PVA對於反滲透膜影響

① 膜劑制備過程中為什麼會發生縮水，是因為PVA黏度太大了嗎

晚上好，有可能。PVA我試驗過醫葯級的0388和0588以及工業級的1788和2488，它們的水溶液黏度曲線很有趣在10%以下時變化不大，但在12%-15%時黏度明顯呈幾何層級猛烈增大，15%-20%幾乎失去流動性了直接變成膠體，在高黏度時PVA會有比較明顯的縮水現象請酌情參考。因為制膜工藝中相對於CMC、HPMC和PVP這些高聚物來說PVA算是一種略有彈性的分子結構，黏度過高溶液具有假塑性而非之前的牛頓流體容易縮水崩塌，建議用稀溶液制膜比較好（另外就算低黏度如果塗膜太厚也會出現這種不良現象的）。

② 聚乙烯醇膠棉的生產廢液會對水源造成什麼危害，他的化學成分能否通過凈水器過濾

含聚乙烯醇廢水處理技術
乙烯醇(Polyvinyl alcohol，簡稱PVA)，是目前發現的高聚物中唯一具有水活性的有機高分子化合物。因其具有強力的黏結性，氣體阻隔性，耐磨性等良好的化學、物理性能，被作為紡織行業的上漿劑，建築行業的塗料、黏結劑，化工行業的乳化劑、分散劑，醫葯行業的潤滑劑，造紙行業的粘合劑及土壤的改良劑而廣泛應用[1-2]。但含有PVA 的工業廢水，具有COD 值高，可生化性差等特點，倘若排入水體，因其具有較大的表面活性使得接納的水體產生大量泡沫，不利於水體復氧，而且還會促進水體沉積物中重金屬的遷移釋放，破壞水體環境。
國內外學者對含PVA 工業廢水的處理，做了大量的研究，並取得了一批重要的科研成果。在這些研究中，對PVA 廢水的處理方法大致可劃分為三類，即物理法，化學法和生物法。其物理法主要有鹽析凝膠法、吸附法、萃取法、膜分離法和泡沫分離法等；化學法主要有高級濕式氧化法、光催化氧化法、Fenton 氧化法、過硫酸鹽氧化法、微波輻射法和電化學法；生物法主要通過活性污泥利用微生物的新陳代謝作用來降解PVA。
1 物理法
1.1 鹽析凝膠法
在對PVA 廢水的處理過程，可採用鹽析凝膠法進行。即根據PVA 特性，向廢水中投加鹽析劑硫酸鈉和膠凝劑硼砂，使得硼砂與PVA 分子發生反應，形成PVA-硼砂雙二醇型結構，在Na+和SO42-的極性作用下，通過其強大的水和能力將大量的水吸附到周圍，使得PVA 脫水從廢水中析出。
郭麗[4]採用鹽析法退漿廢水中的聚乙烯醇進行回收試驗，結果表明，當廢水中PVA 濃度為12 g/L 時，硫酸鈉和硼砂用量分別為14 g/L 和1.4 g/L，控制反應時間20 min，反應溫度50 ℃，溶液初始pH 為8.5～9.5，PVA 回收率大於90 %。
徐竟成等[5]採用化學凝結法對紡織印染退漿廢水中的聚乙烯醇進行處理回收，成功地進行了生產性規模回收廢水中的PVA，PVA 回收率和COD 去除率均達80%左右。
閻德順等人[6]採用凝結法對退漿廢水中的PVA 進行回收研究。結果表明，PVA 間歇反應回收率可達90 %，在此基礎上，實現了PVA 連續化回收工藝，回收率達80 %。
1.2 吸附法
吸附法作為一種低能耗的固體萃取技術，在溶解性有機物的處理中有著不可比擬的優勢。吸附法依靠吸附劑上密集的孔道、巨大的比表面積或通過表面各種功能基團與被吸附物質分子之間的多重作用力，達到有選擇性地富集有機物的目的。吸附法的優勢在於對難降解的有機物有較好地去除效果[7]。
Shishir Kumar Behera 等人[8]採用活性碳對PVA 吸附去除進行動力學研究。結果表明，當PVA 初始濃度為50 mg/L 時，投加活性碳濃度5 g/L，溫度為20 ℃，pH 為6.5，攪拌轉速150 r/min，反應時間30 min，PVA 去除率可達到92 %。
1.3 萃取法
萃取法作為一種高效的富集分離技術，其根據不同物質，在不同的溶劑中分配系數的大小不等的原理，利用與水不相溶的有機溶劑與試液一起振盪，使得目標物質在有機相中得以富集，具有選擇性好、回收率高、設備簡單、操作簡便、快速，以及易於現自動控制等特點，廣泛用於分析化學、無機化學、放射化學、濕法冶金以及化工制備等領域。
聚乙烯醇可用水不溶性的烴類(按100 %~120 %聚乙烯醇的質量)進行萃取而去除。含聚乙烯醇0.3 g/L 的廢水，在室溫下用35 %(質量)的己烷，以1000 r/min 攪拌10 min，靜置1 h 後分層，水相中COD 值為86.5 mg/L，COD 去除率為59.8 %，如重復萃取3 次，則COD 降低為41.6 mg/L 相當於80.65 %的去除率[9]。
