PVA对于反渗透膜影响

① 膜剂制备过程中为什么会发生缩水，是因为PVA黏度太大了吗

晚上好，有可能。PVA我试验过医药级的0388和0588以及工业级的1788和2488，它们的水溶液黏度曲线很有趣在10%以下时变化不大，但在12%-15%时黏度明显呈几何层级猛烈增大，15%-20%几乎失去流动性了直接变成胶体，在高黏度时PVA会有比较明显的缩水现象请酌情参考。因为制膜工艺中相对于CMC、HPMC和PVP这些高聚物来说PVA算是一种略有弹性的分子结构，黏度过高溶液具有假塑性而非之前的牛顿流体容易缩水崩塌，建议用稀溶液制膜比较好（另外就算低黏度如果涂膜太厚也会出现这种不良现象的）。

② 聚乙烯醇胶棉的生产废液会对水源造成什么危害，他的化学成分能否通过净水器过滤

含聚乙烯醇废水处理技术
乙烯醇(Polyvinyl alcohol，简称PVA)，是目前发现的高聚物中唯一具有水活性的有机高分子化合物。因其具有强力的黏结性，气体阻隔性，耐磨性等良好的化学、物理性能，被作为纺织行业的上浆剂，建筑行业的涂料、黏结剂，化工行业的乳化剂、分散剂，医药行业的润滑剂，造纸行业的粘合剂及土壤的改良剂而广泛应用[1-2]。但含有PVA 的工业废水，具有COD 值高，可生化性差等特点，倘若排入水体，因其具有较大的表面活性使得接纳的水体产生大量泡沫，不利于水体复氧，而且还会促进水体沉积物中重金属的迁移释放，破坏水体环境。
国内外学者对含PVA 工业废水的处理，做了大量的研究，并取得了一批重要的科研成果。在这些研究中，对PVA 废水的处理方法大致可划分为三类，即物理法，化学法和生物法。其物理法主要有盐析凝胶法、吸附法、萃取法、膜分离法和泡沫分离法等；化学法主要有高级湿式氧化法、光催化氧化法、Fenton 氧化法、过硫酸盐氧化法、微波辐射法和电化学法；生物法主要通过活性污泥利用微生物的新陈代谢作用来降解PVA。
1 物理法
1.1 盐析凝胶法
在对PVA 废水的处理过程，可采用盐析凝胶法进行。即根据PVA 特性，向废水中投加盐析剂硫酸钠和胶凝剂硼砂，使得硼砂与PVA 分子发生反应，形成PVA-硼砂双二醇型结构，在Na+和SO42-的极性作用下，通过其强大的水和能力将大量的水吸附到周围，使得PVA 脱水从废水中析出。
郭丽[4]采用盐析法退浆废水中的聚乙烯醇进行回收试验，结果表明，当废水中PVA 浓度为12 g/L 时，硫酸钠和硼砂用量分别为14 g/L 和1.4 g/L，控制反应时间20 min，反应温度50 ℃，溶液初始pH 为8.5～9.5，PVA 回收率大于90 %。
徐竟成等[5]采用化学凝结法对纺织印染退浆废水中的聚乙烯醇进行处理回收，成功地进行了生产性规模回收废水中的PVA，PVA 回收率和COD 去除率均达80%左右。
阎德顺等人[6]采用凝结法对退浆废水中的PVA 进行回收研究。结果表明，PVA 间歇反应回收率可达90 %，在此基础上，实现了PVA 连续化回收工艺，回收率达80 %。
1.2 吸附法
吸附法作为一种低能耗的固体萃取技术，在溶解性有机物的处理中有着不可比拟的优势。吸附法依靠吸附剂上密集的孔道、巨大的比表面积或通过表面各种功能基团与被吸附物质分子之间的多重作用力，达到有选择性地富集有机物的目的。吸附法的优势在于对难降解的有机物有较好地去除效果[7]。
Shishir Kumar Behera 等人[8]采用活性碳对PVA 吸附去除进行动力学研究。结果表明，当PVA 初始浓度为50 mg/L 时，投加活性碳浓度5 g/L，温度为20 ℃，pH 为6.5，搅拌转速150 r/min，反应时间30 min，PVA 去除率可达到92 %。
1.3 萃取法
萃取法作为一种高效的富集分离技术，其根据不同物质，在不同的溶剂中分配系数的大小不等的原理，利用与水不相溶的有机溶剂与试液一起振荡，使得目标物质在有机相中得以富集，具有选择性好、回收率高、设备简单、操作简便、快速，以及易于现自动控制等特点，广泛用于分析化学、无机化学、放射化学、湿法冶金以及化工制备等领域。
聚乙烯醇可用水不溶性的烃类(按100 %~120 %聚乙烯醇的质量)进行萃取而去除。含聚乙烯醇0.3 g/L 的废水，在室温下用35 %(质量)的己烷，以1000 r/min 搅拌10 min，静置1 h 后分层，水相中COD 值为86.5 mg/L，COD 去除率为59.8 %，如重复萃取3 次，则COD 降低为41.6 mg/L 相当于80.65 %的去除率[9]。
