聚乙烯醇是一種有機化合物，化學式為[C2H4O]n，外觀是白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無味。溶於水(95℃以上），微溶於二甲基亞碸，不溶於汽油、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。聚乙烯醇是重要的化工原料，用於製造聚乙烯醇縮醛、耐汽油管道和維尼綸合成纖維、織物處理劑、乳化劑、紙張塗層、粘合劑、膠水等。
2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，聚乙烯醇在3類致癌物清單中。 2019年5月30日，一項最新國際研究發現，普通膠水中含有的聚乙烯醇可以用於造血幹細胞的培養液，在此基礎上有望大幅降低造血幹細胞的培養成本，幫助治療白血病等疾病。
基本介紹
- 中文名：聚乙烯醇
- 外文名：polyvinyl alcohol,vinylalcohol polymer
- 別名：PVA
- 化學式：[C2H4O]n
- 分子量： 44.05（單體）
- CAS登錄號：9002-89-5
- 熔點：230 ℃
- 水溶性：溶於水
- 外觀：白色片狀、絮狀或粉末狀固體
- 閃點：79 ℃
- 套用：粘合劑、乳化劑、分散劑等
- 危險性描述：吸收後對身體有害，可燃，具有刺激性。
技術指標,醫藥級,危險性,急救措施,消防措施,泄漏處理,操作處置,接觸控制,個體防護,理化特性,特性,PVA薄膜製造,主要用途,市場分析,
技術指標
聚乙烯醇產品標準(cp2010)
序號 | 指標名稱 | 標準 |
1 | 外觀 | 白色固體粉末 |
2 | 黏度 | 3～70 |
3 | PH值 | 4.5～6.5 |
4 | 乾燥失重 | ≤5.0 |
5 | 熾灼殘渣 | ≤0.5 |
6 | 酸值 | ≤3.0% |
7 | 醇解度 | 85～89 |
8 | 重金屬 | ≤10PPM |
聚乙烯醇產品標準（USP25）
低黏度
序號 | 指標名稱 | 標準 |
1 | 外觀 | 白色固體粉末 |
2 | 黏度 | 4.0～7.0 |
3 | PH值 | 5～8 |
4 | 平均分子量 | 16000～20000 |
5 | 乾燥失重 | ≤5.0 |
6 | 熾灼殘渣 | ≤2.0 |
7 | 水不溶性雜質 | ≤0.1% |
8 | 水解度 | + |
9 | 有機揮發性雜質 | + |
10 | 含量 | 85.0%～115.0% |
中黏度
序號 | 指標名稱 | 標準 |
1 | 外觀 | 白色固體粉末 |
2 | 黏度 | 21.0～33.0 |
3 | 5～8 | |
4 | 平均分子量 | 110000～130000 |
5 | 乾燥失重 | ≤5.0 |
6 | 熾灼殘渣 | ≤2.0 |
7 | 水不溶性雜質 | ≤0.1% |
8 | 水解度 | + |
9 | 有機揮發性雜質 | + |
10 | 含量 | 85.0%～115.0% |
高黏度
序號 | 指標名稱 | 標準 |
1 | 外觀 | 白色固體粉末 |
2 | 黏度 | 40.0～65.0 |
3 | PH值 | 5～8 |
4 | 平均分子量 | 180000～200000 |
5 | 乾燥失重 | ≤5.0 |
6 | 熾灼殘渣 | ≤2.0 |
7 | 水不溶性雜質 | ≤0.1% |
8 | 水解度 | + |
9 | 有機揮發性雜質 | + |
10 | 含量 | 85.0%～115.0% |
醫藥級
醫藥用EG的等級及規格，EG系統的用途。醫藥級聚乙烯醇，不同於化工級別聚乙烯醇，它是一種極安全的高分子有機物，對人體無毒，無副作用，具有良好的生物相容性，尤其在醫療中的如其水性凝膠在眼科、傷口敷料和人工關節方面的有廣泛套用，同時在聚乙烯醇薄膜在藥用膜，人工腎膜等方面也有使用。其安全性可以從用於傷口皮膚修復，和眼部滴眼液產品可見一斑。其中一些型號也常被用在化妝品中的面膜、潔面膏、化妝水及乳液中，是一種常用的安全性成膜劑。
醫藥級主要規格
醫藥級用途2019年5月30日，一項最新國際研究發現，普通膠水中含有的聚乙烯醇可以用於造血幹細胞的培養液，在此基礎上有望大幅降低造血幹細胞的培養成本，幫助治療白血病等疾病。