1.4 泡沫分離法
泡沫分離法是利用泡沫與水界面的物理吸附作用以表聚物形式去污凈水的方法。其通過向溶液中鼓泡並形成泡沫層，使得泡沫層與液相主體分離，從而達到濃縮表面活性物質或凈化液相體的目的[10]。泡沫分離技術具有設備簡單、能耗低、投資少等特點，在化工、醫葯、污水處理等領域應用廣泛。
含聚乙烯醇的廢水可通入空氣，使其氣泡溢出而去除PVA。1 m3的聚乙烯醇廢水中含有COD 843 mg/L，以1.8 L/min 的速度通入空氣，去除產生的泡沫，78 min 後，廢水的體積減少到原來的70 %，而COD 值降低到193 mg/L[9]。
1.5 膜分離法
膜分離技術是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學位差為推動力，對物質進行分離、富集、提純的有效液體分離技術[11]，具有低能耗，易操作且可實現廢水的循環利用和回收有用物質等優點。其在污水處理領域應用廣泛，並形成了微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等新的污水處理方法。
王靜榮等[12]採用美國Abcor 公司的卷式膜超濾裝置可以從聚乙烯醇退漿廢水中回收PVA 試驗。結果表明，該方法是可行的。控制料液溫度在60~80 ℃，操作壓力為0.4~0.6 MPa 條件下，可使濃度0.5 %~1.0 %的聚乙烯醇廢水濃縮至10.0 %，聚乙烯醇的去除率在95 %以上，回收的聚乙烯醇漿料經調配後，可回用於生產，滿足生產工藝上的要求。鄭輝東等[13]針對紡織印染廠排放的含PVA 退漿皮水，利用中空纖維超濾膜實驗裝置對其進行處理試驗。結果表明，處理後的廢水達到中水標准，可以循環使用。
馬星驊等[14]以陶瓷膜作為載體，高嶺土作為塗膜材料制備了動態膜並研究了動態陶瓷膜對PVA 退漿廢水的處理效果。結果表明，在高嶺土塗膜質量濃度0.6 g/L，跨膜壓差0.3 MPa，錯流速度3 m/s，溫度50 ℃的條件對廢水進行過濾，PVA 及COD 的去除率分別可達56 %和71 %。
2 化學氧化法
2.1 高級濕式氧化法
濕式氧化法是處理高濃度難生化有機廢水的高級氧化技術，由日本煤氣大阪公司開發成功[15]。它是指在高溫(125~320 ℃)，高壓(0.5~20 MPa)條件下，以氧氣或空氣為氧化劑，將有機污染物氧化為有機小分子物質或將其礦化為二氧化碳和水等無機物的化學過程。它經歷了傳統濕式空氣氧化法、催化濕式氧化法、濕式過氧化物氧化法、超臨界水氧化法及催化超臨界水氧化法的歷程[16]。該方法具有氧化速度快，無二次污染，處理效率高等特點[17]。
採用濕式氧化法對含聚乙烯醇的廢水進行處理，控制反應溫度220 ℃，反應壓力10.0 MPa，在該反應條件下，以300 r/min的速率進行攪拌1 h，可使得廢水中的COD 由11800 mg/L 降低到2150 mg/L[9]。
Yan Bo 等人[18]採用催化超臨界水氧化法對PVA 溶液進行了氧化實驗研究。當廢水中PVA濃度為2000 mg/L，投加催化劑KOH600 mg/L，反應壓力25 MPa，反應溫度873 K，停留時間60 s，PVA 廢水被完全轉化為H2，CO，CH4 和CO2，TOC 去除率、碳氣化率、氫氣化率分別為96.00 %，95.92 %，126.40 %。
2.2 光催化氧化法
光催化氧化是在有催化劑的條件下的光學降解，可分為均相和非均相兩種類型。均相光催化氧化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質，通過光助Fenton 產生羥基自由基得到降解。非均相催化降解是污染體系中投入一定量的光敏半導體材料，同時結合光輻射，使光敏半導體在光的照射下激發產生電子空穴對，吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與電子空穴作用，產生OH·等氧化能力極強的自由基[16]。