1.4 泡沫分离法
泡沫分离法是利用泡沫与水界面的物理吸附作用以表聚物形式去污净水的方法。其通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，使得泡沫层与液相主体分离，从而达到浓缩表面活性物质或净化液相体的目的[10]。泡沫分离技术具有设备简单、能耗低、投资少等特点，在化工、医药、污水处理等领域应用广泛。
含聚乙烯醇的废水可通入空气，使其气泡溢出而去除PVA。1 m3的聚乙烯醇废水中含有COD 843 mg/L，以1.8 L/min 的速度通入空气，去除产生的泡沫，78 min 后，废水的体积减少到原来的70 %，而COD 值降低到193 mg/L[9]。
1.5 膜分离法
膜分离技术是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力，对物质进行分离、富集、提纯的有效液体分离技术[11]，具有低能耗，易操作且可实现废水的循环利用和回收有用物质等优点。其在污水处理领域应用广泛，并形成了微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等新的污水处理方法。
王静荣等[12]采用美国Abcor 公司的卷式膜超滤装置可以从聚乙烯醇退浆废水中回收PVA 试验。结果表明，该方法是可行的。控制料液温度在60~80 ℃，操作压力为0.4~0.6 MPa 条件下，可使浓度0.5 %~1.0 %的聚乙烯醇废水浓缩至10.0 %，聚乙烯醇的去除率在95 %以上，回收的聚乙烯醇浆料经调配后，可回用于生产，满足生产工艺上的要求。郑辉东等[13]针对纺织印染厂排放的含PVA 退浆皮水，利用中空纤维超滤膜实验装置对其进行处理试验。结果表明，处理后的废水达到中水标准，可以循环使用。
马星骅等[14]以陶瓷膜作为载体，高岭土作为涂膜材料制备了动态膜并研究了动态陶瓷膜对PVA 退浆废水的处理效果。结果表明，在高岭土涂膜质量浓度0.6 g/L，跨膜压差0.3 MPa，错流速度3 m/s，温度50 ℃的条件对废水进行过滤，PVA 及COD 的去除率分别可达56 %和71 %。
2 化学氧化法
2.1 高级湿式氧化法
湿式氧化法是处理高浓度难生化有机废水的高级氧化技术，由日本煤气大阪公司开发成功[15]。它是指在高温(125~320 ℃)，高压(0.5~20 MPa)条件下，以氧气或空气为氧化剂，将有机污染物氧化为有机小分子物质或将其矿化为二氧化碳和水等无机物的化学过程。它经历了传统湿式空气氧化法、催化湿式氧化法、湿式过氧化物氧化法、超临界水氧化法及催化超临界水氧化法的历程[16]。该方法具有氧化速度快，无二次污染，处理效率高等特点[17]。
采用湿式氧化法对含聚乙烯醇的废水进行处理，控制反应温度220 ℃，反应压力10.0 MPa，在该反应条件下，以300 r/min的速率进行搅拌1 h，可使得废水中的COD 由11800 mg/L 降低到2150 mg/L[9]。
Yan Bo 等人[18]采用催化超临界水氧化法对PVA 溶液进行了氧化实验研究。当废水中PVA浓度为2000 mg/L，投加催化剂KOH600 mg/L，反应压力25 MPa，反应温度873 K，停留时间60 s，PVA 废水被完全转化为H2，CO，CH4 和CO2，TOC 去除率、碳气化率、氢气化率分别为96.00 %，95.92 %，126.40 %。
2.2 光催化氧化法
光催化氧化是在有催化剂的条件下的光学降解，可分为均相和非均相两种类型。均相光催化氧化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质，通过光助Fenton 产生羟基自由基得到降解。非均相催化降解是污染体系中投入一定量的光敏半导体材料，同时结合光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子空穴作用，产生OH·等氧化能力极强的自由基[16]。
