聚乙烯醇PVA及其在造纸工业中的应用.docx

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聚乙烯醇PVA及其在造纸工业中的应用

聚乙烯醇（PVA）及其在造纸工业中的应用

徐青林;胡惠仁;谢来苏

【摘要】本文综述了聚乙烯醇（PVA）的制备、其水溶液性质及其在造纸工业中的应用。

【期刊名称】《华东纸业》

【年（卷）,期】2002（033）001

【总页数】3页（P37-38,45）

【关键词】聚乙烯醇（PVA）;施胶剂;粘合剂

【作者】徐青林;胡惠仁;谢来苏

【作者单位】天津轻工业学院天津300222;天津轻工业学院天津300222;天津轻工业学院天津300222

【正文语种】中文

【中图分类】工业技术

聚乙烯醇（PVA）及其在造纸工业中的应用徐青林胡惠仁谢来苏（天津轻工业学院天津300222）摘要：

本文综述了聚乙烯醇（PVA）的制备、其水溶液性质及其在造纸工业中的应用。

关键词：

聚乙烯醇（PVA）施胶剂粘合剂聚乙烯醇是人们最熟悉的水溶性高分子，它是白色、粉末状树脂，由聚醋酸乙烯醇解而得。

由于其分子链上含有大量侧基一羟基，因而它具有良好的水溶性。

同时还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。

因此，聚乙烯醇被广泛地用作粘合剂、造纸用涂饰剂和施胶剂、纺织浆料、陶瓷工业中的暂时性粘合剂、乳液聚合的乳化剂和保护胶体、制备钢的淬火液、化妆品、油田化学品及汽车安全玻璃等。

聚乙烯醇在造纸中的应用国外比较普遍，不仅用于一般纸张的表面施胶，还应用于耐油纸、玻璃纸、复写原纸等特殊用纸的表面施胶：

不仅用于高级纸张，还广泛应用于白报纸一类的普通纸张中。

1．聚乙烯醇的制备因为乙烯醇极不稳定，不可能存在游离的乙烯醇单体，因此聚乙烯醇不能由乙烯醇直接聚合而得。

聚乙烯醇的制各，第一步先由乙酸乙烯聚合生成聚乙酸乙烯。

然后，聚乙酸乙烯醇解生成聚乙烯醇。

相应的生产工序有：

乙酸乙烯聚合、聚乙酸乙烯醇解及乙酸和甲醇的回收等。

乙酸乙烯的聚合常采用溶液聚合的方法，聚合通过链引发、链增长、链转移和链终止四个基本过程而完成。

引发剂有过氧化苯甲酰、过氧化氢、偶氮异丁腈等。

工业生产中大多采用偶氮异丁腈作引发剂，因它比较安全，价格也较低廉，而且在50～70℃就能以适当的速度分解成自由基。

溶剂为甲醇、甲苯、苯、丙酮、乙酸乙脂等，工业上常采用甲醇作溶剂，因为其链转移常数小，生产聚乙烯醇时还不必分离去甲醇，可直接进行醇解。

聚乙酸乙烯的醇解可以用酸作催化剂，叫酸法醇解。

也可以用碱作催化剂，叫碱法醇解。

工业上，由于酸法醇解生产的产品不稳定、色深等缺点而很少采用。

碱法醇解又分两种：

湿法和干法。

因为湿法醇解产生的大量乙酸钠，一部分带到产品中，影响产品质量，一部分留在醇溶液中，需用大量硫酸中和成硫酸钠，有污染环境的可能。

乙酸和甲醇回收时，由于最后生产液体中含有大量的乙酸甲脂和甲醇，一般先在共沸蒸馏塔中蒸出乙酸甲脂和甲醇的共沸物，再进入水萃取蒸馏塔与水混合得到分离。

乙酸甲脂在水解器中经离子交换树脂水解得到乙酸及甲醇混合物，再用水萃取蒸馏塔分离。

共沸蒸馏塔及水萃取蒸馏塔中蒸出的甲醇可重复使用。

2．聚乙烯醇水溶液性质聚乙烯醇水溶液性质主要包括水溶性、粘度、对盐的：

i忍度、凝胶化作用及粘接力等。

2.1聚乙烯醇水溶性聚乙烯醇的溶解性随其醇解度的高低而有很大差别，醇解度在87%～89%的产品水溶性最好，2002年3月37-摘要：

本文综述了聚乙烯醇（PVA）的制备、其水溶液性质及其在造纸工业中的应用。

聚乙烯醇是人们最熟悉的水溶性高分子，它是白色、粉末状树脂，由聚醋酸乙烯醇解而得。

由于其分子链上含有大量侧基一羟基，因而它具有良好的水溶性。

同时还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。

因此，聚乙烯醇被广泛地用作粘合剂、造纸用涂饰剂和施胶剂、纺织浆料、陶瓷工业中的暂时性粘合剂、乳液聚合的乳化剂和保护胶体、制备钢的淬火液、化妆品、油田化学品及汽车安全玻璃等。

