问题：低相对分子质量的聚乙烯醇的合成研究
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时间：2005-11-14 16:27:31 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

低相对分子质量的聚乙烯醇的合成研究

聚乙烯醇(PVA)是重要的水溶性高聚物，性能介于塑料和橡胶之间，一般分为纤维用和非纤维用两
大类．由于它具有独特的强力粘接性、气体阻隔性、耐磨耗性，而广泛用于纺织、食品、医药、建筑、农
业和高分子化工等领域u-3j．
近年来，PVA的用途不断扩大，在作为传统的民用纤维的同时，非纤维用途迅速增加．它的可降解性
使它具有良好的环境性能，符合人们日益关注的环境保护要求；它与皮肤的接触完全无毒无害，使PVA
可以用于化妆品、医药和食品等领域；PVA的水溶性能可用来开发生物降解膜等各种改性的高性能产品，
并可与其它物质结合改善产品质量．因此，近年来PVA的性能得到很高的评价，应用前景十分广阔卜．
高相对分子质量( >1500)的聚乙烯醇主要作为悬浮剂、合成纤维和胶粘剂等，用于建筑和高分子化
工等领域；而低相对分子质量( >1000)的聚乙烯醇主要用于化妆品、医药、食品和农业等领域．
1 实验
1．1 实验原理
因为乙烯醇很不稳定，常温下极易发生异构化变成乙醛或环氧乙烷
f CH、CHO (乙醛)
CH。-CH ～一 CH 2 H2 (环氧乙烷)
j I ＼／
OH 【 O
所以不可能由乙烯醇合成聚乙烯醇．聚乙烯醇是由稳定的醋酸乙烯(VAc)经溶液聚合得到聚醋酸乙烯
(PVAc)，后者再经醇解反应得到(聚乙烯醇)
1．2 实验步骤
1)PVAc的合成．在装有搅拌器、冷凝管和温度计的洁净的500 mL三颈瓶中，按配方依次加入单
体醋酸乙烯(VAc)，引发剂偶氮二异丁腈(ABIN)和溶剂甲醇，然后加入少量的分子量调节剂(三氯甲
烷)，水浴加热，搅拌，控制好水浴温度保持正常的回流速率．当反应物粘稠时，可加入适量的甲醇稀释
反应物，然后将反应物慢慢地倒入盛水的大搪瓷盘中．PVAc呈薄膜析出，待不结膜时，用水反复洗涤，
挤干后放入真空烘箱中干燥，控制温度为(4O～50) C，至聚合物恒重．
2)PVAc相对分子质量的测定．
3)PVA 的合成【4 ]．为得到低醇解度的聚乙烯醇，本实验采用了低温、低碱、间歇操作的醇解工艺．
在1 L三口瓶中加入PVAc，然后再加入甲醇，使PVAc的浓度为15 左右，按配方要求加入所需
要的水量，开始搅拌，在室温下加氢氧化钠一甲醇溶液，升温至4O C进行醇解反应．相变一段时间后加
醋酸一甲醇溶液，同时降温，搅拌lO min后出料得到PVA 颗粒，在(7o～75)C 的烘箱中干燥即得到产
品．
4)醇解度的测定．
2 结果分析与讨论
2．1 温度对聚合物平均聚合度的影响
聚合物的平均聚合度与聚合温度z的关系:
聚合物的平均聚合度随着温度的升高而降低．这正符合自由基聚合温度对聚合物

2．2 单体浓度对平均聚合度的影响
单体的浓度实际上就是单体和溶剂的比．由实验结果看出：单体和溶剂的比是影响聚合物平均聚合
度的一个非常重要的因素．单体和溶剂的比与聚合物平均聚合度的关系:
聚合物的平均聚合度随单体含量的降低而降低．
2．3 分子量调节剂对平均聚合度的影响
分子量调节剂的作用原理实际上就是链转移的
一种应用．要得到低相对分子质量的聚乙烯醇，就要
选择向溶剂转移常数(Cs)较大的溶剂，但是甲醇
值较小；要得到低相对分子质量的产品，就需另
加值大的分子量调节剂．聚合物的平均聚合度与

聚合物的平均聚合度随单体／
分子量调节剂的体积比的降低而降低．
2．4 醇解因素对醇解度的影响

2．4．1 聚醋酸乙烯PVAc的浓度对醇解度的影响
PVAc的浓度涉及到溶液的粘度，浓度太大时粘度太大与试剂不易混合，操作困难，反应不均匀，总
的醇解度降低．如浓度太低反应速率太慢．因此，选择PVAc的浓度很重要，在本实验中选择PVAc的
浓度为15 ．
2．4．2 碱的用量对醇解度的影响
从基本的化学反应上讲，碱是催化剂，但可能发生下列副反应
CH3COOCH3+ NaOH — CH3COONa+ CH。OH ，
副反应消耗NaOH，导致醇解率的降低，同时还产生了副产物CH。COONa．
由于NaOH 的用量是一个非常重要的因素，用量太多反应比较快，同时聚乙烯醇不溶于甲醇中沉淀
析出，沉淀太快容易结块，含有包容的CH。COONa不易洗掉，影响产品的质量．所以最终选择NaOH／
PVAc一1：0．007(物质的量之比)．
2．4．3 碱的浓度对醇解度的影响
碱的浓度实际上就是系统含水量，有正交实验所得结果，随着系统含水量的增加，醇解度增加．但
是当含水量增加到一定程度时，原料与产物中的乙酸甲酯都会发生皂化反应，其结果是CH。COONa量
增加，反应速度也随着下降．非但如此，系统含水量增加还能使聚乙烯醇的沉淀状态不好，这是由于聚
乙烯醇不溶于甲醇而溶于水的缘故．因此，系统中含水量一定要控制好[9]．醇解度与系统含水量的关系

2．5 红外光谱测试
将所得到的样品研磨成粉末状，作红外光谱测试
从红外光谱中看出，样品中还包含有少量的未反应的的乙酰氧基(一OcOcH。)，说明聚醋酸乙烯
(PVAc)是部分醇解．聚乙烯醇中的羟基的吸收主要在3433 crn 和I 101 cm_。．聚醋酸乙烯(PVAc)
的结构可以由1737 cm 和1 427 cm 的吸收来确认m]．
3 结论
PVA是重要的水溶性聚合物，主要有纤维用和非纤维用两大类．高分子合成工业中生产的PVA是
高相对分子质量的产品，主要用于生产维尼纶和胶粘剂．为了扩大其用途，本研究采用溶液聚合法，以
醋酸乙烯为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，甲醇为溶剂，加入适当种类和用量的分子量调节剂，首先合
成PVAc，后者经醇解得到了外观为白色粉末状、平均聚合度为600，醇解度为80％的低相对分子质量
的PVA产品．低相对分子质量的PVA的可降解性使它具有良好的环境性能，符合人们日益关注的环境
保护要求，它与皮肤的接触完全无毒无害，可以用于化妆品、医药和食品等领域．本研究对制备低相对
分子质量的PVA 具有一定的理论意义和实际应用价值．

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