吴缨等人[19]采用纳米TiO2 做为光催化剂，对聚乙烯醇(PVA)水溶液进行了超声光催化降解研究。结果表明，在超声波频率40kHz、废水初始pH 为5.5，催化剂TiO2 用量110 g/L、反应温度30 ℃、PVA 初始浓度90 mg/L 的条件下，控制反应80 min，PVA水溶液降解率可达100 %。
Yingxu Chen 等人[20]在紫外灯照射下，采用非均相的TiO2 作为催化剂对PVA 进行降解实验研究。结果表明，当PVA 初始浓度为30 mg/L，TiO2 投加量2 mg/L，H2O2 投加量为5 mmol/L，反应时间60 min，PVA 去除率可达70 %。
2.3 Fenton 氧化法
Fenton 试剂具有极强的氧化能力，由Fe2+和双氧水构成，在酸性条件下H2O2 被Fe2+离子催化分解并产生氧化能力很强的OH·自由基，具有较高的氧化能力，可以无选择的氧化废水大多数的有机物。其对废水处理主要通过有机物的氧化和混凝沉淀作用进行，与常规氧化剂处理有机废水相比较，具有反应迅速、温度和压力等反应条件温等优点[21-22]。在普通Fenton 试剂氧化法的基础上，又发展了光-Fenton、电-Fenton 等氧化方法。
曹扬[23]采用Fenton 氧化法对PVA 模拟废水进行处理研究，结果表明当溶液的初始pH=5，H2O2/COD=1.3，H2O2/Fe2+=10∶1，反应温度为40 ℃的条件下，控制反应时间30 min，COD 去除率可达到80 %，BOD/COD 值也由0.082 上升到0.60。
雷乐成[24]在0.75 L环流式光化学氧化反应器中进行了光助Fenton 高级氧化技术处理纺织印染中PVA 退浆废水的试验。研究结果表明，在低浓度亚铁离子、理论双氧水加入量、中压紫外和可见光汞灯的辐射条件下，反应0.5 h，溶解性有机碳去除率高达90 %。
2.4 臭氧氧化法
臭氧是一种氧化性很强且反应产生的物质对环境污染很小的强氧化剂[25]，其氧化过程主要通过直接氧化和间接氧化来进行。直接氧化通过与污染物发生环加成、亲电反应以及亲核反应来实现，其对污染物的氧化具有选择性；间接氧化是臭氧在水溶液中容易受到诱导发生自分解，通过链反应生成强氧化剂—羟基自由基，再由羟基自由基氧化污染物[26]。
在臭氧氧化法的基础上，加入其他氧化剂或引入紫外光照或超声波，形成了O3/H2O2，O3/UV 和O3/US 等其他高级氧化技术。荆国华等人[27]进行了臭氧氧化聚乙烯醇废水的试验研究，并采用O3/UV 和O3/US 方法与单独臭氧氧化处理效果进行了对照。试验结果表明，经12 min 处理，O3/UV 和O3/US 协同作用下对PVA 降解率较单独臭氧氧化的63.2 %有显著提高，表现出了良好的协同效应。
2.5 过硫酸盐氧化法
过硫酸盐因其具有较强的氧化性、无选择性反应及室温下性质稳定等优点，成为污染物氧化反应中常规氧化剂的替代品。加之，过硫酸根离子在加热、金属离子及紫外光照射等作用的条件下，其可以形成氧化能力更强的硫酸根自由基SO4-·，并且可以形成羟基自由基OH·，在废水体系中，两种自由基可以共同参与污染物的氧化反应[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]采用过硫酸钾氧化剂在加热并投加Fe2+或Fe(0)的条件下对PVA 溶液进行氧化实验。结果表明，在PVA 初始浓度为46.5～51.9 mg/L 时，控制温度200 C，投加K2S2O8250 mg/L，并按照S2O82-与Fe2+或Fe(0)的摩尔比为1∶1 投加Fe2+或Fe(0)，反应2 h 后，PVA 完全被氧化。用GC-MS 检测并证明PVA 被转化为C4H6O2。
利用硫酸铵盐或钠盐,将聚乙烯醇氧化成水不溶性的树脂加以去除。当COD 为800 mg/L 的含聚乙烯醇废水，与2000 mg/L的过硫酸铵在80～100 ℃下加热1 h 后，除去海绵状棕色树脂，COD 去除率>99 %[9]。
2.6 微波辐射法
自可以工业化生产并使用的微波源出现以后，微波能在工业生产中的应用技术得到广泛的研究，微波化学污水处理技术便应运而生。该技术是一项具有突破性、创新性、广谱性的水处理技术，就是利用微波对化学反应的诱导催化作用，通过物理及化学作用对水中的污染物进行降解、转化，从而实现污水净化的目的[29]。