聚乙烯醇在造纸中的应用国外比较普遍，不仅用于一般纸张的表面施胶，还应用于耐油纸、玻璃纸、纸张中。

1．聚乙烯醇的制备因为乙烯醇极不稳定，不可能存在游离的乙烯醇单体，因此聚乙烯醇不能由乙烯醇直接聚合而得。

聚乙烯醇的制各，第一步先由乙酸乙烯聚合生成聚乙酸乙烯。

然后，聚乙酸乙烯醇解生成聚乙烯醇。

相应的生产工序有：

乙酸乙烯聚合、聚乙酸乙烯醇解及乙酸和甲醇的回收等。

乙酸乙烯的聚合常采用溶液聚合的方法，聚合通过链引发、链增长、链转移和链终止四个基本过程而完成。

引发剂有过氧化苯甲酰、过氧化氢、偶氮异丁腈等。

工业生产中大多采用偶氮异丁腈作引发剂，因它比较安全，价格也较低廉，基。

溶剂为甲醇、甲苯、苯、丙酮、乙酸乙脂聚乙酸乙烯的醇解可以用酸作催化剂，叫酸法醇解。

也可以用碱作催化剂，叫碱法醇解。

工业上，由于酸法醇解生产的产品不稳定、色深等缺点而很少采用。

碱法醇解又分两种：

湿法和干法。

因为湿法醇解产生的大量乙酸钠，一部分带到产品中，影响产品质量，一部分留在醇溶液中，乙酸和甲醇回收时，由于最后生产液体中含有大量的乙酸甲脂和甲醇，一般先在共沸蒸馏塔中蒸出乙酸甲脂和甲醇的共沸物，再进入水萃取蒸馏塔与水混合得到分离。

乙酸甲脂在水解器中经离子交换树脂水解得到乙酸及甲醇混合物，再用水萃取蒸馏塔分离。

共沸蒸馏塔及水萃取蒸馏塔中蒸出的甲醇可重复使用。

2聚乙烯醇水溶液性质聚乙烯醇的溶解性随其醇解度的高低而有很大差别，醇解度在87%～89%的产品水溶性最好，002年3月37不管在冷水还是在热水中，它都能很快地溶解，表现出最大的溶解度。

醇解度在89T0～90%以上的产品，一般需加热到60-70℃，才能溶解。

醇解度在99V0以上的聚乙烯醇只能溶于95℃的热水中。

而醇解度在75T0～80Yo的产品只溶于冷水，不溶于热水。

醇解度小于6690时，由于憎水的乙酰基含量增大，水溶性下降。

直到醇解度到50cYo以下，聚乙烯醇即不再溶于水。

以上品种的产品，一旦制成水溶液，就不会在冷却时从溶液中再析出来。

9.9聚乙烯醇水溶液粘度聚乙烯醇水溶液的粘度随品种、浓度和温度而变化。

随着浓度的提高粘度值急剧上升，而温度的升高使粘度明显下降。

对于不同品种的聚乙烯醇，高醇解度的水溶液粘度随时间延长而变大，直至成凝胶。

一般情况下，变化的速率与溶液浓度成正比，与温度成反比。

适当延长溶解时间或加强搅拌，均能提高溶液的稳定性。

聚合度越高浓度越高，聚乙烯醇水溶液粘度的稳定性就越低。

2.3聚乙烯醇水溶液对盐的容忍度及凝胶化作用聚乙烯醇水溶液对氢氧化铵、醋酸及大多数无机酸都表现出很高的容忍度。

对盐类，如硝酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化锌、碘化钾和硫氰酸钾也都有很高的容忍度。

