PVA商品，它是近四十年来发展起来的高分子化合物，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。已经成为生活中十分常见的高分子材料之一，而且聚乙烯醇是目前已发现的唯一具有水溶性且无毒的高聚物，应用前景很好。中文名称： 聚乙
3、烯醇 英文名称： polyvinyl alcohol，简称PVA分 子 式： C2H4On 理化特性形态：白色片状、絮状或粉末状固体，无味。密度：聚乙烯醇的相对密度(254)1.271.31(固体)、1.02(10溶液。玻璃化温度：7585受热性能：在空气中加热至100以上慢慢变色、脆化。加热至160170 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. 491. 52。热导率：02w(mK)。比热容：15J(kgK)。电阻率：(313. 8)10cm。引燃温度()： 410(粉云)爆炸下限%(V/V)： 125(g/m3 )危险性概述健康危害：
4、 吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害，对眼睛和皮肤有刺激作用。 燃爆危险： 本品可燃，具刺激性。 急救措施皮肤接触： 脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。 眼睛接触： 提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，就医。 吸 入： 脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧，就医。 食 入： 饮足量温水，催吐。就医。 消防措施危险特性： 粉体与空气可形成爆炸性混合物, 当达到一定浓度时, 遇火星会发生爆炸。加热分解产生易燃气体。 有害产物： 一氧化碳、二氧化碳。 灭火方法： 消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。 泄漏应急处理应急处理： 隔离泄漏污染区
5、，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。 操作处置与储存操作要求： 密闭操作。密闭操作，提供良好的自然通风条件。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理
6、设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存要求： 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。接触控制/个体防护职业接触限值 中 国MAC(mg/m3)： 10 前苏联MAC(mg/m3)： 10 工程控制： 密闭操作，提供良好的自然通风条件。 呼吸防护： 空气中粉尘浓度超标时，必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时，应该佩戴空气呼吸器。 眼睛防护： 戴化学安全防护眼镜。 身体防护： 穿防毒物渗透工作服。 手 防 护： 戴橡胶手套。 其他防护： 工作现场严禁吸烟，保持良好的卫生习惯。 第二章 性能及应用聚乙烯醇性能 溶解性PVA溶于
7、水，水温越高则溶解度越大，为了完全溶解一般需加热到6575。但几乎不溶于有机溶剂，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。120l50可溶于甘油但冷至室温时成为胶冻。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：亲和润湿溶胀无限溶胀溶解。 成膜性PVA易成膜，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
8、高，粘接强度越强。 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。 目前，医用的PVA有PVA05-88，PVAl7-88，PVA-124等规格，前2种规格的醇解度均为(882)(m01)，平均聚合度 (n)分别为500600和17001800；PVA124的醇解度为 9899(m01)，平均聚合度(n)2 4002 500。 开发新的药用辅料，促进剂型优化是当前我国中药开发与国际接轨的战略任务之一。PVA具
9、有合成方便、安全低毒、产品质量易于控制、价格便宜、使用方便等特点。因此， PVA是具有再次开发潜力的优良药用辅料。聚乙烯醇的应用用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。 聚乙烯醇是一种用途很广泛的水溶性高分子聚合物。由于其性能介于塑料 和橡胶之间，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，且无毒无 害，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
