Polyvinylalkohol
Polyvinylalkohol, als PVA bezeichnet. Summenformel: (C2H4O) n. Verseifte polymere organische Verbindung aus Polyvinylacetat. Polyvinylalkohol ist ein weißes Pulver, eine Flocke oder ein flockiger Feststoff mit einer Glasübergangstemperatur von 60 bis 85 Grad C. Polyvinylalkohol enthält viele Alkoholgruppen, ist polar und kann mit Wasser Wasserstoffbrückenbindungen bilden, sodass er in polarem Wasser gelöst werden kann ; Es kann auch in heißen hydroxylhaltigen Lösungsmitteln wie Glycerin, Phenol usw. gelöst werden und ist in Methanol, Benzol und allgemeinen organischen Lösungsmitteln wie Aceton und Benzin nicht löslich. Wird hauptsächlich bei der Herstellung von Polyvinylacetal, benzinbeständigen Rohren und Vinylonfasern verwendet; werden auch als Klebstoffe zum vorübergehenden Schutz von Folien, Stoffen, Leder etc., Bindemittel, Schlichtemittel für Stoffe, Emulgatoren und Schutzkolloide verwendet.
Geschichte entdecken
Polyvinylalkohol wurde erstmals 1924 von den deutschen Chemikern W.O.Herrmann und Dr Wird in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion sowie in medizinischen Anwendungen eingesetzt. Polyvinylalkohol erreichte 1926 die industrielle Produktion und das Produkt erreichte in den 1950er Jahren eine groß angelegte Industrialisierung. In den frühen 1980er Jahren betrug die weltweite Produktionskapazität etwa 640.000 Tonnen.
Der Produktionsweg von Polyvinylalkohol ist nach Rohstoffen unterteilt, es gibt zwei Arten: Ethylen-Methode und Acetylen-Methode.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Polyvinylalkohol
Polyvinylalkohol, auch PVA genannt
Polyvinylalkohol ist ein wasserlösliches Polymer, das durch Hydrolyse von Polyvinylacetat ohne Polymerisation von Monomeren gewonnen wird, abgekürzt. Weiße Flocken, flockiger oder pulverförmiger Feststoff, geruchlos. Die physikalischen Eigenschaften von Polyvinylalkohol werden durch die chemische Struktur, den Alkoholysegrad und den Polymerisationsgrad beeinflusst. Es gibt zwei chemische Strukturen im Polyvinylalkoholmolekül, nämlich die 1,3- und die 1,2-Ethylenglykolstruktur, aber die Hauptstruktur ist die 1,3-Ethylenglykolstruktur, also die „Kopf-Schwanz“-Struktur.
Relative Dichte von Polyvinylalkohol (25 Grad / 4 Grad) 1.27 - 1.31 (fest), 1.02 (10 %ige Lösung), Schmelzpunkt 230 Grad, Glasübergangstemperatur {{9 }} Grad, erhitzt an der Luft auf über 100 Grad. Es ändert langsam seine Farbe und wird spröde. Beim Erhitzen auf 160-170 Grad C wird es dehydriert und verethert und verliert seine Löslichkeit. Beim Erhitzen auf 200 °C beginnt es sich zu zersetzen. Ab 250 °C wird es zu einem Polymer mit konjugierten Doppelbindungen. Brechungsindex 1.49 - 1.52, Wärmeleitfähigkeit 0,2 W / (m · K), spezifische Wärmekapazität 1 - 5J / (kg · K), spezifischer Widerstand (3.1 - 3.8 ) × 107Ω · cm. Es ist wasserlöslich und muss im Allgemeinen auf 65-75 Grad C erhitzt werden, um sich vollständig aufzulösen. Unlöslich in Benzin, Kerosin, Pflanzenöl, Benzol, Toluol, Dichlorethan, Tetrachlorkohlenstoff, Aceton, Ethylacetat, Methanol, Ethylenglykol usw. Schwer löslich in Dimethylsulfoxid. 120 - 150 Grad löslich in Glycerin. Aber wenn es auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wird es zu Gelee. Um Polyvinylalkohol aufzulösen, sollte das Material unter Rühren in Wasser mit Raumtemperatur gegeben werden. Erhöhen Sie nach dem gleichmäßigen Dispergieren die Temperatur, um die Auflösung zu beschleunigen, was eine Agglomeration verhindern und die Auflösungsgeschwindigkeit beeinflussen kann. Die wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (5 %) ist sehr empfindlich gegenüber Borax und Borsäure und kann leicht zur Gelierung führen. Wenn das Borax 1 % der Masse der Lösung erreicht, kommt es zu einer irreversiblen Koagulation. Chromat, Dichromat und Permanganat können auch Polyvinylalkohol zum Gelieren bringen.
