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中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司	电石乙炔法	10	运行
湖南省湘维有限公司	电石乙炔法	10	部分运行
合计	109.6

聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，简称PVA）是一种重要的高分子材料，以下是对其的详细介绍：

一、基本信息

• 中文名：聚乙烯醇

• 英文名：Polyvinyl Alcohol，vinylalcohol polymer

• 化学式：[C2H4O]n

• 分子量：根据聚合度的不同而变化，一般在5000~200000之间

• CAS登录号：9002-89-5

二、物理性质

• 外观：白色片状、絮状或粉末状固体，无味

• 水溶性：溶于水，为了完全溶解一般需加热到65~75℃

• 不溶性：不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等，但微溶于二甲基亚砜，120~150℃可溶于甘油

• 密度：1.19~1.31 g/cm³

• 熔点：212~267℃（也有资料给出230℃）

• 沸点：约为340℃

• 玻璃化温度：75~85℃

• 其他物理性质：受化学结构、醇解度、聚合度的影响。例如，聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降。

三、化学性质

• 醇解反应：由醋酸乙烯聚合生成聚乙酸乙烯，然后通过醇解反应生成聚乙烯醇。

• 强酸中降解：在强酸中会发生降解。

• 弱酸弱碱中软化或溶解：在弱酸和弱碱中会软化或溶解。

• 燃烧与爆炸：与强氧化剂接触能引起燃烧和爆炸，粉尘与空气能形成爆炸性混合物。

四、PVA材料的性质

聚乙烯醇（PVA）是一种水溶性聚合物，化学式为[C2H4O]n，外观是白色片状、絮状或粉末状固体，无味。特点是致密性好、结晶度高，粘接力强、制成的薄膜柔韧平滑、耐油、耐溶剂、耐磨耗、气体阻透性好，以及经特殊处理具有的耐水性，用途广泛。

它对人体无毒、无味、无害，与自然环境具有良好的亲和性，不累积，无污染。聚乙烯醇薄膜是以聚乙烯醇为主体，加入改性剂等助剂，经过特殊工艺加工、可以被土壤中的微生物完全降解的绿色环保功能性材料。它可在短时间内降解为二氧化碳和水，并有改良土地的作用。聚乙烯醇薄膜最大的优点是水溶性，最大的缺点是耐水性差。

之所以耐水性差，是由于其分子中带有亲水性的羟基（-OH）。如果能将羟基适当封闭，接上耐水性基团，就可提高PVA薄膜的耐水性。PVA含有羟基，可发生多元醇的一切典型反应，选用适当的缩聚物，在添加量不大的情况下，就能与PVA中的羟基适度交朕，使PVA形成一种强韧的三维结构，稳定了PVA在湿态条件下的气密性，提高了耐水能力。实际应用中，可以通过调整原料、配方和工艺来控制聚乙烯醇薄膜的水溶性和吸潮性，以此来满足不同使用目的的需要。

五、主要用途

1. 纺织工业：作为纺织浆料，提高纤维的强度和光泽，同时也可以作为维尼纶纤维的原料，制成高强度、高模量、耐磨、耐腐蚀的合成纤维。

2. 造纸工业：作为造纸用涂布剂，提高纸张的光滑度、亮度、耐水性和耐油性，同时也可以作为防伪纸张的添加剂，增加纸张的安全性。

3. 建筑领域：用于制造PVA膜，这是一种可降解的环保材料，可以用于农业覆盖物、水溶性包装袋、水溶性缝合线等。

4. 医药领域：作为药物载体，可以与药物共溶或复合，制成片剂、胶囊、注射液等剂型，提高药物的溶解度、生物利用度和缓释性。同时，聚乙烯醇在眼科、伤口敷料和人工关节等方面也有广泛应用。此外，还可以用于制造聚乙烯醇薄膜，用于药用膜、人工肾膜等。