吳纓等人[19]採用納米TiO2 做為光催化劑，對聚乙烯醇(PVA)水溶液進行了超聲光催化降解研究。結果表明，在超聲波頻率40kHz、廢水初始pH 為5.5，催化劑TiO2 用量110 g/L、反應溫度30 ℃、PVA 初始濃度90 mg/L 的條件下，控制反應80 min，PVA水溶液降解率可達100 %。
Yingxu Chen 等人[20]在紫外燈照射下，採用非均相的TiO2 作為催化劑對PVA 進行降解實驗研究。結果表明，當PVA 初始濃度為30 mg/L，TiO2 投加量2 mg/L，H2O2 投加量為5 mmol/L，反應時間60 min，PVA 去除率可達70 %。
2.3 Fenton 氧化法
Fenton 試劑具有極強的氧化能力，由Fe2+和雙氧水構成，在酸性條件下H2O2 被Fe2+離子催化分解並產生氧化能力很強的OH·自由基，具有較高的氧化能力，可以無選擇的氧化廢水大多數的有機物。其對廢水處理主要通過有機物的氧化和混凝沉澱作用進行，與常規氧化劑處理有機廢水相比較，具有反應迅速、溫度和壓力等反應條件溫等優點[21-22]。在普通Fenton 試劑氧化法的基礎上，又發展了光-Fenton、電-Fenton 等氧化方法。
曹揚[23]採用Fenton 氧化法對PVA 模擬廢水進行處理研究，結果表明當溶液的初始pH=5，H2O2/COD=1.3，H2O2/Fe2+=10∶1，反應溫度為40 ℃的條件下，控制反應時間30 min，COD 去除率可達到80 %，BOD/COD 值也由0.082 上升到0.60。
雷樂成[24]在0.75 L環流式光化學氧化反應器中進行了光助Fenton 高級氧化技術處理紡織印染中PVA 退漿廢水的試驗。研究結果表明，在低濃度亞鐵離子、理論雙氧水加入量、中壓紫外和可見光汞燈的輻射條件下，反應0.5 h，溶解性有機碳去除率高達90 %。
2.4 臭氧氧化法
臭氧是一種氧化性很強且反應產生的物質對環境污染很小的強氧化劑[25]，其氧化過程主要通過直接氧化和間接氧化來進行。直接氧化通過與污染物發生環加成、親電反應以及親核反應來實現，其對污染物的氧化具有選擇性；間接氧化是臭氧在水溶液中容易受到誘導發生自分解，通過鏈反應生成強氧化劑—羥基自由基，再由羥基自由基氧化污染物[26]。
在臭氧氧化法的基礎上，加入其他氧化劑或引入紫外光照或超聲波，形成了O3/H2O2，O3/UV 和O3/US 等其他高級氧化技術。荊國華等人[27]進行了臭氧氧化聚乙烯醇廢水的試驗研究，並採用O3/UV 和O3/US 方法與單獨臭氧氧化處理效果進行了對照。試驗結果表明，經12 min 處理，O3/UV 和O3/US 協同作用下對PVA 降解率較單獨臭氧氧化的63.2 %有顯著提高，表現出了良好的協同效應。
2.5 過硫酸鹽氧化法
過硫酸鹽因其具有較強的氧化性、無選擇性反應及室溫下性質穩定等優點，成為污染物氧化反應中常規氧化劑的替代品。加之，過硫酸根離子在加熱、金屬離子及紫外光照射等作用的條件下，其可以形成氧化能力更強的硫酸根自由基SO4-·，並且可以形成羥基自由基OH·，在廢水體系中，兩種自由基可以共同參與污染物的氧化反應[28]。
S2O82-+heat/UV→2SO42-
S2O82-+Men+→SO42-+Me(n+1)++SO42-
SO42-+H2O←→OH+H++SO42-
SO42-+OH-→SO42-+OH
Seok-Young Oh 等人[28]採用過硫酸鉀氧化劑在加熱並投加Fe2+或Fe(0)的條件下對PVA 溶液進行氧化實驗。結果表明，在PVA 初始濃度為46.5～51.9 mg/L 時，控制溫度200 C，投加K2S2O8250 mg/L，並按照S2O82-與Fe2+或Fe(0)的摩爾比為1∶1 投加Fe2+或Fe(0)，反應2 h 後，PVA 完全被氧化。用GC-MS 檢測並證明PVA 被轉化為C4H6O2。
利用硫酸銨鹽或鈉鹽,將聚乙烯醇氧化成水不溶性的樹脂加以去除。當COD 為800 mg/L 的含聚乙烯醇廢水，與2000 mg/L的過硫酸銨在80～100 ℃下加熱1 h 後，除去海綿狀棕色樹脂，COD 去除率>99 %[9]。
2.6 微波輻射法
自可以工業化生產並使用的微波源出現以後，微波能在工業生產中的應用技術得到廣泛的研究，微波化學污水處理技術便應運而生。該技術是一項具有突破性、創新性、廣譜性的水處理技術，就是利用微波對化學反應的誘導催化作用，通過物理及化學作用對水中的污染物進行降解、轉化，從而實現污水凈化的目的[29]。