Einführung in die Klassifizierung
Polyvinylalkohol ist eine Art wasserlöslicher Stoff, der durch Alkoholyse hergestellt wird. Die Hauptkette des Moleküls enthält die Gruppe „CH―CH (OH)“.
Nach dem Polymerisationsgrad: Er kann in einen ultrahohen Polymerisationsgrad (Molekulargewicht von 25-30 Millionen), einen hohen Polymerisationsgrad (Molekulargewicht von 17-220000) und einen mittleren Polymerisationsgrad ( Molekulargewicht von 12-150000) und niedrigem Polymerisationsgrad (Molekulargewicht von 2,{5}},5 Millionen).
Je nach Grad der Alkoholyse kann sie in drei Typen unterteilt werden: vollständige Alkoholyse (98-100 % Alkoholyse), teilweise Alkoholyse (87-89 % Alkoholyse) und 78 % Alkoholyse.
Polyvinylalkohol mit hohem Polymerisations- und Alkoholysegrad ist der Hauptrohstoff für Polyvinylformalfasern. Mit zunehmendem Alkoholysegrad nimmt die Wasserlöslichkeit deutlich ab. Bei Polyvinylalkohol stehen im Allgemeinen die Tausender- und Hunderterstellen des Polymerisationsgrads vorne und der Alkoholysegrad hinten. Beispielsweise bedeutet Polyvinylalkohol 17-99, dass der Polymerisationsgrad 1700 und der Alkoholysegrad 99 % beträgt. Im Allgemeinen nimmt der Polymerisationsgrad zu, die Viskosität der wässrigen Lösung nimmt zu und die Festigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit nach der Filmbildung nehmen zu, aber die Löslichkeit in Wasser und die Dehnung nach der Filmbildung nehmen ab.
Die Viskosität einer wässrigen PVA 17-88-Lösung nimmt bei Raumtemperatur mit der Zeit allmählich zu. Allerdings ist die Viskosität bei 8 % Konzentration unabhängig von der Zeit absolut stabil. Das spezielle Phänomen C-Polyvinylalkohol hat gute filmbildende Eigenschaften und ist für viele Gase außer Wasserdampf und Ammoniak äußerst unangenehm. Gute Lichtbeständigkeit, wird durch Licht nicht beeinträchtigt. Es kann bei offenem Feuer brennen und hat einen besonderen Geruch. Wenn die wässrige Lösung gelagert wird, wird sie manchmal giftig. Ungiftig, nicht reizend für die menschliche Haut. Wird als Emulsionsstabilisator für die Emulsionspolymerisation von Polyvinylacetat verwendet. Wird zur Herstellung wasserlöslicher Klebstoffe verwendet. Wird als Modifikator für Stärkeklebstoffe verwendet. Es kann auch zur Herstellung lichtempfindlicher Klebstoffe und benzollösungsmittelbeständiger Dichtstoffe verwendet werden. Wird auch als Trennmittel, Dispergiermittel usw. verwendet. In einem kühlen, trockenen Lagerhaus lagern. Feuchtigkeitsbeständig und feuerfest.
Polyvinylalkohol 17-92 wird als PVAl 7-92, weiße Partikel oder Pulver, abgekürzt. Leicht wasserlöslich, die Auflösungstemperatur beträgt 75 - 80 Grad. Andere Eigenschaften sind grundsätzlich die gleichen wie PVA17-88. Wird als Emulsionsstabilisator für die Emulsionspolymerisation verwendet. Wird zur Herstellung wasserlöslicher Klebstoffe verwendet. In einem kühlen, trockenen Lagerhaus, Feuer und Feuchtigkeit gelagert.