危險性
健康危害：吸入、攝入對身體有害，對眼睛有刺激作用。
燃爆危險：該品可燃，具刺激性。
急救措施
皮膚接觸：脫去污染的衣著，用流動清水沖洗。
眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入：拖離現場至空氣新鮮處。如呼吸困難，給輸氧。就醫。
食入：飲足量溫水，催吐。就醫。
消防措施
有害燃燒產物：一氧化碳、二氧化碳。
泄漏處理
應急處理：隔離泄漏污染區，限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。避免揚塵，小心掃起，置於袋中轉移至安全場所。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋後放入廢水系統。若大量泄漏，用塑膠布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。
操作處置
操作注意事項：提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸菸。使用防爆型的通風系統和設備。避免產生粉塵。避免與氧化劑接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
聚乙烯醇製品
聚乙烯醇製品儲存注意事項：儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑分開存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
接觸控制
中國MAC(mg/m3)：未制定
前蘇聯MAC(mg/m3)：10
TLVTN：未制定標準
TLVWN：未制定標準
工程控制：密閉操作。提供良好的自然通風條件。
個體防護
呼吸系統防護：空氣中粉塵濃度超標時，必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態搶救或撤離時，應該佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護：戴化學安全防護眼鏡。
身體防護：穿防毒物滲透工作服。
手防護： 戴橡膠手套。
其他防護：工作現場嚴禁吸菸。保持良好的衛生習慣。
理化特性
特性
白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無味。
聚乙烯醇的物理性質受化學結構、醇解度、聚合度的影響。在聚乙烯醇分子中存在著兩種化學結構，即1,3和1,2乙二醇結構，但主要的結構是1,3乙二醇結構，即“頭·尾”結構。聚乙烯醇的聚合度分為超高聚合度（分子量25～30萬）、高聚合度（分子量17－22萬）、中聚合度（分子量12～15萬）和低聚合度〔2．5～3.5萬〕。醇解度一般有78%、88%、98%三種。部分醇解的醇解度通常為87%～89%，完全醇解的醇解度為98%～100%。常取平均聚合度的千、百位數放在前面，將醇解度的百分數放在後面，如17－88即表聚合度為1700,醇解度為88%。一般來說，聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜後的強度和耐溶劑性提高，但水中溶解性、成膜後伸長率下降。聚乙烯醇的相對密度(25℃/4℃）1．27～1．31（固體）、1．02(10%溶液），熔點230 ℃，玻璃化溫度75～85℃，在空氣中加熱至100℃以上慢慢變色、脆化。加熱至160～170℃脫水醚化，失去溶解性，加熱到200 ℃開始分解。超過250℃變成含有共軛雙鍵的聚合物。折射率1. 49～1. 52,熱導率0．2w/(m·K)，比熱容1～5J/(kg·K)，電阻率(3．1～3. 8)×10Ω·cm。溶於水，為了完全溶解一般需加熱到65～75℃。不溶於汽油、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。微溶於二甲基亞碸。120～150℃可溶於甘油．但冷至室溫時成為膠凍。溶解聚乙烯醇應先將物料在攪拌下加入室溫水中．分散均勻後再升溫加速溶解，這樣可以防止結塊，影響溶解速度。聚乙烯醇水溶液(5%）對硼砂、硼酸很敏感，易引起凝膠化，當硼砂達到溶液質量的1%時，就會產生不可逆的凝膠化。鉻酸鹽、重鉻酸鹽、高錳酸鹽也能使聚乙烯醇凝膠。PVA 17－88水溶液在室溫下隨時間粘度逐漸增大．但濃度為8%時的粘度是絕對穩定的，與時間無關，屆特殊現象c聚乙烯醇成膜性好，對除水蒸氣和氨以外的許多氣體有高度的不適氣性。耐光性好，不受光照影響。通明火時可燃燒，有特殊氣味。水溶液在貯存時，有時會出現毒變。無毒，對人體皮膚無刺激性。