夏立新等人[30]採用微波輻射技術對PVA 降解反應進行了實驗研究。在試驗中考察了微波功率、pH、H2O2 用量和反應時間對聚乙烯醇降解反應的影響。結果表明，在微波輻射條件下，廢水初始pH 為3，微波功率為800 W，輻射時間為l min，H2O2 用量為22 g H2O2/100 g PVA 時，5 mL 聚乙烯醇(7 %)的平均聚合度能夠在1 min 內由1750±50 降至67。與常規油浴加熱相比，反應速度提高10～20 倍。
Shu-Juan Zhang 等人[31]採用γ射線對PVA 廢水進行輻射降解實驗。實驗結果表明，PVA 的降解率受PVA 初始濃度、輻射劑量、pH、H2O2 投加量的影響。當PVA 初始濃度為200 mg/L，輻射劑量12.1 Gy/min，輻射時間90 min，廢水pH 介於1～5 或在10～12 范圍內變化時，PVA 降解率均在85 %以上，甚至有時可以達到完全礦化。
2.7 電化學法
電化學水處理技術是高級氧化技術的一種，通過外加電場作用，使廢水中的污染物在特定的電化學反應器內發生電化學反應或物理反應，使廢水中的污染物得到有效去除或回收，該反應過程主要包括電沉積、電吸附、電凝聚、電化學還原和電化學氧化等。其具有適應性廣、操作簡便、無需添加氧化還原劑、對環境友好等優點[32]。
根據污染物氧化還原產物，可將電化學水處理技術分為電化學燃燒和電化學轉換兩類。電化學燃燒即直接將有機物深度氧化為CO2 和H2O 等；電化學轉換即把有毒物質轉變為無毒物質，或把大分子有機物轉化為小分子有機物。根據有機物氧化還原過程中電子轉移方式不同，電化學水處理技術又可以分為直接電解和間接電解。直接電解是指污染物在電極上發生直接的電子轉移過程而被氧化(陽極過程)或被還原(陰極過程)而從廢水中去除。間接電解是指利用電化學產生的氧化還原物質作為反應劑或催化劑，使污染物轉化成毒性更小的物質。
Wei-Lung Chou 等人[33]採用鐵電凝法對PVA 溶液進行氧化處理實驗。結果表明，Fe/Al 電極組和比Fe/Fe、Al/Fe、Al/Al 電極組和處理效果好。當溶液pH 為6.5，PVA 初始濃度為100 mg/L，槽電壓為10 V，板間距離為2 cm，反應溫度20 ℃，攪拌轉速300r/min，控制反應120 min，PVA 去除率可以達到77.1 %。
徐金蘭等人[34]以含PVA 的印染廢水為處理對象，採用管式電凝聚器對其先進行預處理。試驗結果表明，管式電凝聚器在pH=5，I=0.748 A/dm2，t=5 min。的操作條件下，COD 的去除率大約為50 %左右，電解後出水可生化性明顯改善；並將電解出水經生物曝氣、生物接觸氧化處理，結果最終出水COD 達到100 mg/L 左右。
Sang yong Kim 等人[35]採用RuO2/Ti 作為陽極對PVA 溶液進行電化學氧化實驗研究。結果表明，初始PVA 濃度為410 mg/L，板間距離為20 mm，電流密度為1.34 mA/cm2，Cl-濃度為17.1 mM，控制反應時間300 min，PVA 及COD 去除率分別為70.18 %，27.47%。
3 生化法
生化法是利用微生物的新陳代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體狀態的有機污染物轉化為穩定地無害物質，其分為好氧法和厭氧法。由於PVA 構成的有機污染物濃度高且難被生物降解，在採用生化法之前，對廢水進行預處理，以提高廢水的可生化性。
福建紡織化纖集團有限公司[36]在對PVA 廢水的處理時，採用了採用水解酸化+活性污泥法+接觸氧化法工藝進行處理，可以將廢水中的COD 值由500~600 mg/L 降到20~60 mg/L，COD、BOD的去除率在85 %以上，出水優於《污水綜合排放標准》中的其他排污單位一級標准。
裴義山等採用一體式好氧膜生物反應器(MBR)對難降解聚乙烯醇有機廢水進行實驗研究。結果表明，當進水COD為100~600mg/L 時，控制pH 為7~8，溫度為15~29 ℃，HRT 為10~20 h，SRT 為100 d，可使系統出水COD 在40 mg/L 以下，平均為15.5mg/L，COD 的平均去除率為90.7 %。

