聚乙烯醇
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册：第八分册纸料的准备》第502页（5124字）
简称PVA(Po1y Viny1 A1coho1的缩写)。在造纸工业中，聚乙烯醇是一种理想的表面施胶剂或加工涂布用的胶粘剂。
1．聚乙烯醇的性质
聚乙烯醇的性质如表10—3—32所示。
表10—3—32
2．聚乙烯醇的醇解度、聚合度和降解
(1)醇解度
聚乙烯醇的溶解度决定于羟基代替醋酸基的程度，或称为醇解度。通常有78%、88%和98%三种不同醇解度的聚乙烯醇，而适用于造纸工业的为88%和98%两种。
醇解度高的聚乙烯醇不溶于冷水而溶于热水，因此干燥后的膜层较醇解度低的抗水性好。
(2)聚合度
聚乙烯醇有不同聚合度的产品，国产最高聚合度为1700，中等聚合度为1000，低聚合度为500，中间还有不同聚合度的产品。根据聚合度的不同，制备溶液的粘度和胶粘强度均有不同。使用时可根据用途选用不同聚合度和不同醇解度的产品。
(3)降解
聚乙烯醇溶液可用次氯酸钠或过氧化氢进行氧化降解处理，以提高胶液的流动性。但是随着降解程度的增加，胶质的粘着力下降，膜层强度降低，因此一般只有在聚乙烯醇品种不全的情况下，才采用降解法。
一种聚乙烯醇用次氯酸钠氧化降解后的粘度变化如表10—3—33所示。
表10—3—33
3．聚乙烯醇的质量标准一种醇解度高的聚乙烯醇的质量标准如表10—3—34所示。
表10—3—34
4．聚乙烯醇的制备
聚乙烯醇不能直接由乙烯醇聚合而得，因为不存在有游离的乙烯醇，而主要以乙醛的形式存在。聚乙烯醇可用碱或酸水解聚醋酸乙烯酯制得，通常是在聚醋酸乙烯酯的酒精溶液中加碱水解。
聚乙烯醇的制备反应可分以下二个步骤：
(1)由醋酸乙烯酯制备聚醋酸乙烯酯：
(2)由聚醋酸乙烯酯制备成聚乙烯醇：
根据需要在不同条件下，聚醋酸乙烯酯醇解会得到不同醇解度的聚乙烯醇，例如，在造纸工业中常用的醇解度为88～98%的聚乙烯醇。
5．聚乙烯醇的溶解实例
(1)实例一
用于证券纸的表面施胶采用3．5%浓度的聚乙烯醇溶液，其制备流程如图10—3—43所示。
图10—3—43 3．5%浓度的聚乙烯醇溶液的制备流程示意图
1—浸泡槽 2—熬胶锅 3—过滤器 4—贮存槽 5—泵 6—高位槽
熬制程序：
①首先将聚乙烯醇25kg放在带筛板的浸泡槽内，连续缓慢地加水进行浸泡和洗涤，洗出的酸液自浸泡槽的底部排走。
②随后将浸泡后的聚乙烯醇推入熬胶锅，加水至990kg，与此同时开动搅拌器进行搅拌，并间接通汽加热使锅内液体升温至90℃。
③在90℃的条件下搅拌大约1h，待锅内聚乙烯醇全部溶解后，将制得的大约浓度为3．5%的聚乙烯醇溶液经过过滤器放入贮存槽，加甘油10kg搅拌后备用。
(2)实例二
表面施胶使用2%聚乙烯醇和氧化淀粉的混合液，其制备流程如图10—3—44所示。
图10—3—44 2%浓度的聚乙烯醇和氧化淀粉混合液的制备流程示意图
1—淀粉氧化槽 2—聚乙烯醇溶解槽 3—熬胶锅 4—过滤器 5—贮胶槽 6—泵 7—高位箱
熬制程序：
1)氧化
①预先在氧化锅内加入清水270kg，加淀粉80kg，使成淀粉浓度为30%。
②加入含有对淀粉的有效氯为2%的漂液，保持温度在35～38℃，氧化2h。
2)糊化
①聚乙烯醇10kg事先在浸泡槽内浸泡2h后推入熬胶锅内。
②将氧化锅内熬制好的氧化淀粉
的量(折合20kg淀粉)流入熬胶锅内。
③将熬胶锅内的混合胶液冲稀至浓度为6%后，在搅拌的情况下升温至沸腾进行糊化。
④糊化保温15min，随后稀释降温至浓度为2%，温度为60～65℃，放入贮胶糟继续保温备用。
6．聚乙烯醇在表面施胶中的应用
聚乙烯醇具有优越的胶粘力，不需高温或老化的过程，用于表面施胶可提高纸张机械强度、表面强度和抗油脂性等，为此是一种理想的表面施胶剂。