10、分子化工等行业。在化纤工业中的应用 聚乙烯纤维在化纤行业中又称为维纶，维纶纤维是一种很有价值的功 能性差别化纤维，水溶性维纶纤维有长丝和短纤两大类。水溶性维纶长丝 是理想的水溶性纤维，是维纶的特色品种，可有 O100水溶温度，供各 种用途使用。它具有理想的水溶温度和强伸度，良好的耐酸、耐碱、耐干 热性能，溶予水后无味、无毒，水溶液呈无色透明状，在较短时间内能自 然生物降解。 其主要应用有以下几种： (1) 无捻毛巾(2) 织袜(3) 渔网吸水性与棉纤维相近，是合成纤维中吸水性最强的一种；透气性和耐磨性好；强力高；耐霉蛀、耐日光和保暖性能均良好。但弹性和染色性差，易折皱，缩水率较大，耐热性能差。
11、适用于制造各种衣着纺织品、家用织物、渔网、绳索、帆布等。 维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，也叫维尼纶。其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。维纶在30年代由德国制成，但不耐热水，主要用于外科手术缝线。1939年研究成功热处理和缩醛化方法，才使其成为耐热水性良好的纤维。生产维纶的原料易得，制造成本低廉，纤维强度良好，除用于衣料外，还有多种工业用途。但因其生产工业流程较长，纤维综合性能不如涤纶、锦纶和腈纶，年产量较小，居合成纤维品种的第5位。维纶特性：最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，号称“合成棉花”。强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐
12、气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。 用 途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。 维纶生产：维纶的主要成分是聚乙烯醇，但乙烯醇不稳定，一般是以性能稳定的乙烯醇醋酸酯（即醋酸乙烯）为单体聚合，然后将生成的聚醋酸乙烯醇解得到聚乙烯醇，纺丝后再用甲醛处理才能得到耐热水的维纶。聚乙烯醇的熔融温度（225230C）高于分解温度（200220C），所以只能用溶液纺丝法纺丝。 特点用途：维纶是合成纤维中吸湿性最大的品种， 吸湿率为4.5% 5%，接近于棉花（8）。维纶纺织布穿着舒适，适宜制内衣。维纶的强度稍高于棉花，
13、比羊毛高很多。在一般有机酸、醇、酯及石油灯溶剂中不溶解，不易霉蛀，在日光下暴晒强度损失不大。 缺 点：耐热水性不够好，弹性较差，染色性较差。 维纶的柔软及保暖性好，它的相对密度比棉花要小，因此与棉花相同重量的维纶能织出更多的衣料。它的热传导率低，因而保暖性好。维纶的耐磨性和强度也比棉花要好，因此维纶在很多方面可以与棉混纺以节省棉花。 维纶主要用于制作外衣、棉毛衫裤、运动衫等针织物，还可用于帆布、渔网、外科手术缝线、自行车轮胎帘子线、过滤材料等。在造纸工业中的应用 造纸 PVA 水溶纤维在造纸中具有应用极为方便、利用率高、增强效果 好、对环境无污染等特点。除在特种纸中可应用外，在普通印刷纸、水泥
14、 包装袋纸上也有广阔的前景。目前，美国、韩国等已在医疗器械包装纸、 嘴棒成型纸上大量应用，国内在电池隔膜纸、空气过滤纸、汽车用纸板、 扬声器专用纸、包装纸板、液体过滤纸板、水溶纸、果袋纸、培草纸、地 膜纸上的应用也取得了较大的进展。总体面言，PVA 的易水溶性和环保性 是其最大的优势。在越来越注重环保的今天，其用途将会得到进一步的扩展。 在建筑业中的应用 高强度PVA 纤维在建材中的应用已日益广泛，已被用于建筑物中混凝 土的加强，如水泥板，下水道，地面，停车场等；也可用于水泥和玻璃纤维的理想替代物，室内装潢的纤维的补张等中，而且在内墙涂料及胶黏剂上，PVA 也开始得到越来越广泛的应用。在食品中
15、的应用 由改性 PVA 与变性淀粉共混构成的互穿网络结构高分子塑料合金，可 生物降解。常制得适用于包装食品的薄膜、农用水溶性薄膜、容器及一次 性消费用品等，其废弃物在潮湿的土壤中即可被微生物吞噬，降解为二氧 化碳和水，对环境无污染，有利于环保和实现绿色消费，因此制得的产品 属于环境友好产品，具有良好的应用前景。PVA 薄膜已列入我国塑料包装 材料“十五大”发展规划中。 在医疗中的应用 PVA 水凝胶由于具有与人体自然组织相近的含水量、弹性模量、低摩 擦系数及较高的机械强度、丰富的孔漏网络结构、良好的生物相容性等特点，在生物医学领域有着广泛的应用。可用于制造人工软骨、人工角膜、 人工玻璃体等。聚乙烯酵水凝
