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聚乙烯醇PVA在各領(lǐng)域的應(yīng)用


實(shí)驗(yàn)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(gè)重要的、必不可少的材料。同時(shí),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(yīng)用。由于PVA具有許多優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,其在實(shí)際生產(chǎn)中具有十分廣泛的用途,并且近些年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,在各個(gè)新領(lǐng)域的應(yīng)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(jī)溶劑性以及良好的耐鹽、耐化學(xué)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(yīng)用前景、使用較廣的環(huán)保材料。水溶性纖維主要作為造紙?jiān)稀o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(duì)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(yīng)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(qiáng)力、耐磨性、可撓性以及對(duì)大氣條件變化的保護(hù)性等得以提高的一種理想的低成本經(jīng)紗漿料。國(guó)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(jī)添加劑等。用PVA制作的紙張表面施膠劑,可增強(qiáng)紙品表面強(qiáng)度和內(nèi)部張力、耐破裂度、耐折和耐磨強(qiáng)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(jī)溶劑性。由于PVA水溶液對(duì)紙的黏合力強(qiáng),成膜性好,可代替價(jià)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(shù)紙、工藝紙等高級(jí)紙方面有廣泛的用途。
       (3)黏合劑    聚乙烯醇對(duì)纖維素物質(zhì)的黏著力是極大的,PVA直接作為各種纖維質(zhì)材料的黏合劑以及膠帶、郵票、標(biāo)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(zhì)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?jiān)偕鷷r(shí)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(duì)水既不分散又不溶解,回收廢紙時(shí),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(fù)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(zhì)膜、聚酯等成型時(shí)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(yīng)性好;較高的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)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(duì)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(guó)際公認(rèn)的環(huán)境友好材料。
       英國(guó)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(diǎn)低于聚乙烯醇分解溫度(180℃左右)。該公司已生產(chǎn)和供應(yīng)Enpol樹脂,并轉(zhuǎn)讓薄膜生產(chǎn)技術(shù),現(xiàn)已開發(fā)出10個(gè)牌號(hào),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(gè)月內(nèi)可生物降解。
       液晶顯示(LCD)用偏振膜是重要的電子化學(xué)品,世界需求快速增長(zhǎng)。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(lǐng)先的聚乙烯醇膜生產(chǎn)商??蓸符惞緸闈M足需求的增長(zhǎng),已于2005年將其光學(xué)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(kuò)增光學(xué)用聚乙烯醇薄膜3000萬平方米/年,擴(kuò)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(dá)到9100萬平方米/年。
       (5)醫(yī)藥領(lǐng)域    PVA在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)方面作為一種新的功能高分子材料廣為應(yīng)用。在血管對(duì)接時(shí)用短時(shí)間內(nèi)溶解的PVA管和瞬間黏合劑,一碰即可接上,使血管吻合術(shù)大大簡(jiǎn)化;PVA作為高含水彈性體用作人工關(guān)節(jié)、心膜和胸膜等填補(bǔ)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(fù)材料;PVA中空纖維表面積大,可制作人工肺,PVA中空纖維進(jìn)行選擇性滲透,可制造人工腎膜;PVA水溶性纖維作為手術(shù)縫線,術(shù)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(xué)中得到了更為普遍的應(yīng)用,藥物中加入PVA可控制藥物釋放速度。含PVA藥物溶解時(shí),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(jìn)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(dá)到長(zhǎng)效作用,制成長(zhǎng)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(fù)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(gòu)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(xì)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(hù)膠性能好。PVA不僅是一種適合醋酸乙烯乳液聚合的保護(hù)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(jié)的麻煩,凍融穩(wěn)定性好;與顏料或無機(jī)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(tuán)粒化能力比其它任何改良劑都優(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(zhì)疏松,微生物活動(dòng)好,促進(jìn)根部發(fā)育;②土壤的毛細(xì)管錯(cuò)綜,水分保持良好;③團(tuán)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(yīng)用之外,PVA新的用途正在不斷開拓。例如人們對(duì)各種生物降解高分子材料進(jìn)行篩選研究之后的結(jié)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(duì)PVA進(jìn)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(yīng)的條件下得到生物降解。
       PVA還有一個(gè)重要特點(diǎn),就是它的衛(wèi)生性。美國(guó)、日本的許多研究機(jī)構(gòu)曾對(duì)PVA進(jìn)行了大量試驗(yàn),證明了它的無毒性。除了不宜作為內(nèi)服藥品或食品直接進(jìn)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(lǐng)域。
       以PVA為主要原料制得的高強(qiáng)高模纖維,是維綸纖維系列中的新品一族。它具有高強(qiáng)度、高模量、分散性好的優(yōu)點(diǎn),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(qiáng)防裂材料。另外由于高強(qiáng)高模維綸還具有穩(wěn)定的高溫特性,因此它在要求十分嚴(yán)格的橡膠領(lǐng)域?qū)⒄加兄匾匚?。例如?gòu)成輪胎材料的強(qiáng)力人造絲已經(jīng)面臨淘汰,高強(qiáng)高模維綸將完全有希望成為子午胎簾子線。高強(qiáng)高模維綸也以其高模量、高強(qiáng)度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)正在進(jìn)入塑料增強(qiáng)材料領(lǐng)域。


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