聚乙烯醇对硼砂特别敏感，即使与少剂量硼砂或硼酸水溶液混合静置，即可失去流动性。

聚乙烯醇水溶液凝胶化所需的硼砂和硼酸的最低用量，随醇解度的下降而降低。

除硼砂、硼酸外，某些铬的化合物。

如铬酸钾、重铬酸盐也会引起聚乙烯水溶液凝胶。

‘2.4聚乙烯醇水溶液的粘接力聚乙烯醇对于多孔、亲水表面如纸张、纺织品、木材及皮革表面有很强的溶合力。

它对颜料和其它细小固体颗粒也是有效的粘合剂。

对平滑、不吸水表面，如玻璃、金属，其粘接力随醇解度的提高而降低。

作为粘合剂，通常是利用聚乙烯醇的湿粘性。

3．聚乙烯醇在造纸工业中的应用聚乙烯醇在造纸工业中主要用作纸张涂布时的颜料粘合剂、纸和纸板的施胧剂、纸和纸板加工用粘合剂等。

3.1纸张涂布加工用的颜料粘合剂聚乙烯醇是很好的颜料粘合剂。

过去，常用的颜料粘合剂是动物胶。

后来，广泛使用干酪素。

因为干酪素是从牛奶中提炼出来的，100kg牛奶仅提炼取3kg干酪素，所以在资源上和成本上都大大限制了其在涂布纸上的应用。

使用聚乙烯醇代替干酪素，能大大节约粘合剂的费用，降低纸张的成本。

由于使用聚乙烯醇作粘合剂，可以比其它粘合剂用量低，而且它提供的涂层有较强的遮盖力，光泽也较好，因而有可能用廉价原料如粘土来全部或部分代替昂贵的：

二氧化钛。

现在有些造纸厂用淀粉代替干酪素，也有一些效果。

但是，聚乙烯醇与淀粉相比也有许多优点。

例如100kg瓷土需用3～5kg聚乙烯醇，而用淀粉，则需14～20kg才能达到相同的耐污和遮盖力。

1份聚乙烯醇一般可代替4-6份淀粉，这是因为聚乙烯醇的粘合力为干酪素，淀粉的3～4倍。

除了用量降低、白度、色彩、厚度及光泽好外，聚乙烯醇的涂布比干酪素、淀粉涂布的耐污、吸墨性、柔软性、耐水性都有提高。

并且，聚乙烯醇的质量稳定，不易腐败变质。

为了使涂饰剂粘度符合加工要求，也为了提高纸品质量，颜料粘合剂，尤其是耐油脂涂层纸的颜料粘合剂，常用聚乙烯醇和合成乳液配合使用。

此时，聚乙烯醇的规格及两者的配比对涂料的流动性、涂布纸表面强度和涂层的耐水性都有影响。

聚乙烯醇聚合度越高，涂布纸的表面强度越高，但涂料的流动性下降。

聚乙烯醇的醇解度涂层的耐水性越好，但涂料的流动性下降。

在这一方面聚合度的影响更大一些。

乳液比例越大，涂料流动性和涂层耐水性越好，但纸张表面强度下降。

因此，用作造纸颜料粘合剂的聚乙烯醇都选用高聚合度、高醇解度的品种。

3.2纸和纸板的施胶剂聚乙烯醇的膜强度高、有韧性、耐磨、粘接力强及耐油性。

因而它既可用于内部施胶，又可（下转第45页）-38上海造纸第33卷第1期不管在冷水还是在热水中，它都能很快地溶解，表现出最大的溶解度。

醇解度在89T0～90%以上的产品，一般需加热到60-70℃，才能溶解。

醇解度在99V0以上的聚乙烯醇只能溶于95℃的热水中。

而醇解度在75T0～80Yo的产品只溶于冷水，不溶于热水。

水溶性下降。

直到醇解度到50cYo以下，聚乙烯醇即不再溶于水。

以上品种的产品，一旦制成水溶液，就不会在冷却时从溶液中再析出来。

9.9聚乙烯醇水溶液的粘度随品种、浓度和温度而变化。

随着浓度的提高粘度值急剧上升，而温度的升高使粘度明显下降。

对于不同品种的聚乙烯醇，适当延长溶解时间或加强搅拌，均能提高溶液的稳定性。

聚合度越高浓度越高，聚乙烯醇水溶液粘度的稳定性就越低。

聚乙烯醇水溶液对氢氧化铵、醋酸及大多数无机酸都表现出很高的容忍度。

对盐类，如硝酸钠、聚乙烯醇对硼砂特别敏感，即使与少剂量硼砂或硼酸水溶液混合静置，即可失去流动性。

