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聚乙烯醇PVA在各領域的應用


實驗室k / 2018-09-19

       PVA自工業(yè)化生產(chǎn)以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,其用途得到了極大的拓展,由最初的只用于維綸生產(chǎn),逐步發(fā)展到用于紡織、造紙、建筑、化工、電子等行業(yè),目前PVA新的用途仍在不斷地被開發(fā)出來,PVA已經(jīng)成為一個重要的、必不可少的材料。同時,PVA作為“最生態(tài)友好產(chǎn)品”,在環(huán)保和安全方面也得到了廣泛的重視和應用。由于PVA具有許多優(yōu)異的物理和化學性能,其在實際生產(chǎn)中具有十分廣泛的用途,并且近些年得到了長足的發(fā)展,在各個新領域的應用開發(fā)如火如荼。

聚乙烯醇PVA

       (1)織物及織物加工    由于分子間的高黏著性,PVA具有良好的拉絲、成膜性,曾經(jīng)奠定了PVA作為維綸纖維原料的地位。用PVA制造的維綸纖維可與棉、毛、黏膠纖維混紡或純紡,用于衣著及篷布、簾子線、繩索等生產(chǎn),是石棉的理想代用品。近年開發(fā)的水溶性纖維具有水溶性、耐酸性、耐堿性、耐有機溶劑性以及良好的耐鹽、耐化學藥品性,可以根據(jù)需要在不同的水溫中得以溶解,其廢液經(jīng)活性污泥處理后,完全降解而無公害,是一種極有應用前景、使用較廣的環(huán)保材料。水溶性纖維主要作為造紙原料、無紡布原料、生產(chǎn)水溶性紗線或與其它纖維混紡后織成高檔紡織品,以及制作軍工用品的紡織材料。
       織物加工對PVA的需求量最大,使用范圍大致如下:漿料——經(jīng)紗漿、印染漿、織物整理;改性劑——織物樹脂整理;黏合劑——氈和無紡布等的黏合劑。
       在上述應用中作為經(jīng)紗漿料用的比例最大。PVA是一種能使經(jīng)紗的抱合力,上漿紗強力、耐磨性、可撓性以及對大氣條件變化的保護性等得以提高的一種理想的低成本經(jīng)紗漿料。國外PVA漿料上百種,主要區(qū)別在于醇解度和聚合度,最常用的是1799和1788。
       (2)紙加工    PVA在造紙工業(yè)中主要用于表面施膠劑、顏料黏合劑和打漿機添加劑等。用PVA制作的紙張表面施膠劑,可增強紙品表面強度和內部張力、耐破裂度、耐折和耐磨強度,改善紙張的光澤及平滑性,提高紙張耐水性、耐油及耐有機溶劑性。由于PVA水溶液對紙的黏合力強,成膜性好,可代替價格昂貴、容易腐敗的干酪素制作顏料膠黏劑,涂布紙的白度和光澤度好,不易卷曲,成本低,因此在美術紙、工藝紙等高級紙方面有廣泛的用途。
       (3)黏合劑    聚乙烯醇對纖維素物質的黏著力是極大的,PVA直接作為各種纖維質材料的黏合劑以及膠帶、郵票、標簽等的再濕黏合劑早已被廣泛使用。
       低聚合度和低醇解度的PVA可制造水溶性熱熔膠,這種黏合劑可加熱熔融涂敷于基質表面上,無需干燥工藝,并且有良好的黏著性。此外,將其用于無線裝訂、波紋紙板等工藝中沒有作為廢紙再生時的麻煩,而有些樹脂的熱熔膠例如EVA(乙烯-醋酸乙烯樹脂)系熱熔膠,對水既不分散又不溶解,回收廢紙時,這些黏合劑形成塊狀,既污染紙張又在造紙工藝中堵塞金屬絲篩眼。PVA改性脲醛樹脂和酚醛樹脂可用來黏合人造板或復合板。
       (4)薄膜和制品    PVA水溶液有良好的成膜性,PVA薄膜有與其它塑料薄膜不同的許多特性。PVA薄膜種類很多,主要有纖維品包裝用軟質膜、聚酯等成型時的離子型薄膜、水溶性薄膜和食品包裝用薄膜。
       PVA薄膜作為包裝材料具有優(yōu)異性能:極好的透明度和光澤性;不吸塵、不帶靜電、印刷適應性好;較高的拉伸強度和伸長率,良好的耐磨性;低濕度下,極好的氣體阻隔性和保香性,阻氧性甚至優(yōu)于乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、和聚偏二氯乙烯(PVDC);與EVOH一樣,透濕性較大,對水敏感;有良好的金屬蒸鍍性、熱黏合性;耐油性極好,耐輻照,可用于耐輻射食品包裝;易溶于水,在水體中可水解、生物降解,水解、降解和焚燒的最終產(chǎn)物為CO2和H2O,屬于國際公認的環(huán)境友好材料。