夏立新等人[30]采用微波辐射技术对PVA 降解反应进行了实验研究。在试验中考察了微波功率、pH、H2O2 用量和反应时间对聚乙烯醇降解反应的影响。结果表明，在微波辐射条件下，废水初始pH 为3，微波功率为800 W，辐射时间为l min，H2O2 用量为22 g H2O2/100 g PVA 时，5 mL 聚乙烯醇(7 %)的平均聚合度能够在1 min 内由1750±50 降至67。与常规油浴加热相比，反应速度提高10～20 倍。
Shu-Juan Zhang 等人[31]采用γ射线对PVA 废水进行辐射降解实验。实验结果表明，PVA 的降解率受PVA 初始浓度、辐射剂量、pH、H2O2 投加量的影响。当PVA 初始浓度为200 mg/L，辐射剂量12.1 Gy/min，辐射时间90 min，废水pH 介于1～5 或在10～12 范围内变化时，PVA 降解率均在85 %以上，甚至有时可以达到完全矿化。
2.7 电化学法
电化学水处理技术是高级氧化技术的一种，通过外加电场作用，使废水中的污染物在特定的电化学反应器内发生电化学反应或物理反应，使废水中的污染物得到有效去除或回收，该反应过程主要包括电沉积、电吸附、电凝聚、电化学还原和电化学氧化等。其具有适应性广、操作简便、无需添加氧化还原剂、对环境友好等优点[32]。
根据污染物氧化还原产物，可将电化学水处理技术分为电化学燃烧和电化学转换两类。电化学燃烧即直接将有机物深度氧化为CO2 和H2O 等；电化学转换即把有毒物质转变为无毒物质，或把大分子有机物转化为小分子有机物。根据有机物氧化还原过程中电子转移方式不同，电化学水处理技术又可以分为直接电解和间接电解。直接电解是指污染物在电极上发生直接的电子转移过程而被氧化(阳极过程)或被还原(阴极过程)而从废水中去除。间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质。
Wei-Lung Chou 等人[33]采用铁电凝法对PVA 溶液进行氧化处理实验。结果表明，Fe/Al 电极组和比Fe/Fe、Al/Fe、Al/Al 电极组和处理效果好。当溶液pH 为6.5，PVA 初始浓度为100 mg/L，槽电压为10 V，板间距离为2 cm，反应温度20 ℃，搅拌转速300r/min，控制反应120 min，PVA 去除率可以达到77.1 %。
徐金兰等人[34]以含PVA 的印染废水为处理对象，采用管式电凝聚器对其先进行预处理。试验结果表明，管式电凝聚器在pH=5，I=0.748 A/dm2，t=5 min。的操作条件下，COD 的去除率大约为50 %左右，电解后出水可生化性明显改善；并将电解出水经生物曝气、生物接触氧化处理，结果最终出水COD 达到100 mg/L 左右。
Sang yong Kim 等人[35]采用RuO2/Ti 作为阳极对PVA 溶液进行电化学氧化实验研究。结果表明，初始PVA 浓度为410 mg/L，板间距离为20 mm，电流密度为1.34 mA/cm2，Cl-浓度为17.1 mM，控制反应时间300 min，PVA 及COD 去除率分别为70.18 %，27.47%。
3 生化法
生化法是利用微生物的新陈代谢作用，使废水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定地无害物质，其分为好氧法和厌氧法。由于PVA 构成的有机污染物浓度高且难被生物降解，在采用生化法之前，对废水进行预处理，以提高废水的可生化性。
福建纺织化纤集团有限公司[36]在对PVA 废水的处理时，采用了采用水解酸化+活性污泥法+接触氧化法工艺进行处理，可以将废水中的COD 值由500~600 mg/L 降到20~60 mg/L，COD、BOD的去除率在85 %以上，出水优于《污水综合排放标准》中的其他排污单位一级标准。
裴义山等采用一体式好氧膜生物反应器(MBR)对难降解聚乙烯醇有机废水进行实验研究。结果表明，当进水COD为100~600mg/L 时，控制pH 为7~8，温度为15~29 ℃，HRT 为10~20 h，SRT 为100 d，可使系统出水COD 在40 mg/L 以下，平均为15.5mg/L，COD 的平均去除率为90.7 %。