聚乙烯醇水溶液凝胶化所需的硼砂和硼酸的最低用量，随醇解度的下降而降低。

除硼砂、硼酸外，某些铬的化合物。

如铬酸钾、重铬酸盐也会引起聚乙烯水溶液凝胶。

木材及皮革表面有很强的溶合力。

它对颜料和其它细小固体颗粒也是有效的粘合剂。

对平滑、不吸水表面，如玻璃、金属，其粘接力随醇解度的提高而降低。

作为粘合剂，通常是利用聚乙烯醇的湿粘性。

3聚乙烯醇在造纸工业中的应用聚乙烯醇在造纸工业中主要用作纸张涂布时的颜料粘合剂、纸和纸板的施胧剂、纸和纸板加工用粘合剂等。

聚乙烯醇是很好的颜料粘合剂。

过去，常用的颜料粘合剂是动物胶。

后来，广泛使用干酪素。

因为干酪素是从牛奶中提炼出来的，100kg牛奶仅提炼取3kg干酪素，所以在资源上和成本上都大大限制了其在涂布纸上的应用。

使用聚乙烯醇代替干酪素，能大大节约粘合剂的费用，降低纸张的成本。

由于使用聚乙烯醇作粘合剂，可以比其它粘合剂用量低，而且它提供的涂层有较强的遮盖力，光泽也较好，因而有可能用廉价原料如粘土来全部或部分代替昂贵的：

二氧化钛。

现在有些造纸厂用淀粉代替干酪素，也有一些效果。

但是，聚乙烯醇与淀粉相比也有许多优点。

力。

1份聚乙烯醇一般可代替4-6份淀粉，这是外，乙烯醇的涂布比干酪素、淀粉涂布的耐吸墨性、柔软性、耐水性都有提高。

并且，聚乙烯醇的质量稳定，不易腐败变质。

为了使涂饰剂粘度符合加工要求，也为了提高纸品质量，颜料粘合剂，尤其是耐油脂涂层纸的颜料粘合剂，常用聚乙烯醇和合成乳液配合使用。

在这一方面聚合度的影响更大一些。

乳液比例越大，涂料流动性和涂层耐水性越好，但纸张表面强度下降。

因此，用作造纸颜料粘合剂的聚乙烯醇都选用高聚合度、高醇解度的品种。

3.2聚乙烯醇的膜强度高、有韧性、耐磨、粘接力强及耐油性。

因而它既可用于内部施胶，又可（下转第45页）38上海造纸第33卷期团与阳离子基团共存，可能使其长分子链以较为卷曲的构型存在，开始随着搅拌速度的提高，既有利于其扩散并吸附到纤维上，也有利于其分子的伸展，从而增强其桥联絮聚作用，使纸料和灰分留着率提高。

但随着搅拌速度的进一步提高，两性淀粉分子以较为平伏的构型吸附到纤维上，其桥联作用降低，助留作用也随之降低。

因此，生产中，对于微粒子体系中分子量0i同的阳离子聚合物，应根据其分子量、结构等适当选择与纸料混合后的剪切强度。

3．结论3.1PASS与阳离子淀粉及与两性淀粉组成的微粒子体系在微酸性至微碱性的整个抄纸pH范围内均较相应淀粉的灰分助留性能好，且PASS/两性淀粉的灰分助留性能更好。

PASS／阳离子淀粉体系在pH≤6.2的酸性抄纸体系和pH-7-7.5的微碱性抄纸体系均具有相对较高的灰分助留作用：

PASS/两性淀粉则适于在pH>7的微碱性抄纸体系内使用。

3.3两体系的适宜淀粉加入量均为1%，PASS在PASS／阳离子淀粉体系中的适宜量为0.05-0.07ml/29绝千浆或25-351/吨浆：

在PASS/两性淀粉体系中的适宜量为0.02-0.10ml/2g绝干浆或10-501/吨浆。

3.4淀粉加入后的剪切作用大小对纸料灰分留着率有一定的影响，且与淀粉本身的性质有关。

（本实验为华南理工大学制浆造纸国家重点实验室开放基金项目，邵春华葛小光为九八届本科毕业生）1.KurtMoberg,1989TAPPIShortCourse,P652.MichaclJ.Jaycockctal,PaperTcchnology1994，35（8）：

173．刘温霞等，中国造纸学报，1999:

