摘要：聚乙烯醇生产过程相对复杂，其性质主要是通过醇解度、聚合度决定。完全醇解据聚乙烯醇分子中存在较少的疏水性酸根，加上分子排列整齐，其中存在大量羟基形成很强的氢键。本质上属于强度很强的结晶型高聚物，因此不属于完全的醇解型聚乙烯醇。笔者根据聚乙烯醇生产过程中出现的反应，分析了聚乙烯醇解度的影响因素，在理论上和实践上阐述其的控制因素。
关键词：聚乙烯醇；解度；影响因素；控制
随着工业的发展，聚乙烯醇市场占有率也在不断扩张，市场扩大产品样式逐渐增多，在这种情况下控制好聚乙烯醇纯解度，能够保证聚乙烯醇性能得到充分发挥。完全醇解型聚乙烯醇分子属于高强度结晶性高聚物，不完全醇解型聚乙烯醇分子中有大量的残存醋酸根，这种结构含有大量大分子，还具有水体粘度特性，降低油-水界面表面张力的特性。在工业不断发展的过程中，笔者立足聚乙烯醇的市场需求，阐述聚乙烯醇醇解度的影响因素与控制分析。
1.聚乙烯醇生产过程中的醇解反应
PVAc甲醇溶液哎碱性条件下会产生三个化学反应：酯交换反应（碱起催化作用）——皂化反应——副反应。如果该次反应中没有水，仅仅可以进行酯交换反应。甲醇分子中-OH代替聚醋酸乙烯酯中的-CH3COO。在这个过程中酯交换属于可逆反应，生成的聚乙烯醇和甲醇两者不相融，可以沉淀出来，因此酯交换反应可以一直进行下去[1]。在反应中NaOH是媒介存在，只有在生成醋酸甲酯与碱发生副反应之后，才可以消耗NaOH，到这里酯交换反应才可以终止，但是酯交换反应进行非常慢。如果系统中有水，皂化反应速度会相应加快，NaOH的离解度也增大。离解产生－OH，与聚醋酸乙烯酯上的-OAC的原子团发生交换。交换进行之后副反应的速度也会相应增加，皂化反应和副反应加快，直到NaOH消耗完毕，副反应速度上升到最快，之后逐渐减慢。
2.醇解反应过程中存在的影响因素
2.1水
水在醇解反应中，对NaOH起到很强的离解作用。醋酸甲酯同样消耗碱，但是皂化反应和醋酸甲酯两者的消耗碱有区别，皂化反应消耗碱可以生成PVA，皂化反应很快就能够完成，因此在低醇解度PVA的生产中树脂含有的水就能够形成皂化反应，也就提升反应效率[2]。上述文中水的存在对生产产品存在较大影响，水能够抑制PVAｃ中乙酰基降解，还可以加速造化反应、副反应、碱消耗，降低产品中的醇型和醇解度。所以在生产的过程中应该严格控制水的含量。
2.2 温度
反应温度对醇解反应会有一定的影响，醇解反应温度高反应速度即惠加快，温度增加10℃反应的速度就会上升一倍。在反应的最初阶段温度的高反应快速，就会产生大量的醋酸甲酯，也就促进了副反应的进行，导致大量碱被消耗。当醇解反应的后期碱的含量大大降低，碱在反应中作为催化剂的角色存在，含量降低之后，酯交换和皂化反应的速度降低，降低的程度很大就会导致初期增加的反应速度也难以弥补，最终导致树脂反应存在缺陷，成品醇解度下降。反之如果温度过低，反应速度过慢也不利于醇解反应进行，因为物料反应需要的实践很长就很难满足粉碎和挤压设备的需求。
2.3 反应时间过长
反应不断进行的过程中醇解度会越来越高，时间超过1.5h之后反应的速度就会降低。如果反应时间越长醋酸甲酯的含量酒会越来越多。主要的原有是聚合物也会存在基团反应，基团反应也会随着时间的延长而提升。
2.4 碱用量、PVAc浓度、PVAc 含有杂质对醇解反应的影响
碱克分子对醇解反应会存在直接的影响。醇解反应发生过程中，酯交换、皂化反应都有小分子参与到反应中，NaOH 也就会被消耗。碱克分子的增加醇解度就会上升，醇解时间被缩短。含碱量少醇解度也会少，醋酸甲酯的含量也被降低。当碱的含量大于一定量的时候醇解度也会随之降低[3]。
PVAc浓度对醇解反应也有直接的影响。在实际的生产中醇解其他条件固定的情况下，PVAc浓度高反应速度就快，醇解度下降之后产品中残存的醋酸根含量就会增加。PVAc浓度高混合不均匀的情况下会增加操作的难度。如果含量低醇解的时候PVA析出的状态变差，粉末状PVA含量也会增加。
PVAc中含有杂质，对醇解反应有较大的影响。
树脂中含有VAｃ和醋酸甲酯、乙醛等等杂质，受到碱催化作用的影响会生成醛缩合树脂，导致PVA色相变坏的同时消耗碱。导致醇解度降低，最终PVA被破坏。
3.聚乙烯醇醇解度在生产中实际的运用