Polyvinylalkohol {{0}} wird auch als Schlichteharz (Sizing Resin) bezeichnet, abgekürzt als PVAl7-99. Weißes oder hellgelbes Pulver oder Flockenfeststoff. Die Glasübergangstemperatur beträgt 85 Grad und der Verseifungswert beträgt 3 - 12mgKOH/g. Es ist in heißem Wasser bei 90 - 95 Grad löslich, in kaltem Wasser nahezu unlöslich. Eine wässrige Lösung mit einer Konzentration von mehr als 10 % geliert bei Raumtemperatur und gefriert und verdünnt sich bei hohen Temperaturen, um die Fließfähigkeit wiederherzustellen. Um die Viskosität zu stabilisieren, kann der Lösung eine entsprechende Menge Natriumthiocyanat, Calciumthiocyanat, Phenol, Butanol und andere Viskositätsstabilisatoren zugesetzt werden. Die PvAl7-99-Lösung reagiert empfindlicher auf die durch den Sand verursachte Gelierung als PvAl7, 88. Der 0,1 %ige Borax der Lösungsmasse geliert die 5 %ige wässrige PVAl7-99-Lösung und verursacht die gleiche Konzentration von PVA 17-88 wässriges Lösungsgel Die Menge an Borax beträgt 1 %. Bei wässrigen Lösungen von Polyvinylalkohol mit gleicher Konzentration und gleichem Alkoholysegrad neigt Borax eher zur Gelierung als Borsäure. PVAl7-99 ist beständiger gegenüber Lösungsmitteln wie Benzol, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Estern, Ketonen, Ethern, Kohlenwasserstoffen usw. als PVAl7-88. Wenn es auf über 100 Grad erhitzt wird, ändert es allmählich seine Farbe. Bei über 150 Grad ändert es schnell seine Farbe und bei über 200 Grad zersetzt es sich. Die Eigenschaft der Verfärbung von Polyvinylalkohol beim Erhitzen kann durch Zugabe von 0,5 % bis 3 % Borsäure unterdrückt werden. Es hat eine gute Lichtbeständigkeit und wird durch Licht nicht beeinträchtigt. Es verfügt über chemische Reaktivität wie Veresterung, Veretherung und Acetalisierung langkettiger Polyole. Offenes Feuer brennt mit einem besonderen Geruch. Ungiftig, nicht reizend für die menschliche Haut.
Polyvinylalkohol 17-99B wird hauptsächlich zur Herstellung von hochviskosem Polyvinylbutyral verwendet. Wird häufig als Dispergiermittel für Schlichtematerialien verwendet. Andere Arten von 17-99 werden als Emulsionsstabilisatoren für die Emulsionspolymerisation von Polyvinylacetat verwendet, die Wirkung ist jedoch nicht so gut wie die von 17-88. Im Allgemeinen wird 17-99 mit 17-88 gemischt. 17-99 wird zur Herstellung einer wässrigen Lösung von Polyvinylformal (hauptsächlich L07-Baukleber) verwendet. 17-99 wird auch zur Herstellung von benzollösungsmittelbeständigem Dichtungsmittel verwendet. In einem kühlen, trockenen Lagerhaus lagern, geschützt vor Feuchtigkeit und Feuer.
Giftige Wirkung
Ungiftig, nicht reizend für die Haut, verursacht keine Hautallergien, aber Staub hat eine reizende Wirkung auf die Augen.
Produktionsmethode
Der Produktionsweg von Polyvinylalkohol ist nach Rohstoffen unterteilt, es gibt zwei Arten: Ethylen-Methode und Acetylen-Methode
Der Produktionsweg von Polyvinylalkohol ist nach Rohstoffen unterteilt, es gibt zwei Arten: Ethylen-Methode und Acetylen-Methode.
1. Direkte Ethylensynthese
Die Direktsynthesemethode des Erdölcrackens von Ethylen wurde von Japan Kuraray Co., Ltd. (ehemals Kurashiki Rayon Co., Ltd.) erstmals erfolgreich entwickelt und in der industriellen Produktion eingesetzt. Derzeit wird der Prozessweg zur Herstellung von PVA weltweit von der Ethylenmethode dominiert, und ihre Menge beträgt 72 % der gesamten Produktionskapazität. Die Vereinigten Staaten haben die Umstellung der Acetylenmethode auf die Ethylenmethode abgeschlossen. Japans Ethylen-Methode macht ebenfalls mehr als 70 % aus, während nur zwei der chinesischen Produktionsunternehmen Ethylen-Methoden anwenden.