聚乙烯醇17－92簡稱PVA 17－92,白色顆粒或粉末狀。易溶於水，溶解溫度75～80℃。其他性能基本與PVA17－88相同。用作乳液聚合的乳化穩定劑。用於製造水溶性膠粘劑。貯存於陰涼、乾燥的庫房內，防火、防潮，
聚乙烯醇17－99又稱漿紗樹脂(Sizing resin)，簡稱PVA17－99。白色或微黃色粉末或絮狀物固體。玻璃化溫度85℃，皂化值3～12mgKOH/g。溶於90～95℃的熱水，幾乎不溶於冷水。濃度大於l0%的水溶液，在室溫下就會凝膠成凍，高溫下會變稀恢複流動性。為使粘度穩定，可於溶液中加入適量的硫氰酸鈉，硫氰酸鈣、苯酚、丁醇等粘度穩定劑。PVA17－99溶液對硼砂引起凝膠比PVA17-88更敏感，溶液質量的0．1%的硼砂就會使5%PVA17－99水溶液凝膠化，而引起同樣濃度PVA 17－88水溶液凝膠化的硼砂量則需1%。對於相同濃度、相同醇解度的聚乙烯醇水溶液，硼砂比硼酸更易發生凝膠。PVA17－99比PVA17－88對苯類、氯代烴、酯、酮、醚、烴等溶劑的耐受能力更強。加熱至100℃以上逐漸變色,150℃以上時很快變色,200℃以上時將分解。聚乙烯醇加熱時變色的性質可以通過加入0．5%～3%的硼酸而得到抑制。耐光性好，不受光照的影響。具有長鏈多元醇的酯化、醚化、縮醛化等化學反應性。通明火會燃燒，有特殊氣味。無毒，對人體皮膚無刺激性。
聚乙烯醇17－99B主要用於製造高粘度聚乙烯醇縮丁醛．廣泛用作漿紗料的分散劑等。其他類型的17－99用作聚醋酸乙烯乳液聚合的乳化穩定劑，但效果不如17－88,一般是將17－99與17－88混合使用。17－99用於製造聚乙烯醇縮甲醛水溶液（主要是107建築膠）。17－99還用於製備耐苯類溶劑的密封膠。貯存於陰涼、乾燥的庫房內，防潮、防火。
密度：聚乙烯醇的相對密度(25℃/4℃）1．27～1．31（固體）、1．02(10%溶液）。
玻璃化溫度：75～85℃。
受熱性能：在空氣中加熱至100℃以上慢慢變色、脆化。加熱至160～170℃脫水醚化，失去溶解性，加熱到200 ℃開始分解。超過250℃變成含有共軛雙鍵的聚合物。
折射率：1. 49～1. 52。
熱導率：0．2w/(m·K)。
比熱容：1～5kJ/(kg·K)。
電阻率：(3．1～3. 8)×10Ω·cm。
引燃溫度（℃）：410（粉末）
爆炸下限%(V/V)：125(g/m3 )
溶解性：溶於水，為了完全溶解一般需加熱到65～75℃。不溶於汽油、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。微溶於二甲基亞碸。120～l50℃可溶於甘油．但冷至室溫時成為膠凍。
PVA薄膜製造
PVA是唯一可被細菌作為碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在細菌和酶的作用下，46天可降解75%，屬於一種生物可降解高分子材料,可由非石油路線大規模生產，價格低廉，其耐油、耐溶劑及氣體阻隔性能出眾，在食品、藥品包裝方面具有獨特優勢。PVA的套用基於溶液法，通過流延成膜製備薄膜材料，但是溶液加工成型需經歷溶解和乾燥過程, 存在工藝複雜、成本高、產量低等缺點，很難製備厚壁、形狀複雜的製品，同時，也無法與其他材料進行共擠吹塑製備多層複合薄膜。
(1)共聚改性，通過共聚或高分子反應在主鏈或側基上引入作用力較弱的單元，減弱PVA分子內和分子間作用力，降低熔點；
PVA薄膜製造工藝
PVA薄膜製造工藝(2)共混改性，通過加入能與PVA中羥基生成氫鍵的大量聚合物，破壞PVA分子間作用力，降低熔點或提高熱分解溫度，如糖類衍生物、膠原水解物等。Nishino將糖類衍生物Poly(GEMA)與PVA共混，其熱分解溫度大幅提高，當加入量為到25wt%時，混合物的熱分解溫度達到326℃。義大利Montedison集團Novamont公司開發生產出最成功的PVA/澱粉複合材料“MaterBi”牌號，由變性澱粉與改性PVA 共混構成的互穿網路結構高分子塑膠合金, 具有優異的成型加工性、二次加工性、力學性能和生物降解性能。 該公司已開發出擠出成型用片、吹塑薄膜、流延薄膜、注塑製品、中空容器、玩具等產品。