3.1 聚乙烯醇醇解度生产中控制因素
聚醋酸乙烯甲醇溶液在催化剂的作用下，其中的聚醋乙稀酸根被羟基取代，生成聚乙烯醇，聚乙烯醇在实际的生产种，需要考虑多种因素。在实际的生产中用户应该以成品指标的生产要求、生产成本因素进行综合考虑：
①常规99系列：这种产品的醇解度大于99.7%，在生产过程中很容易就可以控制，碱克分子的控制范围比较宽，在树脂含水量小于0.8%的情况下碱克分子要保持在0.018~0.024的范围内，都能够实现醇解度的要求。如果继续增加含碱量，醇解度也不会升高，反之成品醋酸钠的含量会升高，生产出的产品也很容易上色。低粘度99系列的产品树脂浓度含量高，产生反应的速度也会增加。在生产的时候降低醇解反应温度、碱浓度，降低醇解度，反应速度就能够达到醇解度生产的要求。
②17-98PVB：这种品种对醇解度的波动范围要求不高，±0.5%，在生产中很难实现，同时要求醋酸钠的含量大于1.0%。在生产过程中醇解度要达到98%，对碱的含量要求就会增加[4]。如果醋酸钠要求低碱克分子的要求也会降低。在实际的生产中树脂中的含水量偏高、碱克含量高的情况下醇解度和醋酸钠的含量指标会出现两个相反的极端。如果再次降低树脂含水量就要同步降低碱含量，以此来达到两项指标的要求。但是碱含量的减少醇解反应也会降低，所以在工艺生产上应该降低含水量，来保证醇解反应温度、保温温度，降低碱的浓度而实现成品质量要求。
③88、92系列：这一类品种醇解度低，范围为±2%。属于常规粘度的品种，树脂浓度不高，发生醇解度反应的过程中，主要以酯交换反应为主，反应过程中产生的副反应比较少，反应速度也比较缓慢，因此消耗碱的量也非常少。在反应过程中碱克分子比较低且反应速度慢，碱不容易被消耗，形成成品之后形态比较软，很难通过粉碎和挤压设备。低黏度品种的树脂虽然浓度含量比较高，醇解反应速度比较快，形成的物料本身具备很好的品质。可以顺利粉碎和挤压设备这个要求，但是在这个过程中消耗的碱含量非常少，最终也不能达到较低要求的醇解度。这一类反应可以在醇解反应中加入水、适当提升反应温度等，提高醇解反应速度，将醇解反应中的触媒碱消耗掉，碱被消耗之后醇解度就会降低，醇解反应及时停止。随着醇解度发生变化，粉碎设备、挤压等现象也会根据电流的波动情况、干燥机的热负荷发生响应的变化。这一类产品醇解度比较容易被控制。在实际的生产中，可以根据生产设备的电流波动情况、干燥机的温度来调整醇解度。
3.2 工业生产中的影响因素
碱摩尔比是指在生产中氢氧化钠对聚醋乙稀酸根中单体链结的摩尔数之比，由于系统中有大量的水量存在，在上述内容中已经阐述过，醇解反应中有皂化反应和副反应，其中氢氧化钠参与这两种反应。如果系统中的氧气消耗干净之后醇解度就会停止，整个的系统的反应结束。因此在的实际的生产中，碱含量是影响聚乙烯醇醇解度的重要根本。在实际的生产中提高碱摩尔比就提高了反应系统中的碱的浓度，可以帮助系统醇解反应的提高，也就提高了成品的质量。在实际工业生产中，还会受到反应温度、系统含水量的影响。在低碱法醇解生产中如果系统的含水量比较小，在系统中发生反应的聚乙烯醇着色，在严重的情况下导致产品外观泛黄，最终导致成品醇解度难度提升，必须要稳定系统内的水含量，须要采取合理的方式控制实际生产。
结语：在工业生产中聚乙烯醇醇解度比较麻烦，还容易受到多种因素的控制，因此需要采取合理的方式控制，让聚乙烯醇醇解度在不受到影响因素的情况下完成生产。随着工业的发展，不同性能的聚乙烯醇市场占有量不断扩大，在聚乙烯醇中，存在大量羟基，具有高强度结晶性，有完全性、不完全性，不同聚乙烯醇的特性有不同性质，在实际的生产中需要控制好聚乙烯醇是醇解度，保证聚乙烯醇的性能能够充分得到发挥。
参考文献：
[1]何神涛, 徐珍珍, 张朝辉. PVA与丁二酸酯化淀粉共混膜的力学性能[J]. 中国塑料, 2019(10).40-45
[2]韦选纯, 汤盛文, 何真, . 聚乙烯醇纤维增强钢渣粉-水泥复合材料基本力学性能及微观结构[J]. 复合材料学报, 2019, 36(8):1918-1925.
[3]韦选纯, 汤盛文, 何真, 聚乙烯醇纤维增强钢渣粉-水泥复合材料基本力学性能及微观结构[J]. 复合材料学报, 2019, 36(8):1918-1925.1-7