Der technologische Prozess umfasst: Gewinnung von Ethylen und Synthese, Rektifikation, Polymerisation, Polyvinylacetat (PVAc), Alkoholyse von Vinylacetat (VAc), Rückgewinnung von Essigsäure und Methanol.
Eigenschaften des Erdöl-Ethylen-Prozesses: Der Produktionsmaßstab ist größer als der Acetylen-Prozess, die Produktqualität ist gut, die Ausrüstung ist einfach zu warten, zu verwalten und zu reinigen, die Wärmenutzungsrate ist hoch, die Energieeinsparung ist offensichtlich und die Produktionskosten sind 30 % niedriger als beim Acetylenverfahren.
2. Direkte Synthesemethode zum Cracken von Acetylen in Erdgas
Das Acetylen-Syntheseverfahren kann je nach Rohstoffquelle in ein Calciumcarbid-Acetylen-Syntheseverfahren und ein Erdgas-Crack-Acetylen-Syntheseverfahren unterteilt werden.
1. Synthesemethode von Calciumcarbidacetylen
Calciumcarbid-Acetylen-Syntheseverfahren, die früheste industrialisierte Produktion.
Eigenschaften der Calciumcarbid-Acetylen-Methode: einfache Bedienung, hohe Ausbeute und einfache Abtrennung von Nebenprodukten. Daher gibt es in China immer noch 10 Fabriken, die diese Methode für die Produktion verwenden, und die meisten von ihnen verwenden für die Produktion die Methode mit hohem Alkaligehalt. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs, der geringen Qualität und der hohen Kosten dieses Verfahrenswegs ist jedoch auch die Belastung der Umwelt durch im Produktionsprozess entstehende Verunreinigungen gravierender. Die Kosten sind höher als die PVA 800-1000 Yuan/t, die mit anderen beiden Methoden hergestellt werden, was an Marktwettbewerbsfähigkeit mangelt und das Verfahren schrittweise abschafft. Alle entwickelten Länder im Ausland haben bereits in den 1970er-Jahren alkaliarme Produktionsverfahren eingesetzt.
2. Erdgas-Cracken von Acetylen
Direkte Acetylen-Synthesemethode In Gebieten, die reich an Erdgas, Kohle und Strom sind, hat die Erdgas-Acetylen-Methode immer noch eine große Bedeutung. Länder wie Europa und Nordkorea dominieren die Erdgas-Acetylen-Methode, und China verfügt über eine Produktionsanlage, die diese Methode anwendet.
Die Borden-Methode mit Erdgas Acetylen als Rohstoff verfügt nicht nur über eine ausgereifte Technologie, sondern produziert auch Acetylen, was für eine umfassende Nutzung von Vorteil ist. Die Produktionskosten von VAc sind 50-70 % niedriger als bei der Calciumcarbid-Acetylen-Methode. Allerdings sind die Investitionen in Erdgas und Acetylen und die technischen Schwierigkeiten größer.
