1、.聚乙烯醇PVA快速溶解與檢驗(yàn)方法 轉(zhuǎn)發(fā) 評(píng)論 2008-06-09 12:21 聚乙烯醇的應(yīng)用面與使用量，最近幾年在國內(nèi)都得到迅速發(fā)展。紡織業(yè)隨著純棉織物高檔化和化纖物比重的增加，上漿的要求越來越高，PVA的優(yōu)異性能使它取得了主漿料之一的地位，目前我國用量最多的PVA品種仍是紡絲用完全醇解級(jí)17981799型。在實(shí)際使用過程中還存在一些問題，其中一個(gè)重要的問題就是溶解時(shí)間過長，耗汽量大，對(duì)PVA溶解程度還沒有快速檢測手段，如溶解不好，就會(huì)造成一系列質(zhì)量問題。 國外已經(jīng)采用變性PVA上漿，如17491796等，我國目前還沒有專供漿紗用的PVA漿料生產(chǎn)廠，短時(shí)間內(nèi)還不能改變使用完全醇解級(jí)PVA的

2、情況，為了進(jìn)一步提高使用PVA的經(jīng)濟(jì)效益和漿紗質(zhì)量，有必要研究PVA的快速溶解和檢測方法。本文僅對(duì)這一問題作一些探討供參考。 一、PVA難溶解的實(shí)質(zhì)和原因 1、目前溶解PVA的操作方法 因PVA溶解的好壞直接影響使用效果，所以各廠對(duì)溶解工作都比較重視，多采用高溫煮沸和高速攪拌的溶解工藝。這一溶解方法的特點(diǎn)是投料之后很快就升溫到溶解溫度，溶解PVA的煮攪要23小時(shí)或更長的時(shí)間，才能達(dá)到使用要求。即使如此，溶液中仍常有PVA膠粒出現(xiàn)，影響質(zhì)量，因此普遍感到PVA難溶解。 2、PVA難溶解的實(shí)質(zhì)是溶解不均勻 為了研究解決PVA的溶解問題，我們首先觀察分析了生產(chǎn)中PVA的全過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分絮狀P

3、VA中的小顆粒易被水浸潤，在溫度達(dá)到煮沸狀態(tài)時(shí)，已能溶解成膠狀流體，此時(shí)溶液中未溶解部分約占總量的10%左右，形狀是玻璃狀濃膠塊和白心膠塊，測其固體濃度在1520%及以上。此種濃膠塊尤其是白心膠塊不經(jīng)過長時(shí)間的煮攪不能溶解分散，使用中就是這些膠塊（粒）造成各種質(zhì)量問題。若將這些膠塊從PVA溶液中分離出來，再放入水中煮沸1530分鐘就能溶解分散，這說明PVA難溶解問題，實(shí)質(zhì)是某種原因造成的溶解不均勻。 3、溶解不均勻的原因是沒有充分的溶脹 我國各維尼綸廠生產(chǎn)的完全醇解級(jí)PVA，多數(shù)為蓬松絮狀物，其顆粒的大小和軟硬程度差異很大，加之溶解方法不當(dāng)，是造成不能均勻溶解的主要原因。 為了搞清形成難溶膠塊

4、的原因，我們在試驗(yàn)室做了如下一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。試樣是從車間使用的PVA中篩選較大的顆粒（體積0.30.8厘米3）若干備用。 試驗(yàn)（一）、取20粒PVA顆粒投入已煮沸的400毫升水中，并繼續(xù)煮沸，幾秒鐘后可見全部顆粒形成白心膠塊，8分鐘后白心消失變成玻璃狀膠塊，20分鐘后溶解分散完畢。 試驗(yàn)（二）、同樣取20粒PVA投入已在水浴中加熱至98以上，400毫升8%的PVA溶液中，并繼續(xù)煮沸攪拌，全部PVA顆粒也很快形成白心膠塊，到160分鐘后，全部白心才能消失。 試驗(yàn)（三）、將上述PVA顆粒，先放在60熱水中充分的浸潤溶脹，再分別取20粒投入試驗(yàn)（一）的水中和試驗(yàn)（二）PVA溶液中，5秒后全部白色消失，

5、溶成玻璃狀軟膠體，一分鐘內(nèi)就全部稀釋分散完畢。 上述這組試驗(yàn)說明：由于PVA大顆粒在溶解之前未能充分地浸潤溶脹，在溶解時(shí)形成極難溶解的膠塊。由此證明，PVA能否均勻溶解的關(guān)鍵，是PVA顆粒在溶解之前能否吸足水分充分溶脹。 4、PVA濃溶液的膠體性質(zhì)，使溶液中的膠塊極難溶解 高聚物溶液的本質(zhì)是真溶液，但由于分子量（或分子纏結(jié)后分子團(tuán)）大，又能表現(xiàn)出某些膠體性質(zhì)。PVA溶液是否為膠體，至今說法不一。為了判斷PVA水溶液是否為膠體，我們對(duì)各種濃度的PVA溶液進(jìn)行了丁達(dá)爾效應(yīng)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：PVA固體濃度在3%以下時(shí)，丁達(dá)爾效應(yīng)確實(shí)微弱不明顯，濃度達(dá)8%，溶液中折射光帶已非常清晰。這說明PVA水溶液濃