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③ IPS跟PVA的有什麼優缺點

一、IPS面板全稱為平面內交換，其優缺點如下：

1、優點：IPS技術的優點是改變液晶分子顆粒的排列方式，採用水平轉換技術，加快液晶分子的偏轉速度，保證畫面清晰度在抖動時也能有超強的表現力，消除了傳統液晶顯示器在受到外界壓力和震動時的模糊和水波紋擴散現象。

另外，由於液晶分子在平面內旋轉，「IPS屏」具有非常好的視角表現。上、下、左、右四個軸面可以達到近180度的視角，這優於傳統的TFT視角和更好的色彩顯示。

2、缺點：IPS顯示出一般的響應速度，面對手機外觀越來越薄的時代，控制模塊厚度有點困難。

二、PVA板是VA板的一種，具有以下優點和缺點：

1、優點：PVA寬視角技術也屬於VA技術的范疇。實際上，它與MVA非常相似，可以說是MVA的變形。採用透明ITO層代替PVA中的突起，制備工藝與TN模式兼容。透明電極可以獲得更好的開啟率，減少背光浪費。

PVA型是三星推出的一種面板型，是一種圖像垂直調整技術。這項技術直接改變了液晶單元的結構，使顯示性能大大提高，獲得比MVA更好的亮度輸出和對比度。在技術開發中，視角可以達到178度，響應時間可以控制在20毫秒以內，對比度很容易超過1000:1的高水平。

2、缺點：耗電量大，價格高。

(3)PVA對於反滲透膜影響擴展閱讀

主流的顯示器屏幕可以分為兩類：LCD（液晶顯示器）與OLED（有機發光二極體）。

LCD在顯示時需要背光的支持，而且光要透過兩層玻璃與基板與各種光學膜片、配向膜、彩色濾光片來產生偏光，在亮度和色彩上難免會有損失。在LCD中，TFT、TFT-LCD（即IPS）都是LCD的一種顯示技術。

而VA型液晶面板在目前的顯示器產品中應用較為廣泛，16.7M色彩和大可視角度是它最為明顯的技術特點，目前VA型面板主要分為兩種，一種為MVA型，另外一種為PVA型。

④ 電導率,PvA粉沫對超濾膜有那些影響

摘要 以溶液相轉化法制備PVA共混PVDF超濾膜,考察了戊二醛(GA)化學交聯反應程度對PVDF/PVA共混超濾膜界面性質、微觀構造及其抗污染性能的影響。結果表明:適度的交聯反應有利於提高共混膜的機械強度;與超濾膜表面相比,GA交聯對PVDF/PVA共混膜內部結構影響甚微; GA交聯反應程度過高,會造成PVDF/PVA共混膜表面結構趨於緻密,通量下降,但蛋白質截留能力提高,透水穩定性增強; GA交聯能有效防止BSA在PVDF/PVA膜面的堵塞污染,減緩BSA過濾過程中的比通量下降率,提高通量恢復率,增強抗污染能力。但GA交聯度的選擇與PVDF/PVA共混膜組成有關:當原膜結構疏鬆且PVA含量較低時,宜選擇較低濃度的GA溶液且交聯時間不宜過長;而原膜結構較為緻密且PVA含量較高時,提高GA濃度和增加交聯反應時間,則有利於膜內部PVA得到交聯,以保證膜結構的穩定性

⑤ 提高PVA成膜降失水劑抗溫性能的研究

劉學鵬^1，2 張明昌¹

（1.中國石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京 102249）

摘 要 化學交聯聚乙烯醇（PVA）通過在濾餅和過濾介質交界面形成均勻、緻密的交聯PVA固體膜，改變了濾餅滲透率，起著控制失水的主要作用。本文討論了目前廣泛應用的兩類化學交聯聚乙烯醇降失水劑的作用機理和性能，並從分子角度提出對PVA進行進一步改性、提高其耐高溫性能的途徑。

關鍵詞 聚乙烯醇 降失水劑 合成 油井水泥 水泥外加劑

Study on the Way to Improve the Temperature-InsistantSubstantially of the Polyvinyl Alcohol Fluid-Loss Additive

LIU Xuepeng^1，2，ZHANG Mingchang¹

（1.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101，China；2.School of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Abstract The main factors in FL rection by chemically crosslinked polyvinyl alcohol（PVA）is the rection in filter cake permeability：a tough，monolithic and compact polymer film is formed on the filter membrane surface under the filter cake.In this paper，the mechanism and properties of two kinds of chemically crosslinked polyvinyl alcohol（PVA）were discussed.The PVA was further modified from the molecular level， and the high temperature resistance property was enhanced could be used next to 150℃as the fluid-loss additive for oil well cement.