聚乙烯醇的使用方法有：
(1)单独使用聚乙烯醇
为了提高纸张的抗张强度和耐折度，可单独使用聚乙烯醇进行表面施胶。一般单独使用聚乙烯醇的表面施胶所采用的浓度均较高，例如，对于证券纸、纱纸、导火线纸等可采用3．5～4．0%的浓度，而对于为了显着提高强度的特种纸的机外施胶甚至可采用10%的浓度，这种表面施胶后的纸幅多经干燥室进行干燥。
(2)聚乙烯醇和淀粉配用
1)配用方法：
①将纸张先用氧化淀粉进行表面施胶，干燥后通过1～3%的聚乙烯醇溶液再次进行表面施胶。
②聚乙烯醇和氧化淀粉混合熬制作为表面施胶剂。一般聚乙烯醇与氧化淀粉的比例可为1∶1至1∶4，均可提高成膜性能。
2)施胶效果：在氧化淀粉中配加25%聚乙烯醇就能改善纸张的成膜性能。
①对成膜性能的影响：聚乙烯醇的成膜性能良好。试验情况是将三种不同规格(PVA1—聚合度2063，醇解度98．65%；PVA2—聚合度1098，醇解度98．76%；PVA3—聚合度539，醇解度99．83%)的聚乙烯醇在室温下溶解，然后与糊化好的氧化淀粉混合搅拌15min，在总浓度5%、施胶温度40℃下进行试验，其结果如表10—3—35所示。
表10—3—35
注：1kgf／cm2=9．80665×104Pa
聚乙烯醇的成膜性能好，虽然本身不抗水，但能延缓水对纸页的渗透，提高施胶度的幅度也较大。
②对纸张强度的影响：进行了用聚乙烯醇与淀粉的混合比为100∶0，75∶25，50∶50，25∶75，0∶100等的表面施胶研究，试验结果表明：纸的抗张强度、伸长、耐折度等随聚乙烯醇的比例增加而显着提高。纸的刚度稍有增加，吸湿性不变。
图10—3—56表明在淀粉聚乙烯醇胶液中增加胶料浓度和聚乙烯醇含量时，纵向抗张强度的提高。
图10—3—45表明在淀粉聚乙烯醇胶液中增加胶料浓度和聚乙烯醇含量时，纸的横向耐折度的提高。
图10—3—45 淀粉—聚乙烯醇表面施胶的纸的抗张强度(使用高度水解、中粘度、低灰分的聚乙烯醇)
图10—3—45表明在淀粉聚乙烯醇胶液中增加胶料浓度和聚乙烯醇含量时，纸的横向耐折度的提高。
图10—3—46 淀粉—聚乙烯醇表面施胶纸的耐折度
(使用高度水解、中粘度、低灰分的聚乙烯醇)
(3)聚乙烯醇与硼砂混用的方法
为了防止聚乙烯醇溶液在表面施胶时的过度渗透，也可采用与硼砂的混用方法。
①对纸张的表面施胶：用硼砂与聚乙烯醇对纸张的一种表面施胶程序是，先将纸面用5%硼砂预处理(硼砂量约0．25kg／100m2)，干燥后再用1～3%聚乙烯醇溶液进行表面施胶(聚乙烯醇用量0．028～0．066kg／100m2)。
②对纸板的表面施胶：用硼砂与聚乙烯醇对纸板的一种压光机施胶方法，是预先在压光机的一个辊上涂上一层硼砂溶液，然后在另一辊上涂上聚乙烯醇而进行表面施胶。
③添加不同浓度的硼砂的影响：聚乙烯醇和硼砂共用而出现的胶凝情况是与两者的浓度、pH值、聚乙烯醇的种类及温度有关。图10—3—47所示在聚乙烯醇溶液浓度为2．5%时，添加不同浓度的硼砂对聚乙烯醇溶液粘度的变化。
图10—3—47 添加不同浓度的硼砂对聚乙烯醇溶液粘度的变化
(4)使用聚乙烯醇时添加其他的物质
在使用聚乙烯醇作为表而施胶剂时，为了提高成膜的湿强度，可向聚乙烯醇中添加尿素甲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂。另外，也可用甘油作为增塑剂。
7．使用聚乙烯醇与其他表面施胶剂的比较
使用聚乙烯醇进行表面施胶与其他施胶剂的比较如表10—3—36所示，原纸是由加拿大游离度为370m1的阔叶木漂白硫酸盐浆抄造的，定量为77g／m2。
表10—3—36
注：*1．施胶度是用药液渗透法测定的。
2．1kgf／cm2=9．80665×104pa
3．1gf=9．80665mN