低聚合度低醇解度聚乙烯醇的合成文献综述

 2021-09-25 01:09

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聚乙烯醇是20世纪50年代初发展起来的一种重要的水溶性高分子化合物,应用十分广泛,可用来生产纤维,也能用作化纤织物浆料、涂料、胶粘剂、乳化剂、造纸加工助剂等。随着科学技术的不断发展,对不同聚合度、不同醇解度聚乙烯醇的需求日益迫切。目前国外已开发出各种高、低聚合度和醇解度的聚乙烯醇,品种在50个以上。

国内聚乙烯醇产品品种只有20个左右,而且以高聚合度、高醇解度产品为主,显得十分单调,因此,制备低聚合度聚醋酸乙烯酯显得十分迫切。由于乙烯醇不能以游离状态稳定存在,聚乙烯醇不可能直接从乙烯醇聚合得到,目前多采用聚醋酸乙烯酯在碱催化下,进行溶液醇解制备,即欲制备低聚合度、低醇解度的聚乙烯醇,必先制备低聚合度的聚醋酸乙烯酯。

聚乙烯醇(PVA)是一种重要的水溶性高分子化合物,可以运用的领域非常多,如:化纤织物浆料、涂料、胶粘剂、乳化剂、造纸加工助剂等。PVA具有良好的耐溶剂性和优良的成膜性能,且PVA膜具有良好的透明度和光泽性、较大的拉伸强度和撕裂强度、良好的气体阻隔性、生物可降解性等优点[1],尤其是在当今白色污染日益严重的今天,PVA膜作为一种新型绿色环保材料,具有非常广阔的市场前景。

聚乙烯(PVA)是一种水溶性高分子聚合物。它是白色的,粉末状树脂,分子链上含有大量的羟基,其结构是严格的线型结构,所以它的化学性质稳定,分子之间存在氢键,使其具有足够的热稳定性,同时它具有良好的成膜性,粘结力和乳化性,有卓越的耐油脂和耐溶剂性能[2],一般分为纤维用和非纤维用两大类。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[3-5]。

聚乙烯醇(PVA)是重要的水溶性聚合物。低相对分子质量的PVA被广泛应用于化妆品、食品、医药和农业等领域。采用溶液聚合法,以醋酸乙烯为单体,偶氮二异丁脯为引发剂,甲醇为溶剂,加入分子量调节剂,通过多次实验优化实验条件,合成低相对分子质量的聚醋酸乙烯(PVAC),后者以Na0H为催化剂,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。

由于PVA的亲水性、高度耐污染性使其成为制作超薄致密层的优良材料。这不仅可使PVA在RO膜、UF膜、MF膜表面形成一层不溶性凝胶层,而且也可与其它材料混合达到膜表面改性,以提高膜的亲水性和耐污染性。另外,很多研究已表明除了膜表面的亲/疏水性外,膜表面结构的粗糙度也影响膜的污染速率和程度,同时还影响清洗的进行。表面越粗糙,越易于被污染物质所吸附,且越难于清洗[6]。而PVA水凝胶层以提供光滑、亲水的表面,其对蛋白质的吸附低,而且牛血清蛋白在PVA水凝胶层表面的不可逆吸附可以忽略[7]。但PVA易溶于水,其未改性膜对水和溶质同时具有高透过性,甚至对盐无截留性,所以需要进行改性以提高耐水性。

PVA常用的改性方法有交联、接枝、共混、杂化和取代,改性后可用于渗透汽化、纳滤、超滤及燃料电池等过程。交联改性后膜的亲水性下降,导致通量较小,研究一种以不损失膜的亲水性为前提的交联方法,可以促进PVA膜在反渗透、纳滤及渗透汽化等方面的大规模应用。PVA经接枝、共混、杂化和取代改性,用于渗透汽化脱水,具有良好的分离性能,特别是取代改性制备的聚电解质络合物膜,保持高通量的同时,分离选择性也很高,有非常好的研究前景。Wang等[8]采用静电纺丝技术制备纳米复合纤维支架,然后经戊二醛交联制备了PVA超滤膜,用来分离油水乳状液,水通量有130L/(m2h),大于商业UF膜,并且截留率大于99.5%,抗污染性能也增强了。Zhang等[9]先用乙醛与PVA反应制备缩醛化聚乙烯醇,相转化制膜,然后用戊二醛来交联,得到的超滤膜对BSA的截留率也可达到95%以上。

燃料电池作为一种既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式,越来越受到大家的关注。PVA膜在燃料电池中的应用还只是处于起步阶段,燃料电池(fuelcell,FC)具有很高的电能转换效率,也不会排放SOx、NOx等污染物,因而受到广泛关注,其中离子交换膜是FC最核心部件。PVA价格低廉而且甲醇渗透率小,非常适合制备质子交换膜。以PVA制备质子交换膜也越来越受到研究者的关注。Rhim等[10]用磺化丁二酸作交联剂制备质子交换膜,用在FC中,与商业Nafion质子交换膜相比,甲醇

渗透系数下降,从而提高了FC的性能。Morancho等[11]利用磺化丁二酸作交联剂,交联PVA来制备质子交换膜用于FC,考察了交联剂含量对膜热稳定性及力学性能的影响,加入过多酸性交联剂,会使得膜力学性能及热稳定性下降。若能制备出高电导率、低甲醇渗透率的PVA质子交换膜,必将拓宽PVA膜的应用领域[12]。

参考文献:

[1]庄旭品,康卫民.聚乙烯醇一纳米银复合膜的制备及表征1005-5770(2010)06-0072-04.

[2]杨明,周龙昌,蒲小东.影响聚乙烯醇平均聚合度主要因素的规律分析,1672-9870(2006)01-0024-04.

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