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③ IPS跟PVA的有什么优缺点

一、IPS面板全称为平面内交换，其优缺点如下：

1、优点：IPS技术的优点是改变液晶分子颗粒的排列方式，采用水平转换技术，加快液晶分子的偏转速度，保证画面清晰度在抖动时也能有超强的表现力，消除了传统液晶显示器在受到外界压力和震动时的模糊和水波纹扩散现象。

另外，由于液晶分子在平面内旋转，“IPS屏”具有非常好的视角表现。上、下、左、右四个轴面可以达到近180度的视角，这优于传统的TFT视角和更好的色彩显示。

2、缺点：IPS显示出一般的响应速度，面对手机外观越来越薄的时代，控制模块厚度有点困难。

二、PVA板是VA板的一种，具有以下优点和缺点：

1、优点：PVA宽视角技术也属于VA技术的范畴。实际上，它与MVA非常相似，可以说是MVA的变形。采用透明ITO层代替PVA中的突起，制备工艺与TN模式兼容。透明电极可以获得更好的开启率，减少背光浪费。

PVA型是三星推出的一种面板型，是一种图像垂直调整技术。这项技术直接改变了液晶单元的结构，使显示性能大大提高，获得比MVA更好的亮度输出和对比度。在技术开发中，视角可以达到178度，响应时间可以控制在20毫秒以内，对比度很容易超过1000:1的高水平。

2、缺点：耗电量大，价格高。

(3)PVA对于反渗透膜影响扩展阅读

主流的显示器屏幕可以分为两类：LCD（液晶显示器）与OLED（有机发光二极管）。

LCD在显示时需要背光的支持，而且光要透过两层玻璃与基板与各种光学膜片、配向膜、彩色滤光片来产生偏光，在亮度和色彩上难免会有损失。在LCD中，TFT、TFT-LCD（即IPS）都是LCD的一种显示技术。

而VA型液晶面板在目前的显示器产品中应用较为广泛，16.7M色彩和大可视角度是它最为明显的技术特点，目前VA型面板主要分为两种，一种为MVA型，另外一种为PVA型。

④ 电导率,PvA粉沫对超滤膜有那些影响

摘要 以溶液相转化法制备PVA共混PVDF超滤膜,考察了戊二醛(GA)化学交联反应程度对PVDF/PVA共混超滤膜界面性质、微观构造及其抗污染性能的影响。结果表明:适度的交联反应有利于提高共混膜的机械强度;与超滤膜表面相比,GA交联对PVDF/PVA共混膜内部结构影响甚微; GA交联反应程度过高,会造成PVDF/PVA共混膜表面结构趋于致密,通量下降,但蛋白质截留能力提高,透水稳定性增强; GA交联能有效防止BSA在PVDF/PVA膜面的堵塞污染,减缓BSA过滤过程中的比通量下降率,提高通量恢复率,增强抗污染能力。但GA交联度的选择与PVDF/PVA共混膜组成有关:当原膜结构疏松且PVA含量较低时,宜选择较低浓度的GA溶液且交联时间不宜过长;而原膜结构较为致密且PVA含量较高时,提高GA浓度和增加交联反应时间,则有利于膜内部PVA得到交联,以保证膜结构的稳定性

⑤ 提高PVA成膜降失水剂抗温性能的研究

刘学鹏^1，2 张明昌¹

（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）

摘 要 化学交联聚乙烯醇（PVA）通过在滤饼和过滤介质交界面形成均匀、致密的交联PVA固体膜，改变了滤饼渗透率，起着控制失水的主要作用。本文讨论了目前广泛应用的两类化学交联聚乙烯醇降失水剂的作用机理和性能，并从分子角度提出对PVA进行进一步改性、提高其耐高温性能的途径。

关键词 聚乙烯醇 降失水剂 合成 油井水泥 水泥外加剂

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

油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆适当水灰比的材料。它是油井水泥外加剂中最重要的一类外加剂，其使用直接关系到固井施工的成败和油井寿命、产能等一系列问题。聚乙烯醇（PVA）降失水剂较其他剂型具有价格适中、对缓凝时间和抗压强度影响小，且有一定的成膜防气窜作用等优点，有很好的应用前景^［1］。

通常未改性的PVA降失水效率低，加量大，只能用于50℃以下的地层^［1］。目前，在固井施工中广泛使用的PVA降失水剂绝大多数是化学交联改性产品，其最高使用温度也提升到70～120℃之间^［2～5］。这种化学改性PVA在应用过程中能形成具有一定强度的空间网状结构，束缚自由水的流动，同时还能与界面形成一层致密的具有防气窜作用的低渗透膜进一步降低失水^［5］。