6、度在3%以上時(shí)表現(xiàn)出膠體的性質(zhì)。尤其在下述兩方面表現(xiàn)明顯。 （1）PVA溶液是具有很高粘度的溶液，隨著濃度的增加粘度也直線增加（如圖1 圖1 PVA117聚合度1750醇解度98.5%所示）。在濃度達(dá)到一定高度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生凝膠化（凍膠）現(xiàn)象。溶液中形成的膠塊，其固體濃度均在1520%以上，粘度高達(dá)1000厘泊以上，這樣高濃、高粘的膠塊，水分是很難滲透到膠塊內(nèi)部去的，因此膠塊很難溶解分散。 （2）上述試驗(yàn)（一）與（二）溶解時(shí)間的差異很大，其原因是8%的PVA溶液由 于分子纏結(jié)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的類膠體（溶膠），在這種溶液中溶劑水分子運(yùn)動(dòng)受到限制，向膠塊內(nèi)部滲透就極慢（形成玻璃狀濃膠塊需更長時(shí)間才能溶解分

7、散，因不易觀察，未記時(shí)間）。 由于上述原因，在溶液中PVA一旦形成膠塊，就很難靠水分的滲透而達(dá)到溶解分散。 二、PVA快速溶解的機(jī)理和方法 1、PVA的溶解須經(jīng)溶脹與分散兩個(gè)階段 高聚物在溶解時(shí)高分子鏈向溶劑方向的擴(kuò)散，因分子鏈長受到很大的限制，而溶劑分子則容易滲透到高聚物中去，因此高聚物的溶解過程一般要經(jīng)過浸潤溶脹和溶解分散兩個(gè)階（2）。PVA的溶解也應(yīng)分兩個(gè)階段進(jìn)行，目前溶解PVA的方法，只強(qiáng)調(diào)溶解階段的煮攪時(shí)間，而沒有充分浸潤溶脹的時(shí)間。 2、浸潤溶脹條件的篩選 為了確定完全醇解級(jí)PVA合理的浸潤溶脹條件，我們作了如下對(duì)比試驗(yàn)（表1） 浸潤溫度 排除氣體 （厘米3） 吸入水分 (毫升)

8、體積膨脹 （厘米3） 濾液固體濃度 (%) 備 注 A B C A B C A B C 30 2.8 0.6 1.0 207 161 192 250 210 235 1.90 1.45 1.75 濾液渾濁PVA為白色硬顆粒 40 3.2 1.5 1.5 217 176 202 260 225 255 2.00 1.50 1.95 50 5.5 2.4 3.5 252 221 237 300 265 275 2.40 1.95 2.15 濾液稍清有氣泡，PVA稍變色比較軟 60 5.7 3.3 4.5 292 231 340 340 280 285 3.15 2.01 2.41 濾液有泡沫，PV

9、A顯表灰白色有彈性、柔軟 70 7.5 5.0 4.6 432 350 342 470 350 306 6.01 5.51 5.50 產(chǎn)生大量溶膠塊，少量白心膠塊 80 8.0 7.5 480 480 500 500 7.35 7.05 產(chǎn)生大量白心膠塊和溶膠塊，其余大部分溶解為溶膠液。 表1中：（1）ABC表示：北京石家莊山西三個(gè)產(chǎn)地的PVA1799； （2）每次浸泡分別取不同產(chǎn)地樣品干重40克，用一定溫度的定量水配成500毫升，在恒溫機(jī)械攪拌下浸泡30分鐘，測定各項(xiàng)數(shù)據(jù)； （3）因每份試樣按比重1.23計(jì)算的體積為32.52厘米3， 實(shí)際排水體積為38厘 米3左右，所以每份試樣顆粒內(nèi)吸附的

10、空所量約為5.48厘米3，浸泡時(shí)總體積減少量即為排隊(duì)氣體量； （4）隨著浸泡溫度的升高，排除氣體量、PVA吸水量和體積膨脹量都成正比例增 加，經(jīng)過充分的浸泡能使PVA吸入自身重量的810倍水，體積也膨脹到干燥時(shí)的真實(shí)體積的810倍； （5）603045分鐘的浸泡，是比較理想的浸潤溶脹條件。 在上述試驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們又在實(shí)際生產(chǎn)中（高速攪拌），反復(fù)測定了浸潤溫度時(shí)間和溶解效果的關(guān)系，結(jié)果如表2所示。 表2 浸泡溫度（） 浸泡時(shí)間（分） 完全溶解需煮攪的時(shí)間（分） 溶液含氣泡 備 注 2025 510 90150 很多 原方法 2530 960 90 稍多 測試一次無浸泡攪拌 45 6090

