開題報(bào)告聚乙烯醇的制備(已修改)
2025-01-30 21:45 本頁面
【正文】 一、聚乙烯醇的制備原料路線聚乙烯醇是由醋酸乙烯(VAc)經(jīng)聚合醇解而制成，生產(chǎn)PVA通常有兩種原料路線，一種是以乙烯為原料制備醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇；另外一種是以乙炔(分為電石乙炔和天然氣乙炔)為原料制備醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇。（1）乙烯直接合成法石油裂解乙烯直接合成法，由日本可樂麗公司(原倉敷人造絲公司)首次開發(fā)成功并用于工業(yè)化生產(chǎn)。目前，國(guó)際上生產(chǎn)聚乙烯醇的工藝路線以乙烯法占主導(dǎo)地位，其數(shù)量約占總生產(chǎn)能力的72％。美國(guó)已完成了乙炔法向乙烯法的轉(zhuǎn)變，日本的乙烯法也占70％以上，而中國(guó)的生產(chǎn)企業(yè)只有兩家為乙烯法。其工藝流程包括：乙烯的獲取及醋酸乙烯(VAc)合成、精餾、聚合、聚醋酸乙烯(PVAc)醇解、醋酸和甲醇回收五個(gè)工序。石油乙烯法的工藝特點(diǎn)：生產(chǎn)規(guī)模較乙炔法大，產(chǎn)品質(zhì)量好，設(shè)備易于維護(hù)、管理和清洗、熱利用率高，能量節(jié)約明顯，生產(chǎn)成本較乙炔法低30％以上。（2）電石乙炔合成法電石乙炔合成法，最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其工藝特點(diǎn)是操作比較簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、副產(chǎn)物易于分離，因而國(guó)內(nèi)至今仍有1O家工廠沿用此法生產(chǎn)，且大部分應(yīng)用高堿法生產(chǎn)聚乙烯醇。但由于乙炔高堿法工藝路線產(chǎn)品能耗高、質(zhì)量差、成本高，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的雜質(zhì)污染環(huán)境亦較為嚴(yán)重，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，屬逐漸淘汰工藝。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家早于20世紀(jì)7O年代已全部用低堿法生產(chǎn)工藝。（3）天然氣乙炔合成法天然氣乙炔為原料的Borden法，不但技術(shù)成熟，而且生產(chǎn)的乙炔有利于綜合利用，VAc的生產(chǎn)成本較電石乙炔法低50％～70％，但天然氣乙炔法投資和技術(shù)難度都較大。在天然氣、煤和電力豐富的地區(qū)，天然氣乙炔法仍具有生命力。歐洲及朝鮮等國(guó)家以天然氣乙炔為主，我國(guó)也有套生產(chǎn)裝臵采用該方法。醇解法制備聚乙烯醇聚乙烯醇是不能直接通過單體聚合得到的，而是由其酯類——聚乙酸乙烯酯醇解或水解來制備。由于醇解法所生成的PVA精制容易，純度較高，主產(chǎn)物性能較好，因而工業(yè)上多采用醇解法。聚乙酸乙烯酯的醇解可以在酸性或者堿性條件下進(jìn)行。酸性條件下的醇解反應(yīng)由于痕酸量很難從PVA中除去，而殘留的酸可以加速PVA的脫水作用，使產(chǎn)物變黃或不溶于水，因此目前多采用堿性醇解法制備PVA。堿性條件下的醇解反應(yīng)有濕法和干法兩種，也就是人們常說的高堿法和低堿法。濕法醇解工藝就是在原料聚醋酸乙烯甲醇溶液中含有1％～2％的水，催化劑堿也配制成水溶液，堿摩爾比大。高堿法的優(yōu)點(diǎn)是醇解速度較快，設(shè)備生產(chǎn)能力高，缺點(diǎn)是副反應(yīng)多，生成的醋酸鈉多，需要回收設(shè)備，聚乙烯醇產(chǎn)品中醋酸鈉含量較多，造成聚乙烯醇純度偏低，灰分偏高，影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。干法醇解，就是聚醋酸乙烯甲醇溶液含水率小于l％，幾乎是在無水的情況下進(jìn)行醇解，堿摩爾比小。低堿法的突出優(yōu)點(diǎn)是，采用低堿摩爾比，氫氧化鈉耗量?jī)H為高堿法的十分之一，副反應(yīng)少，副產(chǎn)醋酸鈉也相應(yīng)較少，缺點(diǎn)是醇解速度慢，聚乙烯醇產(chǎn)品中的醋酸鈉因結(jié)構(gòu)致密而不易洗去。由于低堿醇解法有許多優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為生產(chǎn)聚乙烯醇的主要方法。制備過程如下：本實(shí)驗(yàn)用甲醇為醇解劑，NaOH為催化劑，反應(yīng)式如下： 從反應(yīng)式也可以看出，醇解反應(yīng)實(shí)際上是甲醇和高分子聚醋酸乙烯醇之間的酯交換反應(yīng)。這種使聚合物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng)在高分子化學(xué)中被稱為高分子化學(xué)反應(yīng)。影響反應(yīng)的因素主要有以下幾點(diǎn)：A、聚合物濃度其它條件不變，隨聚合物濃度的提高，醇解度下降。但濃度太低，溶劑損失和回收工作量太大，一般為22％。B、NaOH用量加大用量對(duì)醇解速度、醇解率影響不大，但會(huì)增加體系中醋酸鈉含量，影響反應(yīng)質(zhì)量。一般NaOH/。C、反應(yīng)溫度提高溫度會(huì)加快醇解速度，但副反應(yīng)也相應(yīng)提高。工業(yè)上一般選擇45～48℃。D、相變由于PVAc可溶于甲醇而PVA不溶于甲醇，因此在反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)生相變。在實(shí)驗(yàn)室中醇解進(jìn)行好壞的關(guān)鍵在于體系中剛出現(xiàn)凍膠時(shí)，必須用強(qiáng)烈攪拌將其打碎，才能保證醇解較完全地進(jìn)行。 二、性質(zhì) 聚乙烯醇（簡(jiǎn)稱PVA）是目前已發(fā)現(xiàn)的唯一具有水溶性且無毒的高聚物，別名為PVA,Poval。它是近三十年來發(fā)展起來的高分子化合物，由于合成技術(shù)的不斷提高和價(jià)格的不斷下降，其用途日益廣泛，發(fā)展速度很快。其性能介于橡膠和塑料之間，按用途可分為纖維和非纖維兩大用途。 聚乙烯醇的性能 聚乙烯醇是一種無色塑膠，由聚乙烯酯(通常為聚乙酸乙烯酯)受酸或堿水解作用而得。完全水解的聚乙烯醇，仍含約5%剩余乙酸基在內(nèi)。聚乙烯醇的物理性質(zhì)、抗水性及與韌化劑的混合性等與其水解程度有關(guān)，即與其在最終制品中的乙酸基與氫氧基之比例有關(guān)。聚乙烯醇對(duì)于有機(jī)溶劑及氣體皆為不透性，亦不能與之混和。除多元醇類、氨醇類以外，對(duì)能與水混合的多數(shù)溶劑皆能抗
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1