       英國Polyval公司開發(fā)的聚乙烯醇薄膜專利新配方和工藝,能大幅降低擠出聚乙烯醇薄膜Enpol成本。據(jù)稱,傳統(tǒng)聚乙烯醇薄膜采用溶液流延法工藝生產(chǎn),加工成本非常高。而現(xiàn)在Enpol膜采用Enpol樹脂擠出吹塑法生產(chǎn),Enpol樹脂熔點低于聚乙烯醇分解溫度(180℃左右)。該公司已生產(chǎn)和供應Enpol樹脂,并轉讓薄膜生產(chǎn)技術,現(xiàn)已開發(fā)出10個牌號,加工的薄膜在5~70℃間的不同溫度下溶于水,用于排水系統(tǒng),三個月內可生物降解。
       液晶顯示(LCD)用偏振膜是重要的電子化學品,世界需求快速增長。偏振膜由聚乙烯醇膜和三乙酰纖維素(TAC)膜層通過拉伸和組合制造而成。該膜可通過大型滾壓制取。通過放寬滾壓尺寸可提高偏振膜裝置的生產(chǎn)性??蓸符愂穷I先的聚乙烯醇膜生產(chǎn)商??蓸符惞緸闈M足需求的增長,已于2005年將其光學用聚乙烯醇薄膜生產(chǎn)能力翻了近一番。近期,可樂麗公司又在其日本Tamashima工廠投資約60億日元(約5100萬美元)擴增光學用聚乙烯醇薄膜3000萬平方米/年,擴能于2007年6月完成,這使可樂麗公司聚乙烯醇薄膜總能力達到9100萬平方米/年。
       (5)醫(yī)藥領域    PVA在醫(yī)學和藥學方面作為一種新的功能高分子材料廣為應用。在血管對接時用短時間內溶解的PVA管和瞬間黏合劑,一碰即可接上,使血管吻合術大大簡化;PVA作為高含水彈性體用作人工關節(jié)、心膜和胸膜等填補材料;聚乙烯醇縮甲醛海綿狀物可制人造皮膚、人造肌肉、人工角膜、玻璃等;PVA可作為牙科修復材料;PVA中空纖維表面積大,可制作人工肺,PVA中空纖維進行選擇性滲透,可制造人工腎膜;PVA水溶性纖維作為手術縫線,術后可不必拆線;PVA淚膜可制造眼淚從而治療干眼綜合征,PVA濃水溶液和軟膏劑均勻混合制成外科敷料,在創(chuàng)傷或外傷等皮膚表面上形成膜,藥物成分可充分被患部吸收且不污染衣服。
       PVA在藥學中得到了更為普遍的應用,藥物中加入PVA可控制藥物釋放速度。含PVA藥物溶解時,首先表面吸收水分溶脹,形成凝膠,從而阻止水分向材料中心滲透,待凝膠逐漸溶解后,水分得以逐漸進入,藥物逐漸被吸收,從而制成緩釋、恒釋片劑、腸溶藥劑;液體藥劑加入PVA后增加藥劑黏度從而達到長效作用,制成長效眼用藥劑。
       以色列瑞珍提斯生物材料公司開發(fā)出一種軟骨修復水凝膠。這種水凝膠由聚乙烯醇和一定比例的纖維蛋白原構成,是一種可生物降解合成材料,將其注入軟骨受傷部位后能根據(jù)需要凝化成所需形狀,通過釋放出的纖維蛋白原誘使軟骨細胞再生并與周圍組織自然融合。
       (6)乳化穩(wěn)定劑    部分醇解PVA比完全醇解PVA表面張力低,使醋酸乙烯單體在水中的分散力大,其保護膠性能好。PVA不僅是一種適合醋酸乙烯乳液聚合的保護膠體,而且也是聚醋酸乙烯乳液的增稠劑,因此它在聚醋酸乙烯乳液工業(yè)上起著重要作用。
       使用乳化劑型PVA作為醋酸乙烯乳液聚合的乳化穩(wěn)定劑和增稠劑可使乳液粒子小、乳液黏度高;發(fā)泡少,因而無泡沫凝結的麻煩,凍融穩(wěn)定性好;與顏料或無機鹽的混合性好;后添加增黏效果大。
       (7)土壤改良劑    聚乙烯醇作為土壤改良劑使土壤團?;芰Ρ绕渌魏胃牧紕┒純?yōu)越,經(jīng)PVA改良后的土壤:①孔隙多,從而使空氣含量高、土質疏松,微生物活動好,促進根部發(fā)育;②土壤的毛細管錯綜,水分保持良好;③團粒間的空隙大,水的透氣性好。
       (8)其它    除了以上這些成熟的應用之外,PVA新的用途正在不斷開拓。例如人們對各種生物降解高分子材料進行篩選研究之后的結果表明,在大品種合成高分子中,PVA是具有生物降解性能的材料。通過對PVA進行改性或加入其它高分子材料后制出的醫(yī)藥器械、食品包裝、辦公用品及衛(wèi)生材料等,能夠在相應的條件下得到生物降解。
       PVA還有一個重要特點,就是它的衛(wèi)生性。美國、日本的許多研究機構曾對PVA進行了大量試驗,證明了它的無毒性。除了不宜作為內服藥品或食品直接進入人體外,它與皮膚的接觸完全無害,可以用于化妝品、食品包裝領域。
       以PVA為主要原料制得的高強高模纖維,是維綸纖維系列中的新品一族。它具有高強度、高模量、分散性好的優(yōu)點,并且能夠耐酸、堿、鹽,耐磨損、耐光照、耐腐蝕、防蟲蛀,與水泥的親和性較好,是水泥制品理想的增強防裂材料。另外由于高強高模維綸還具有穩(wěn)定的高溫特性,因此它在要求十分嚴格的橡膠領域將占有重要地位。例如構成輪胎材料的強力人造絲已經(jīng)面臨淘汰,高強高模維綸將完全有希望成為子午胎簾子線。高強高模維綸也以其高模量、高強度的獨特優(yōu)勢正在進入塑料增強材料領域。


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