14：

64（上接第38页）用于表面施胶。

聚乙烯醇的使用以水溶液的形式，采用辊压、喷涂或压光来施胶。

（1）内部施胶少量聚乙烯醇有效地增加证券纸、帐本纸、索引纸、图纸等高级纸张的强度和韧度。

在玻璃纸中，聚乙烯醇可改善纸的强度、透明度、光泽、耐脂性和尺寸稳定性。

聚乙烯醇可与一般增塑剂和透明化剂一起使用，在纸张成型后上胶压光。

常用的聚乙烯醇水溶液浓度为590。

（2）表阿施胶为了提高纸张的物理强度，或者为了改善纸的表面张力和印刷性，可以采用氧化淀粉作表面施胶剂。

聚乙烯醇代替淀粉作表面施胶剂已获得成功，施胶后可以大大提高纸张的耐油、耐有机药品性、撕裂强度、耐折强度等性能。

作为表面施胶剂，聚乙烯醇可以单独使用，也可以和氧化淀粉配合使用。

特别是在生产优质纸时，常常将聚乙烯醇和氧化淀粉并用。

这种并用可使浆料具自‘触变性能，因而减少了浆料向纸内部的渗透，并使纸张具有更大的压缩性和印刷时的网点再现性。

用作施胶剂的聚乙烯醇，一般为聚合度1700，完全醇解的牌号。

3.3纸和纸板加T用粘合剂聚乙烯醇广泛应用于纸和纸板的T业粘合剂，以粘合纸张或纸板。

这包括制袋、制盒的粘合剂和纸层压粘合剂，后者用丁．制造纤维板、衬垫板等。

部分醇解的聚乙烯醇可用丁．再湿性粘合完全醇解的聚乙烯醇和淀粉配合作耐水纸的粘合剂。

适宜的淀粉材料有：

珍珠养麦淀参茨淀粉和羟乙基淀粉。

聚乙烯醇／粘IL和聚乙烯醇一淀粉一粘土也可用于纸张粘合剂。

聚乙烯醇和粘土的混合物作层压粘合剂是有效的。

它们具有很高的粘性，固化快，耐水性好，价格也便‘l也2002年3月45团与阳离子基团共存，可能使其长分子链以较为卷曲的构型存在，开始随着搅拌速度的提高，既有利于其扩散并吸附到纤维上，也有利于其分子的伸展，从而增强其桥联絮聚作用，使纸料和灰分留着率提高。

但随着搅拌速度的进一步提高，两性淀粉分子以较为平伏的构型吸附到纤维上，其桥联作用降低，助留作用也随之降低。

因此，结论PASS与阳离子淀粉及与两性淀粉组成的微粒子体系在微酸性至微碱性的整个抄纸pH范围内均较相应淀粉的灰分助留性能好，且PASS/两性淀粉的灰分助留性能更好。

性抄纸体系和pH-7-7.5的微碱性抄纸体系均具有相对较高的灰分助留作用：

PASS/两性淀粉则3.3两体系的适宜淀粉加入量均为1%，PASS在PASS／阳离子淀粉体系中的适宜量为0.05-0.07ml/29绝千浆或25-351/吨浆：

在PASS/两性淀粉体系中的适宜量为0.02-0.10ml/2g绝干浆或10-501/吨浆。

关。

本实验为华南理工大学制浆造纸国家重点科毕业生）1.KurtMoberg,1989TAPPIShortCourse,P652.MichaclJ.Jaycockctal,PaperTcchnology994，35（8）：

刘温霞等，中国造纸学报，1999:

14：

64上接第38页）

（1）内部施胶少量聚乙烯醇有效地增加证券纸、帐本纸、耐脂性和尺寸稳定性。

聚乙烯醇可与一般增塑剂和透明化剂一起使用，在纸张成型后上胶压光。

（2）表阿施胶为了提高纸张的物理强度，或者为了改善纸的表面张力和印刷性，可以采用氧化淀粉作表面施胶剂。

聚乙烯醇代替淀粉作表面施胶剂已获得成功，施胶后可以大大提高纸张的耐油、耐有机药品性、撕裂强度、耐折强度等性能。

作为表面施胶剂，聚乙烯醇可以单独使用，也可以和氧化淀粉配合使用。

特别是在生产优质纸时，常常将自‘触变性能，因而减少了浆料向纸内部的渗透，性用作施胶剂的聚乙烯醇，一般为聚合度1700，完全醇解的牌号。

3.3以粘合纸张或纸板。

这包括制袋、制盒的粘合剂和纸层压粘合剂，后者用丁．制造纤维板、衬垫板等。

完全醇解的聚乙烯醇和淀粉配合作耐水纸的粘合剂。

适宜的淀粉材料有：

珍珠养麦淀参茨淀粉和羟乙基淀粉。

聚乙烯醇／粘IL和聚乙烯醇一淀粉一粘土也可用于纸张粘合剂。

聚乙烯醇和粘土的混合物作层压粘合剂是有效的。

它们具有很高的粘性，固化快，耐水性好，价格也便l也

【文献来源】

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