5. 食品工业：作为食品添加剂，可以提高食品的稳定性、粘度和保水性，用于冰淇淋、果冻、果酱等食品的制作。

6. 其他领域：还可用于制备感光胶和耐苯类溶剂的密封胶，作为脱模剂、分散剂等。此外，还可以用于制作润滑剂、软膏剂、洗剂和防冻剂等。

7. 生物医学

因其有巨大的表面积与体积比、高孔隙率、足够的渗透性、优异的伤口渗出物吸收能力、与皮肤ECM的结构相似性、优异的抗菌性以及长时间的缓释特性和良好的生物相容性。可用作伤口敷料、细胞支架、体外组织重建等。有研究团队对用于伤口愈合的电纺PVA纳米纤维进行总结，并指出其在生物医学的领域有着重大的发展前景。

8、吸音材料

传统吸音材料主要有吸音棉、空间吸声体、穿孔板、吸音泡沫等，相比于传统吸音材料静电纺PVA纳米纤维材料具有纳米纤维直径小、比表面积大、空隙小\质轻等特点有利于提高吸声性能，有研究团队将PVA材料用在了吸音材料上，提高了材料对声能的空气粘滞、热传导、纤维振动、摩擦等作用转化为机械能或热能损耗，对在吸音降噪领域发展有着巨大的前景。

图二：电纺纤维复合材料吸声性能研究进展

9、重金属离子和染料吸附材料

重金属离子污染和有机染料化合物污染，对生态环境和居民健康都造成了严重危害。由于PVA 大分子上具有大量侧基-CN ，并且-CN 具有极性强、活性高的特点，使PVA可与许多小分子化合物发生物理或化学作用，从而实现PVA 纤维的改性，赋予纤维新的所需性能。其中，通过对PVA纳米纤维表面进行胺化或者偕胺肟化，引入具有吸附活性的氨基或偕胺肟基，可与金属离子形式配位键。其具有纤维直径小、比表面积大等优点，有研究团队用静电纺丝PVA材料用在重金属吸附上，在重金属离子吸附以及染料吸附等领域的发展有着重大意义。

10、电池隔膜

隔膜作为锂离子电池中重要的组成部分之一,其性能的好坏直接影响电池性能的优劣。PVA复合隔膜的孔隙率、吸液率甚至热分解温度能力都比传统隔膜优异。而且PVA复合隔膜的缩胀率保持较低水平。研究团队将静电纺丝PVA材料用在电池隔膜上，推进了锂离子电池的发展。

提高锂离子电池电解液性能和机械强度的PVA-ZrO2多层复合隔板

六、毒性及安全性

• 毒性：聚乙烯醇本身对人体无毒，无副作用，但在使用过程中仍需注意安全。长期或大量接触可能会引起皮肤刺激、过敏或呼吸道不适。

• 燃爆危险：该品可燃，具刺激性。避免与明火、高温、火花、静电等接触，防止引起火灾。

• 防护措施：在使用聚乙烯醇时，应佩戴适当的防护用具，如手套、口罩、眼镜等，避免吸入或接触皮肤和眼睛。

七、制备与合成

聚乙烯醇是由醋酸乙烯（VAc）经聚合醇解而制成。生产PVA通常有两种原料路线：

乙烯法：由石油裂解乙烯直接合成醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇。这种方法生产规模较大，产品质量好，设备易于维护、管理和清洗，热利用率高，能量节约明显，生产成本较低。

乙炔法：以乙炔（分为电石乙炔和天然气乙炔）为原料制备醋酸乙烯，再制得聚乙烯醇。这种方法操作比较简单、产率高、副产物易于分离。但乙炔高碱法工艺路线产品能耗高、质量差、成本高，且生产过程产生的杂质污染环境较为严重，缺乏市场竞争力，属逐渐淘汰工艺。而天然气乙炔法虽然技术成熟且生产的乙炔有利于综合利用，但投资和技术难度都较大。