Key words polyvinyl alcohol；fluid-loss additive；synthetic；oil cement；cement additive

油井水泥降失水劑是一種能控制水泥漿中液相向滲透性地層濾失，從而保持水泥漿適當水灰比的材料。它是油井水泥外加劑中最重要的一類外加劑，其使用直接關繫到固井施工的成敗和油井壽命、產能等一系列問題。聚乙烯醇（PVA）降失水劑較其他劑型具有價格適中、對緩凝時間和抗壓強度影響小，且有一定的成膜防氣竄作用等優點，有很好的應用前景^［1］。

通常未改性的PVA降失水效率低，加量大，只能用於50℃以下的地層^［1］。目前，在固井施工中廣泛使用的PVA降失水劑絕大多數是化學交聯改性產品，其最高使用溫度也提升到70～120℃之間^［2～5］。這種化學改性PVA在應用過程中能形成具有一定強度的空間網狀結構，束縛自由水的流動，同時還能與界面形成一層緻密的具有防氣竄作用的低滲透膜進一步降低失水^［5］。

隨著石油勘探開發事業向深井、超深井方面發展，更高的井底溫度給固井工程帶來更大的挑戰。如何以化學手段，從分子角度對PVA進行改性，進一步提高其使用溫度，對於固井作業具有重要意義。本文在調研PVA降失水機理的基礎上，探討了有效提高PVA降失水性能的途徑。

1 PVA及其降失水機理

1.1 PVA結構

聚乙烯醇（PVA）是由聚醋酸乙烯水解而得的白色、粉末狀樹脂。圖1是PVA分子的結構片段，其分子包含大量羥基（—OH）結構和少量未水解的羧甲基（—COCH₃）。常見的PVA可按分子量與水解度的不同分為許多種型號，按分子量分為300、500、1200、1700、2200、2400等；據水解度分為99％水解度（完全水解型）、88％水解度、78％水解度，水解度更低的也有，但不常見。國內產品的標示是前兩位分子量，後兩位水解度，如1788、1799等。

圖1 PVA分子結構片段

PVA的化學結構穩定，10％熱分解溫度大於200℃，在高溫鹼性溶液中化學結構十分穩定。抗鈣、鎂離子的能力強，屬於非離子聚合物，對水泥漿凝結時間影響小，且價格適中，適合作為開發耐高溫固井水泥降失水劑原料或組分^［1］。

1.2 PVA降失水機理

降失水劑發揮作用主要通過3個方面：一是增加濾液黏度，增加自由水的運動阻力；二是調整泥餅中的顆粒粒度配比，控制細粒子流失，使濾餅更加緻密，降低滲透率；三是改變水泥顆粒表面的電性質，增加濾餅毛細孔的潤濕性能^［1］。

研究表明，濾液黏度的增加並不是PVA降低失水性能的主要原因。PVA在濾餅與過濾介質的交界處是否能形成緻密的耐溫聚合物膜才是降低濾餅滲透率、減少失水的主要原因^［1，5］。使用未交聯的PVA時，盡管PVA在室溫下就能通過羥基（—OH）在分子內和分子間形成氫鍵，但是這種氫鍵易破裂，機械力學性能比較差^［1］，因此在濾餅與過濾介質的交界處不形成薄膜，降失水能力差。這也是未改性的PVA降失水效率低的原因。如何形成交界處的低滲透薄膜，並使得其能夠耐高溫，成為提高PVA降失水劑性能的關鍵。目前的各種化學交聯方法就是針對這一主要因素進行的。

2 化學交聯改性PVA降失水劑

以化學手段，從分子角度對PVA進行改性，提高其使用溫度的研究，國外始於20世紀80～90年代^［6，7］。國內這方面的研究工作也在近些年有了很大的進展^［1～3］，相關產品也被廣泛應用。其主要途徑分為兩個方面：一是硼酸、鈦酸、鉻酸或相應的無機鹽交聯改性^{［5，6，8～12］}；二是戊二醛交聯改性^{［1～4，7，13，14］}。這兩種改性方法的主要目的均是使其能夠在交界處形成低滲透耐溫薄膜。

2.1 硼酸、鈦酸、鉻酸或相應的無機鹽交聯改性

最早用於生成和強化PVA降失水劑濾餅與過濾介質交界處的低滲透薄膜的方法是用線型PVA與一定比例的硼酸、鈦酸、鉻酸或相應的無機鹽等凝膠劑共混。PVA和硼酸等在水泥漿中接觸發生絡合結構，在鹼性條件下進一步增強這種絡合結構，如圖2所示。美國早在1990年就有這方面的專利報道^［6］，而對於其絡合機理也有研究^［12］。近些年，國內在這方面的研究應用也已經十分成熟^［11］。

圖2 PVA與硼酸的絡合反應

共混交聯PVA通過分子與凝膠劑分子在過濾介質表面相互接觸、粘結形成低滲透性凝膠膜來降低失水，將失水性能大幅度提高。但是這種產品有一定應用局限性，在小於40℃時，難形成均勻絡合物膜，大於95℃時絡合物膜又易分解，不能作為耐高溫降失水劑^［1］。

2.2 戊二醛交聯改性

針對共混交聯形成聚合物膜不穩定的問題，又出現了採用戊二醛化學交聯方法增加聚合物膜強度的方法（圖3）。國外在1994年就有這方面的專利報道^［7］，而對於其交聯機理也有研究^［13］。國內近年也做了相關研究^［1，3］，並有相關應用專利申請^［2］。