11、 6090 不多 60 3045 1530 很少 改進(jìn)后方法 75 3045 6090 較多 3、完全醇解級(jí)PVA快速溶解的方法 調(diào)和桶內(nèi)放入定量水，PVA攪拌均勻無團(tuán)塊后，開小汽慢慢升溫到60關(guān)汽，攪拌下保溫浸潤3045分鐘，待PVA全部變成青灰的白色，顆粒充分膨脹并有彈性后，再開大汽升溫至沸，繼續(xù)用小汽煮攪3045分鐘，加水調(diào)整粘度或體積，然后取樣按“快速檢驗(yàn)方法”檢驗(yàn)溶解程度，與傳統(tǒng)溶解方法相比可縮短三分之二的汽煮時(shí)間。 4、充分溶脹能使PVA快速溶解的機(jī)理 PVA溶解過程若干能自發(fā)進(jìn)行，才能快速均勻地溶解。高聚物能自發(fā)進(jìn)行溶解的條件式為：FM0而FM=HM-TSM（2） 式中FM混合自

12、由能變量； T溶解溫度； HM混合焓變量； SM混合熵變量。 PVA溶解時(shí)無明顯吸熱或放熱現(xiàn)象，溶解時(shí)的溫度也不變，所以上式中焓變H和T可以忽略，這樣影響FM值的只有SM值。即熵變S絕對(duì)值越大越有利自發(fā)溶解。 根據(jù)熱力學(xué)觀點(diǎn)，分子間作用力的變化，分子運(yùn)動(dòng)自由程度的變化都與熵變S直接有關(guān)。PVA經(jīng)過充分溶脹之后，大量水分子滲透到PVA結(jié)構(gòu)內(nèi)部，部分水分子與羥基OH進(jìn)行締合，并促使PVA結(jié)構(gòu)體膨脹，結(jié)果是高分子間的距離加大，分子間的作用力減弱，分子的自由運(yùn)動(dòng)增大，這些因素變化都使熵變S絕對(duì)值增加。因熵變值增加能促進(jìn)PVA溶解的自發(fā)進(jìn)行，故充分溶脹能使PVA快速溶解。 三、PVA溶解程度的快速檢驗(yàn)方

13、法 在目前一般紡織廠還沒有儀器能快速檢驗(yàn)PVA溶解程度的情況下，為了及時(shí)了解PVA溶解情況，防止因溶解不好造成質(zhì)量疵點(diǎn)及避免不必要的延長煮攪時(shí)間，經(jīng)實(shí)踐摸索總結(jié)了一個(gè)PVA溶解程度的“快速檢驗(yàn)方法”如下： 取需檢驗(yàn)的PVA溶液50毫升，倒入500毫升燒杯中，再加入60熱水，將溶液稀釋到2%左右的濃度，攪拌均勻后用量筒取PVA稀溶液20毫升，均勻地倒在雙層玻璃板的一側(cè)（如圖2所示），同時(shí)玻璃板傾斜3045并左右擺動(dòng)，使PVA溶液能均勻地布滿所有方格形成薄膜，馬上觀察任一方角方格內(nèi)有無突起部分，便可以判斷PVA溶解程度，無1.0毫米2PVA突起，即可認(rèn)為已經(jīng)溶解好；若有，就是還未溶解好。檢驗(yàn)操作要在1530秒內(nèi)完成，全過程可在3分鐘內(nèi)完成。使用此法測試結(jié)果靈敏穩(wěn)定，缺點(diǎn)是不能直接算出溶解程度百分率數(shù)值。 四、結(jié)語 1、完全醇解級(jí)PVA難溶實(shí)質(zhì)是溶解不勻問題，除因PVA顆粒差異大外，溶解前PVA顆粒未能吸足水份充分溶脹也是重要原因。 2、PVA的溶解必須經(jīng)浸潤溶脹和溶解分散兩個(gè)階段進(jìn)行。浸潤溶脹的工藝參數(shù)以60浸泡3045分鐘比較合適。 3、PVA在浸潤溶脹階段，由于水份的滲透和置換作用，使顆粒內(nèi)部空隙吸附的大部分氣體排出液外，故溶解后的溶液中氣泡很少。 4、在目前紡織廠還沒有先進(jìn)儀器能快速檢驗(yàn)PVA溶解程度的情況下，本文介紹的快速檢驗(yàn)方法可供生產(chǎn)上試用。 5、本文提出