聚乙烯醇的合成过程如下：

1、醋酸乙烯酯聚合反应

2、醇解反应（可根据醇解工艺得到不同高规格的聚乙烯醇）

聚醋酸乙烯酯的碱法醇解分为湿法(高碱)和干法(低碱)两种。

湿法醇解指的是，在醇解的甲醇溶液中含有1-2%的水；其催化剂碱也配成水溶液。湿法醇解特点：反应速度快，生产能力大，体积小，缺点是副反应多，生成的醋酸钠也多。低碱法可制的98、97、95、92、88（数字代表酯基的醇解率）系列产品，而高碱只能生产99产品。

干法醇解指的是，聚醋酸乙烯甲醇溶液中不含水，碱溶解在甲醇中。干法醇解的优点克服了湿法醇解的缺点，但它的醇解速度慢，物料停留时间长。给生产的连续化造成了困难。其高碱和低碱均生产99产品。

 

3、皂化反应

注意聚醋酸乙烯醇解制聚乙烯醇的过程中，产生大量的醇解废液(亦称回收原液)。其主要成份为甲醇，醋酸甲酯和醋酸钠、乙醛，需要经过专门的回收处理过程。

 

聚乙烯醇的醇解过程不能通过单体聚合直接得到，而是由其酯类聚乙酸乙烯酯醇解或水解来制备。工业上多采用碱性醇解法制备PVA，因为醇解法所生成的PVA精制容易，纯度较高，主产物性能较好。碱性条件下的醇解反应有湿法和干法两种，即高碱法和低碱法。目前，低碱醇解法已成为生产聚乙烯醇的主要方法。

八、工艺流程 

聚乙烯醇是一种多羟基聚合物，它的分子式为(C2H4O)n，也可以(CH2CHOH)n(CH2CHOCOCH3)m表示，其中的m+n代表平均聚合度，(CH2CHOH)n为乙烯醇单元，(CH2CHOCOCH3)m表示残留的乙酸乙烯酯单元，m/n应为0~0.35，这是因为乙烯醇单体不稳定，聚乙烯醇不能从单体乙烯醇制备，只能通过聚乙酸乙烯酯经醇解反应制取。

聚乙烯醇生产分为三个关键步骤，每个步骤对应特定化学反应。生产全程需控制温度、压力、催化剂使用量，确保反应完全并提高产物纯度。工业装置采用连续化生产流程，配套尾气回收系统和废水处理设备。

醋酸乙烯合成是首要环节。将乙炔气体通入醋酸溶液中，在活性炭负载的醋酸锌催化剂作用下发生加成反应。反应温度维持在180-200℃，压力控制在0.3-0.5MPa。生成醋酸乙烯单体同时产生少量副产物，需通过精馏塔分离提纯。主要反应式：HC≡CH + CH3COOH → CH2=CHOOCCH3

醋酸乙烯聚合形成聚醋酸乙烯酯。在引发剂过氧化苯甲酰作用下，多个单体分子通过自由基聚合机理连接成长链高分子。聚合釜温度保持在60-70℃，反应时间约6-8小时，转化率达95%以上。反应式：n CH2=CHOOCCH3 → [CH2-CH(OOCCH3)]n

醇解工序决定最终产品性能。将聚醋酸乙烯酯溶解于甲醇，加入氢氧化钠进行酯交换反应。控制醇解度在88-99%范围内，温度40-50℃维持4小时。反应生成聚乙烯醇和副产物醋酸甲酯，后者经回收可循环用于醋酸生产。反应式：[CH2-CH(OOCCH3)]n + n NaOH → [CH2-CH(OH)]n + n CH3COONa

