聚乙烯醇缩甲醛(PVF,俗称 107胶 )是由溶于水中的聚乙烯醇经甲醛进行 缩醛化 而生成(复相法)。 也可将 聚乙酸乙烯酯 溶于 醋酸 中再以甲醛处理而制得(一阶段均相法)。聚乙烯醇缩甲醛缩醛化反应是在 硫酸 、 盐酸 或石油 磺酸 的作用下进行的。聚乙烯醇缩甲醛视缩醛化度的不同,它能溶于 甲酸 、醋酸、酚类、 糠醛 、 吡啶 、 乙醇 -苯 混合物 (30:70)、乙醇- 甲苯 混合物(40:60)、60%的含水乙醇等有限的几种 溶剂 中。聚乙烯醇缩甲醛的两大最重要的用途是制造 绝缘漆 和粘合剂。
合成路径
聚乙烯醇 与醛的 缩醛化 反应可能有三种。一般, 缩醛 化反应主要在分子内部进行,生成六元环结构,但是分子之间的交联反应以及生成五元环缩醛化物的反应也会发生。
聚乙烯醇可以与 醛类 (甲醛、 乙醛 、 丁醛 )进行特征反应— 缩醛反应 ,生成六元环缩醛结构。聚乙烯醇缩甲醛是由聚乙烯醇相邻的 羟 基之间与甲醛作用,生成1,3— 1,4-二恶烷 的环状物。
当然醛的 羰基 也可能与两个 聚乙烯醇 大分子中的各一个羟基进行缩醛反应,这样就会形成大分子之间交联的网型结构的聚合物。甲醛化反应可分为两种,一种是在 聚乙烯醇 的 水溶液 中进行;另一种是利用固体的聚乙烯醇进行反应。 聚乙烯醇纤维 在水溶液反应中, 醛基 沿着聚乙烯醇的链呈不规则性地与羟基反应。但是在固体反应中情况就不同了,试剂进入聚乙烯醇的非结晶部分进行反应,结晶部分则不反应。
低温下,聚乙烯醇若经200℃进行 热处理 , 结晶度 可达50%以上。结晶度低的易溶于水,结晶度高的则不易溶于水,经200℃热处理的 聚乙烯醇 固体,即使在80℃的热水中也不溶。 维尼纶 纤维的生产,就是利用将聚乙烯醇纤维延伸热处理,使结晶度提高之后再甲醛化反应。经适度的甲醛化后,有少量的交联发生,变成热水不溶,也不收缩的纤维。
合成工艺
工业上维纶纤维的制造是将 聚乙烯醇 溶于水中,制得15%左右 水溶液 ,通过0.07毫米左右孔径的喷丝头,在饱和的 硫酸钠 水溶液凝固浴中制得纤维,再经拉伸及 热处理 ,提高强度及耐热水性;然后在 催化剂 硫酸 存在下,与甲醛进行 缩醛化 反应,温度约70℃,时间20~30分钟,经水洗,上油即得 维纶 纤维。维纶纤维有短纤维、丝束及 长丝䰶 等品种,其中以棉型短纤维及丝束最为普遍。维纶纤维相对密度1.26~1.30,软化点220~230℃,水中软化点110℃;棉型短纤维的纤度1.4旦(定长9000米质量1克为1旦);干湿强度分别为5.4克力/旦、4.3克力/旦,干湿深度分别为16.5%、17.5%,杨氏模数550千克力/毫米,弹性恢复率(3%)70%。维纶纤维的特点是强度高、韧性好、耐磨、耐酸碱、湿度高、不怕霉蛀等;缺点是弹性、染色性和尺寸稳定性较差。 维纶 纤维主要用来制作衣服,也可用于制造各种缆绳,帆布,农用防风、防寒纱布等。
用途
聚乙烯醇 缩甲醛的性质和用途,随着聚乙烯醇原料、制造方法和 缩醛化 程度的不同而有很大差别。工业上最主要的用途是制作维纶纤维。
维纶纤维是由完全 醇解 的聚乙烯醇合成的,它的平均 聚合度 为1700~1800。1924年 德国 W.O.赫尔曼和W.黑内尔首先制得了聚乙烯醇,1934年德国制得了水溶性 聚乙烯醇纤维 ,1938年 日本 樱田一郎 研究成功 热处理 和缩醛化技术,提高了纤维耐水性,扩大了在 纺织工业 中的应用范围。1948年维纶纤维问世,1950年日本建成了第一个生产装置,此后产量迅速上升。60年代以后,朝鲜民主主义人民共和国、中国、联邦德国、 苏联 、南朝鲜等相继生产,目前以中国、朝鲜民主主义人民共和国、日本的产量最大。
聚乙烯醇缩甲醛除用于 维纶 纤维外,还可用作 发泡剂 、 研磨材料 、胶粘剂、电气 绝缘材料 等。
用于配制 酚醛 缩醛 胶粘剂,如铁锚20l、202、203胶粘剂。
主要用于制造耐磨高强度 漆包线 涂料和金属、木材、橡胶、玻璃 层压 塑料之间的胶粘剂等。
可纯纺,也可与多种纤维 混纺 加工成衣料、工业用帆布、绳索等。
沿革编辑
20世纪30年代初期,德国瓦克化学公司首先制得 聚乙烯醇纤维 。1939年, 日本 樱田一郎 、矢泽将英, 朝鲜 李升基将这种纤维用甲醛处理,制得耐热水的聚乙烯醇缩甲醛纤维,1950年由日本仓敷人造丝公司(现为 可乐丽 )建成工业化生产装置。1984年聚乙烯醇纤维世界产量为94kt。60年代初,日本维尼纶公司和可乐丽公司生产的 水溶性聚乙烯醇纤维 投放市场
性质
简称PVFM或PVFO。
把 聚乙烯醇 溶解于水中,经纺丝、甲醛处理制成的 合成纤维 。聚乙烯醇缩甲醛纤维的中国商品名,又称 维尼纶 。1924年由 德国 P.H. 赫尔曼和黑内尔合成聚乙烯醇,30年代制成纤维,名为津托菲尔(synthofil)。由于它溶解于水不能作纺织纤维,主要用作手术缝线。1939年 日本 樱田一郎 等人研制成功聚乙烯醇的 热处理 和 缩醛化 方法,维纶才成为耐热水性良好的纤维。世界上生产维纶的国家主要有 中国 、日本、 朝鲜 等。维纶性质与棉花相似,强度和耐磨性优于棉花。它有良好的耐用性、吸湿性、保暖性、耐磨蚀和耐日光性;主要缺点是耐热水性差,弹性不佳,染色性较差,高温下的力学性能低。 维纶 大量用以与棉、 粘胶纤维 或其他纤维 混纺 ,也可纯纺,用于制做外衣、汗衫、棉毛衫裤和运动衫,以及工作服;也可制作帆布、缆绳、 渔网 、包装材料和过滤材料。