戊二醛化學交聯PVA，也是通過在濾餅與過濾介質的交界面處形成聚合物膜來控制失水的。但是這種化學交聯較硼酸等的共混交聯更為穩定，使得富含羥基的化學交聯PVA膠粒更易於在過濾交界處聚集，形成彼此相互粘結的連續整體^［1］，進而促進形成均勻的固體薄膜，研究指出，在濾餅中聚集的化學交聯PVA膠粒同樣可以生成不連續的固體膜。這使得戊二醛化學交聯的PVA的使用溫度能達到120℃。當溫度進一步升高超過120℃時，PVA膠粒和形成的固體薄膜將逐漸溶解，低滲透性凝膠膜逐漸消失，失水量會突然增加。

圖3 PVA與戊二醛的絡合反應

2.3 提高PVA降失水劑抗溫性能的途徑

化學交聯法表明，針對PVA分子結構進行化學改性，能夠提高其作為降失水劑的耐溫性能，並使其最高使用溫度達到120℃。目前，這也是PVA類降失水劑單獨使用時所能適用的最高使用溫度。如前所述，PVA的化學結構穩定，10％熱分解溫度大於200℃，能否進一步提高其使用溫度？

近期，德國慕尼黑工業大學的Plank等^［15］對PVA的降失水機理進行了細致而深入的研究，並給出了提高PVA降失水劑性能的建議。歸納為三點：一，提高PVA分子高溫時在顆粒表面的附著力；二，增加抗溫封堵粒子；三，採用高分子量、水解度的PVA原料。這與國內陳涓等^［1］的早期研究結論一致，其目的就是促進形成均勻的固體薄膜，並增加它的抗溫能力。針對上述研究結果，對PVA進行進一步改性開發，可以得到具有良好降失水性能的PVA抗溫產品。

2.3.1 乙二醛、戊二醛交聯

採用乙二醛、戊二醛混合交聯，優化合成路線，得到抗溫成膜PVA降失水劑。運用前文所述的二醛交聯法，優化物料加量及反應路線，能進一步提升抗溫降失水能力到125℃。超過該溫度，所形成的低滲膜也將逐漸溶解，水泥漿失水會大幅增加。圖4是125℃時形成的濾餅和低滲濾膜。

圖4 濾餅和低滲濾膜（125℃）

2.3.2 無機納米封堵顆粒改性

根據Plank等的研究，本文採用納米二氧化硅（30nm）以環氧氯丙烷將其接枝到PVA分子上^［16］，然後再採用戊二醛交聯，得到另一種抗溫成膜PVA降失水劑，反應路線見圖5。改性後的PVA在130℃以下具有較好的降失水能力，但是稠度較大不利於現場實際應用。圖6是納米二氧化硅改性PVA樣品圖。

圖5 納米二氧化硅（約30nm）接枝改性

圖6 二氧化硅接枝PVA樣品

2.3.3 有機耐溫封堵顆粒改性

通過以上研究可以看出，盡管二醛交聯和引入具有封堵抗溫能力的納米二氧化硅改性PVA都提高了其耐溫性能，但是提升有限。原因是當溫度進一步升高時，PVA分子都會迅速溶解隨游離水一同漏失。如何降低其高溫溶解度、增加其在水泥顆粒表面的附著力，將有利於進一步提升其耐溫性能。採用Plank等的研究結論：以二醛交聯增加聚合物膜的強度，換用有機耐溫聚合物作為高溫封堵粒子，同時引入少量改變PVA分子性能的化學官能團降低其高溫溶解度、增加其在水泥顆粒表面的附著力，綜合提高其耐溫性能。

本方法採用通過引入少量2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸鈉（AMPS）增加分子附著力、少量具有耐溫性能的剛性支撐結構N-乙烯吡咯烷酮（NVP）並加入一種合成的耐溫高分子封堵粒子的方法，得到了150℃下有良好降失水能力的PVA成膜降失水劑，反應路線見圖7。

圖7 PVA化學接枝改性和引入的有機耐溫封堵顆粒產品

2.4 小結

本文在探討PVA降失水機理的基礎上，探討了有效提高PVA降失水性能的途徑，合成出125℃和150℃溫度下具有良好的降失水性能和優異的水泥漿綜合性能的兩個PVA改性降失水劑。為進一步對PVA進行改性，提高其耐高溫性能提供了可參考的有效途徑。