九、聚乙烯醇生产路线介绍

聚乙烯醇的原料生产路线一般分为两类，一类是乙炔法(分为电石乙炔和天然气乙炔)，一种是乙烯法(分为石油乙烯、天然气乙烯及生物质乙烯法），如图1.1所示。

图1.1 聚乙烯醇生产工艺路线

电石乙炔法，

是最早实现工业化生产的技术，其工艺技术成熟，即石灰石→电石一乙炔→醋酸乙烯→聚醋酸乙烯一聚乙烯醇。该方法虽然操作比较简单、投资少，生产的乙炔纯度高，产率高、副产物易于分离，催化剂易得；但该方法对环境污染较为严重，电石渣难处理，而且乙炔法中的醛、硫和磷等含量高，耗电量和原料消耗量大，发展前景不是十分乐观[5]。

天然气乙炔法，

其合成VAC的工艺路线包括天然气的脱硫和部分氧化裂解、乙炔的浓缩、VAC的合成和精馏、醋酸的回收。该方法生产的乙炔纯度低，但原料比较便宜、耗能少、成本低，尾气还可综合利用，生产成本较电石乙炔法低了50%~70%。该路线是天然气或油气资源丰富的地区首 选工艺方法。但天然气乙炔法路线投资大，技术难度高。

石油裂解乙烯法，

是由日本可乐丽公司(原仓敷人造丝公司)首次研发成功并应用于工业化生产的工艺方法。其工艺流程包括醋酸的汽化、醋酸乙烯(VAC)合成、VAC的精馏、VAC的聚合、聚醋酸乙烯(PVAc)醇解、醋酸及甲醇的回收6个工序。石油乙烯法的工艺特点是：生产规模比乙炔法大，产品质量高，工艺流程短、设备较少，易于维护、管理和清洗，蒸汽消耗量低、热能利用率高，节约能量，生产成本比乙炔法低30%。

生物乙烯法，

即采用乙醇-乙烯法生产PVA，工艺路线为：薯类、甘蔗作物→乙醇→乙烯一醋酸乙烯→聚醋酸乙烯，最终醇解获得聚乙烯醇。该路线是广西广维化工有限责任公司对外公布的全球首条生物质乙烯法制取聚乙烯醇的生产线[6]。该项目最大的特点是以广西丰富的甘蔗和薯类等生物质资源为原材料，具有能耗低、成本低、环保、产品质量高等优点。

VAC的聚合反应活度以引发剂起泡现象的时间定义为活性度即活度，其时间长短表明了VAC中杂质含量的多少。电石乙炔法的VAC聚合活度一般为11~13min，而生物乙烯法的VAC聚合活度仅为9~10min，这是因为生物乙烯法制造的VAC纯度高达99.9%以上而乙炔法仅为99%的缘故。该工艺成功实现了聚乙烯醇的工艺路线从煤化工转向生物质化工的发展，是世界聚乙烯醇行业的技术高点，开辟了我国生物质能源利用的新方向，使聚乙烯醇的生产摆脱了对石油和煤炭等化石能源行业的依赖[7]。加之，广西地处南亚热带地区，水资源相当丰富，夏季时间长，干湿季节明显，全年无霜，特别有利于木薯和甘蔗等作物的生长，素有“生物质能源王国”之称，蔗糖产量居全国第一，占全国的60%以上；木种植面积居全国第一，产量约占全国的70 %，这为生物乙烯法推广应用提供了得天独厚的生物质资源，因此广西采用生物乙烯法制造VAC有着环境保护和可再生性的双重意义。

十、未来世界聚乙烯醇产业发展趋势

一方面向高聚合度（高粘度）、高精细化产品方向发展，其在高标号胶粘剂、高强高模纤维、PVB、PVA膜、胶棉发泡体、固沙和水泥增强剂等领域有良好表现；另一方面向低聚合度、部分醇解或低醇解度的高附加值特种产品方向发展，主要应用于有特殊要求的水溶性胶粘剂、水溶性纤维、聚合助剂、医用、电子等领域。随着高密高档纺织品、汽车和建筑用安全玻璃、电子、医学及医药领域的需求快速增长，PVB膜、PVA光学膜、可生物降解聚乙烯醇薄膜等PVA新产品将具有很大的市场潜力。