(3)後反應改性，通過對PVA分子鏈上的羥基進行化學改性，引入可降低PVA的規整度和提高熱穩定性的結構單元，改善PVA的熱塑加工性能。Nishimura研究表明，烷基硼酸絡合物能有效地降低PVA的熔融溫度和提高分解溫度，實現熔融紡絲。
主要用途
一種水溶性聚乙烯醇纖維及其製備方法，其特點是將聚合度500～2000和醇解度75-99mo1%的聚乙烯醇100份，用二甲基亞碸/水=90～70∶10～30的混合溶劑200～400份，加入不鏽鋼溶解釜中，在攪拌下於溫度80-120℃，壓力-0.01～-0.08MPa,溶解3～4小時，配成紡絲溶液，經過濾、脫泡、乾濕法紡絲和後處理，獲得水溶性聚乙烯醇纖維，該纖維水溶溫度10～90℃，強度≥3.5cN/dtex,單纖維纖度為1.5～10dtex,斷裂伸長15～30%，其長絲加工成毛條，與羊毛條、棉條、麻和化學纖維混紡製成高支紗或空心紗，或切斷成短纖維作無紡布、繡花底布和造紙方面的多種用途。
它具有如下優良性質：
溶解性PVA溶於水，水溫越高則溶解度越大，但幾乎不溶於有機溶劑。PVA溶解性隨醇解度和聚合度而變化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解極快，而完全醇解和高聚合度PVA則溶解較慢。一般規律，對PVA溶解性的影響，醇解度大於聚合度。PVA溶解過程是分階段進行的，即：親和潤濕一溶脹一無限溶脹一溶解。
成膜性PVA易成膜，其膜的機械性能優良，膜的拉伸強度隨聚合度、醇解度升高而增強。
粘接性PVA與親水性的纖維素有很好的粘接力。一般情況，聚合度、醇解度越高，粘接強度越強。
熱穩定性PVA粉末加熱到100℃左右時，外觀逐漸發生變化。部分醇解的PVA在190℃左右開始熔化,200℃時發生分解。完全醇解的PVA在230℃左右才開始熔化,240℃時分解。熱裂解實驗表明：聚合度越低，重量減少越快；醇解度越高，分解時間越短。
醫用的PVA有PVA05-88,PVAl7-88,PVA-124等規格，前2種規格的醇解度均為(88±2)(m01)%，平均聚合度 (n)分別為500~600和1700～1800；PVA．124的醇解度為 98～99(m01)%，平均聚合度(n)2 400~2 500。
開發新的藥用輔料，促進劑型最佳化是當前中國中藥開發與國際接軌的戰略任務之一。PVA具有合成方便、安全低毒、產品質量易於控制、價格便宜、使用方便等特點。因此， PVA是具有再次開發潛力的優良藥用輔料。
市場分析
我國PVA行業經過40多年的發展，已成為世界上最大的PVA生產國，擁有石油乙烯法、天然氣乙炔法和電石乙炔法等技術路線14家PVA生產企業。
2007年國內PVA消費量51.2萬t，2000-2007年年均增長率達7.2%。2008年受全球性金融危機影響，PVA 下游建築、紡織等行業發展嚴重受挫，國內PVA消費量同比下降4.5%。2009年下半年PVA下游市場有所好轉，國內PVA消費量同比上升2.7%。今後幾年，國內PVA需求將以比較平穩的速度增長，天拓諮詢預測2015年消費量將達72.8萬t，2009-2015年年均增長率6.4%。
我國PVA消費主要分布在華東地區(占28%)、華南地區(占28%)、北方地區(包括東北、山東、河南、河北、北京、天津、陝西和甘肅等地，占29%)、中西南地區(包括雲南、貴州、湖南和湖北，占5%)和川渝地區(占10%)。
消費構成及預測
(1)建築用膠。PVA在該行業的套用主要包括膩子膠、塗料粘合劑基料，用量占總量的40%以上，是名副其實的第一大套用領域。該行業主要使用中粘度的PVA17-99、PVA20-99和高粘度的PVA24-99、PVA26-99等。其發展趨勢是高粘化。高粘產品已在華東和華南等沿海發達地區大面積使用，是未來建築用膠行業需求的主要品種。
(2)紡織漿料。PVA主要用於漿純滌或滌棉紗，具有良好的粘著性、成膜性，但對於高支的純棉紗也需要一部分PVA和丙烯酸漿料混合使用。該行業使用的主要品種有PVA17-99和PVA05-88。市場主要集中在華東、山東、湖北、四川、重慶等地。