Die Ethylenmethode, die Erdgasmethode und die Acetylenmethode haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Prozessmethoden und -merkmale sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
Rohstoffroute Erdöl, Ethylen, Erdgas, Acetylen, Karbid, Acetylen
Reaktionsmethode
Festbett-Gasphasenverfahren. Festbett-Gasphasenverfahren. Siedebett-Gasphasenverfahren
Prozessbedingungen
Temperatur/Grad 150 - 200 170 - 210 170 - 210
Druck / MPa 0.49 - 0.98 Normaldruck Normaldruck
Fluggeschwindigkeit / L · h-1 2040 - 2100 250 - 280 110 - 150
Rohstoffverhältnis (molares Verhältnis) Ethylen: Essigsäure: Sauerstoff=9: 4: 1,5 C2H2: HAc=1: 7 ± 1 C2H2: Hac=1: 3 ± 1
Katalysatorzusammensetzung Palladium, Goldedelmetall Zn (Ac) 2 / Aktivkohle Zn (Ac) 2 / Aktivkohle
Lebensdauer des Katalysators 5 - 6 Monate 3 Monate 5 - 6 Monate
Technischer Effekt
One-Way-Conversion-Rate, % 15 - 20 60 - 70 30 - 35
Raum-Zeit-Ausbeute / t · (m3 · d) -1 6 - 8 2.0 - 2.5 1.0 - 1.3
Vorteile Weniger Nebenprodukte, weniger korrosive Ausrüstung, hohe Katalysatoraktivität, gute Produktqualität, gute Wärmeenergienutzung, billiger und einfacher Katalysator, weniger Nebenreaktionen, ausgereifte Technologie, geringere Investitionen, einfache Verfügbarkeit des Katalysators
Nachteile Kostbarer Katalysator Hohe Acetylenkosten Hohe Acetylenkosten
Der Hauptzweck
Polyvinylalkohol wird häufig verwendet. Es kann als Emulsionsstabilisator und Dispersionsstabilisator bei Polymerisationsreaktionen verwendet werden. Es kann Stärke und Knochenleim als Klebstoffe ersetzen. Es wird häufig in der Papierherstellung, Faserverarbeitung, Holzverarbeitung, Medizin, Leder, Bauindustrie, Glas, Verpackung und vielen anderen Branchen eingesetzt. Zum Beispiel: Bei der Faserverarbeitung kann es als Kettschlichtemittel, Stoffveredelungsmittel (siehe Textiladditive) usw. verwendet werden. als Pigmentklebstoff in der Papierverarbeitung zur Oberflächenbeschichtung von Papier, als Leim zum flächigen Auftragen von Papierleim; Wird in der Medizin für pharmazeutische Klebstoffe, Suspensionen, Beschichtungsmaterialien, Salbengrundlagen und sogar als Ersatz für Plasma verwendet.
Medizinischer Polyvinylalkohol
Ist ein Hydrolyseprodukt von Polyvinylacetat. Es ist ein weißes Pulver, das eine große Menge an Hydroxylgruppen enthält und wasserlöslich ist. Hat eine gute Biokompatibilität und gerinnungshemmende Eigenschaften. Das mit ultraviolettem Licht bestrahlte vernetzte Hydrogel wird verwendet, um die Glaskörperhöhle des Auges zu injizieren und zu füllen. Das kristalline Hydrogel kann als künstliches Knorpelmaterial sowie als hämostatische Faser, Verhütungsfilm und Augenfilm verwendet werden.
Polyvinylalkoholharz
Produkte der Polyvinylalkoholharz-Serie sind weiße Feststoffe und das Aussehen ist in drei Typen unterteilt: flockig, körnig und pulverförmig; ungiftig, geruchlos und schadstofffrei und kann in 80-90 Grad Wasser gelöst werden. Seine wässrige Lösung weist gute Haftungs- und Filmbildungseigenschaften auf; es ist beständig gegen die meisten organischen Lösungsmittel wie Öle, Schmiermittel und Kohlenwasserstoffe; Es verfügt über chemische Eigenschaften wie Veresterung, Veretherung und Acetalisierung langkettiger Polyole.
Herstellungsmethode: Es wird durch Verseifung von Vinylacetat hergestellt.
Verwendung: Wird hauptsächlich zum Schlichten von Kettfäden, Textilveredelungsmitteln und Vinylonfaser-Rohstoffen in der Textilindustrie verwendet. 107 Klebstoffe, Innen- und Außenwandbeschichtungen, Klebstoffe in der Bau- und Dekorationsindustrie; Wird als Polymerisationsemulgator, Dispergiermittel und Polyvinylformal in der chemischen Industrie verwendet. Acetal- und Butyralharze; werden als Papierklebstoffe in der Papierindustrie verwendet; werden als Bodenverbesserer, Pestizid-Adhäsionssynergisten und Polyvinylalkoholfilme in der Landwirtschaft verwendet; Wird auch in der täglichen Kosmetik und in Hochfrequenz-Löschmitteln und anderen Aspekten verwendet.
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