3 結 論

1）化學交聯PVA在濾餅和過濾介質交界面形成均勻、緻密的交聯PVA固體膜，改變了濾餅滲透率，起控制失水的主要作用。

2）由兩種醛混合共同化學交聯PVA組成的固體膜強度高、穩定，能夠提高PVA降失水劑的耐高溫性能。

3）採用大分子量的PVA，引入增加分子附著力的分子，並加入封堵粒子，能夠進一步提高PVA降失水劑的耐高溫性能。

參考文獻

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⑥ PVA能用於塑料中嗎 用於薄膜中的是什麼作用

聚乙烯醇簡稱PVA，性能介於塑料和橡膠之間，用途廣泛，PVA薄膜主要作用在包裝行業，用途很廣泛。
例如：1、可計量的水中使用產品的包裝：如農葯、顏料、染料、清潔劑等水中使用產品的包裝，以達到減少對環境污染，改善作業環境的目的。
2、洗滌包裝：高溫水溶性PVA薄膜包裝袋，在醫院中用於包裝帶污染的用品和衣物，在消毒清洗時將包裝袋直接投入清洗消毒設備中，減少醫務人員接觸有污染的用品、衣物，避免疾病的交叉傳染。
3、服飾包裝：PVA薄膜具有不帶靜電、透明度與光澤度均優於其它薄膜的特點，用於紡織品的包裝能使物品更加美觀，提高其附加值。
4、電子電器的產品包裝：PVA薄膜幾乎不帶靜電，因此尤其適用於電子、電器產品的包裝。
5、可用於食品的包裝：PVA薄膜是阻隔性能十分優異的材料，用其作為食品包裝的阻隔層材料，能使被包裝食品的存儲期得以大大延長。
6、水溶性PVA薄膜還可以利用其具有良好的印刷性能和可控水溶性的特點配合特種油墨，製作出新穎防偽功能的高附加值防偽又環保的包裝。
盡管水溶性PVA薄膜在包裝上的應用已經十分廣泛，但由於價格問題。我國的消費水平與發達國家對比還比較低，在包裝上很難接受PVA薄膜目前這樣的價格。因此水溶性包裝薄膜主要用於出口產品的包裝。

⑦ 聚乙烯醇成膜後還能溶於水嗎

聚乙來烯醇水溶液成膜源乾燥後，是否具有透氣性能和不透水性溶解性PVA溶於水，水溫越高則溶解度越大，但幾乎不溶於有機溶劑。PVA溶解性隨醇解度和聚合度而變化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解極快，而完全醇解和高聚合度PVA則溶解較慢。一般規律，對PVA溶解性的影響，醇解度大於聚合度。PVA溶解過程是分階段進行的，即：親和潤濕一溶脹一無限溶脹一溶解。成膜性PVA易成膜，其膜的機械性能優良，膜的拉伸強度隨聚合度、醇解度升高而增強。粘接性PVA與親水性的纖維素有很好的粘接力。一般情況，聚合度、醇解度越高，粘接強度越強。熱穩定性PVA粉末加熱到100℃左右時，外觀逐漸發生變化。部分醇解的PVA在190℃左右開始熔化，200℃時發生分解。完全醇解的PVA在230℃左右才開始熔化，240℃時分解。熱裂解實驗表明：聚合度越低，重量減少越快；醇解度越高，分解時間越短。

⑧ PVA乾燥成膜後，還會溶於水嗎PVA膜與稀硫酸反應嗎

PVA與稀硫酸在催化劑存在下能發生酯化反應，生成硫酸酯。

⑨ 關於PVA成膜的要領

影響到PVA 膜制備和性能的主要是聚合度、醇解度兩個指標。醇解度通常有三種，即78%、88%和98%。完全醇解的聚乙烯醇醇解度為98%～100%，部分醇解的醇解度通常為87%～89%。

對於PVA，一方面要考慮原料的醇解度問題，另一方面，要解決PVA 分子間的作用。例如，PVA 在一定條件下，與丙烯醯胺發生邁克爾加成反應來改性，實現PVA 分子間的分割，同時增強水溶性。

以PVA 系水溶性薄膜為例，常見的有以聚乙烯醇及澱粉為主要原料，添加各種助劑，如表面活性性、增塑劑、防粘劑等等，其工藝與傳統的塑料薄膜成型工藝有所不同。常見的工藝過程是：採用先將原料製成一定固含量為15wt%～20wt%的水溶性膠，再流延塗布到鏡面不銹鋼帶上，進入乾燥室乾燥，至規定水分成膜後從鋼帶上剝離，切邊收卷獲得成品膜。
在原則上解決上述問題的基礎上，還需要解決一系列工藝問題，這些問題常用輔助劑來解決。

⑩ PVA對皮膚有害嗎

PVA膠一般對人體是無害的，可以應用到醫葯方面。參見以下實例：
PVA的毒性和刺激性都很小，PVA溶液對眼組織不僅無刺激性，而且是一種良好的眼球潤濕劑，能在角膜表面形成一層保護膜，且不會阻礙角膜上皮的再生。PVA口服後在消化道中吸收很少，僅作為一個葯物的載體，當在體內將葯物釋放，呈現療效後，80%的PVA在48小時內由大便中被排出。