在世界範圍內，還沒有找到價廉物美，性能比PVA更優的粘合劑來漿滌棉紗。我國是一個紡織大國，滌綸產量世界第一，純滌或滌棉漿紗領域是PVA的重要消費市場，但國外環保貿易壁壘限制甚至禁用PVA作為漿料，變性澱粉替代了部分PVA用量。因此，PVA在該行業的套用比例由最高時的35%下降至21%左右，預測今後PVA在紡織行業的套用比例仍將繼續縮小，2015年降為17%左右。
(3)粘合劑。除建築用膠外，PVA還可與其它化工原料配合製成各種用途粘合劑，或作為保護膠體生產白乳膠，主要用於紙張、木材、紡織品、辦公用膠水和高檔塗料基料等。2009年該領域PVA用量占總消費量的11%左右。
除白乳膠技術含量較低外，通過復配的各種高端粘合劑，都具有較高的技術含量，產品附加值高。用戶主要是國民澱粉、漢高、瓦克等知名外資企業，所需PVA以部分醇解產品為主，如PVA17-88、PVA24-88等。該領域用戶主要集中在華東華南地區，特別是江浙、福建和廣東用量較大。
(4)纖維。維綸纖維是以PVA為原料生產的合成纖維，有維綸短纖、維綸長纖、高強高模、中強中模、水溶纖維等品種。其中，高強高模纖維具有較高的強度和模量，纖維拉力強，綜合性能好，被廣泛用於建材、橡膠製品、塗層布、塑膠軟管以及其它需要更高強力的工業用線的行業，尤其是在水泥和建築材料方面。高強高模維綸纖維被公認為是代替石棉作為骨架材料的最理想“綠色環保型”高新材料。國外市場對高強高模纖維需求增加的趨勢已經顯現，在歐盟、美國、日本、東南亞等地大量使用。我國部分企業已能生產高強高模纖維，並有一定出口，在建築等方面的套用已受到關注。隨著國內外對高強高模維綸纖維需求量的增加，國內纖維行業對PVA的需求將進一步增加。
(5)聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 。PVB薄膜主要用作玻璃中間膜。PVB夾層玻璃具有安全、保溫、控制噪音和隔離紫外線等優良性能，廣泛用於建築安全玻璃等。高端PVB薄膜用於汽車擋風玻璃，軍工上作為飛機、坦克、艦艇等的防彈玻璃，還可用於太陽能電池和太陽能接收器等。
國外PVB主要生產商有杜邦、首諾等。由於技術落後，國內PVB發展緩慢，夾層玻璃所用PVB薄膜主要依賴進口。國內PVB樹脂總產能約2.5萬t/a，年產量約1.5萬t。
由於PVB薄膜耐老化時間(50年)比EVA薄膜(20年)長一倍以上，國外太陽能光伏電池封裝玻璃薄膜已由PVB 薄膜替代EVA薄膜。在我國，雖然PVB薄膜價格高於EVA薄膜價格，但由於其優良的耐老化性能，以及國家逐漸加大對太陽能產業的扶持力度，下游光伏電池封裝玻璃對PVB薄膜消費潛力很大。
未來幾年，隨著光伏電池以及汽車和房地產行業的高速發展，國內市場對PVB樹脂需求將呈現爆發式增長，導致PVA在PVB行業的用量大幅增加。
(6)造紙。PVA對纖維素的粘著力強、成膜性好，皮膜強度高。PVA在造紙工業中主要用作紙張表面施膠劑、顏料粘合劑和打漿機添加劑，可提高紙張的耐磨、耐折、耐撕裂強度，提高光澤性、平滑性、印刷適應性。國內不僅中低檔紙表面施膠劑要用PVA，中高檔紙如彩噴紙、熱敏紙和無碳複寫紙等更是使用進口PVA。進口產品主要有日本可樂麗公司和中國台灣長春的PVA-205(0588)、PVA-203(0388)、PVA-117(17-99)以及PVA-105和BF-05(05-99)等。
(7)可生物降解PVA薄膜。水溶性PVA薄膜是在國際上嶄露頭角的一種新型塑膠產品，它利用了PVA 的成膜性、水和生物兩種降解特性，可完全降解為CO2和H2O，是名符其實的綠色高新環保包裝材料。在歐美、日本，水溶性PVA薄膜已廣泛用於各種產品的包裝。在我國水溶性PVA薄膜的發展還處於起步階段，工業性研發在近5年間才真正有所展開，主要套用在刺繡及水轉印(玻璃、陶瓷、電器外殼等的彩色印刷)兩個領域，PVA在這方面的年使用量約10000t。
我國是塑膠消費大國，在現有各種塑膠薄膜年近千萬噸的消耗總量中，若PVA薄膜替代5%的份額，年需求量將達到數十萬噸。隨著我國逐漸與國際接軌，對包裝環保要求日益提高，這都給水溶性PVA包裝薄膜的推廣和發展以強有力的支持，其潛在市場也相當大。