随着石油勘探开发事业向深井、超深井方面发展，更高的井底温度给固井工程带来更大的挑战。如何以化学手段，从分子角度对PVA进行改性，进一步提高其使用温度，对于固井作业具有重要意义。本文在调研PVA降失水机理的基础上，探讨了有效提高PVA降失水性能的途径。

1 PVA及其降失水机理

1.1 PVA结构

聚乙烯醇（PVA）是由聚醋酸乙烯水解而得的白色、粉末状树脂。图1是PVA分子的结构片段，其分子包含大量羟基（—OH）结构和少量未水解的羧甲基（—COCH₃）。常见的PVA可按分子量与水解度的不同分为许多种型号，按分子量分为300、500、1200、1700、2200、2400等；据水解度分为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，但不常见。国内产品的标示是前两位分子量，后两位水解度，如1788、1799等。

图1 PVA分子结构片段

PVA的化学结构稳定，10％热分解温度大于200℃，在高温碱性溶液中化学结构十分稳定。抗钙、镁离子的能力强，属于非离子聚合物，对水泥浆凝结时间影响小，且价格适中，适合作为开发耐高温固井水泥降失水剂原料或组分^［1］。

1.2 PVA降失水机理

降失水剂发挥作用主要通过3个方面：一是增加滤液黏度，增加自由水的运动阻力；二是调整泥饼中的颗粒粒度配比，控制细粒子流失，使滤饼更加致密，降低渗透率；三是改变水泥颗粒表面的电性质，增加滤饼毛细孔的润湿性能^［1］。

研究表明，滤液黏度的增加并不是PVA降低失水性能的主要原因。PVA在滤饼与过滤介质的交界处是否能形成致密的耐温聚合物膜才是降低滤饼渗透率、减少失水的主要原因^［1，5］。使用未交联的PVA时，尽管PVA在室温下就能通过羟基（—OH）在分子内和分子间形成氢键，但是这种氢键易破裂，机械力学性能比较差^［1］，因此在滤饼与过滤介质的交界处不形成薄膜，降失水能力差。这也是未改性的PVA降失水效率低的原因。如何形成交界处的低渗透薄膜，并使得其能够耐高温，成为提高PVA降失水剂性能的关键。目前的各种化学交联方法就是针对这一主要因素进行的。

2 化学交联改性PVA降失水剂

以化学手段，从分子角度对PVA进行改性，提高其使用温度的研究，国外始于20世纪80～90年代^［6，7］。国内这方面的研究工作也在近些年有了很大的进展^［1～3］，相关产品也被广泛应用。其主要途径分为两个方面：一是硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐交联改性^{［5，6，8～12］}；二是戊二醛交联改性^{［1～4，7，13，14］}。这两种改性方法的主要目的均是使其能够在交界处形成低渗透耐温薄膜。

2.1 硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐交联改性

最早用于生成和强化PVA降失水剂滤饼与过滤介质交界处的低渗透薄膜的方法是用线型PVA与一定比例的硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐等凝胶剂共混。PVA和硼酸等在水泥浆中接触发生络合结构，在碱性条件下进一步增强这种络合结构，如图2所示。美国早在1990年就有这方面的专利报道^［6］，而对于其络合机理也有研究^［12］。近些年，国内在这方面的研究应用也已经十分成熟^［11］。

图2 PVA与硼酸的络合反应

共混交联PVA通过分子与凝胶剂分子在过滤介质表面相互接触、粘结形成低渗透性凝胶膜来降低失水，将失水性能大幅度提高。但是这种产品有一定应用局限性，在小于40℃时，难形成均匀络合物膜，大于95℃时络合物膜又易分解，不能作为耐高温降失水剂^［1］。

2.2 戊二醛交联改性

针对共混交联形成聚合物膜不稳定的问题，又出现了采用戊二醛化学交联方法增加聚合物膜强度的方法（图3）。国外在1994年就有这方面的专利报道^［7］，而对于其交联机理也有研究^［13］。国内近年也做了相关研究^［1，3］，并有相关应用专利申请^［2］。

戊二醛化学交联PVA，也是通过在滤饼与过滤介质的交界面处形成聚合物膜来控制失水的。但是这种化学交联较硼酸等的共混交联更为稳定，使得富含羟基的化学交联PVA胶粒更易于在过滤交界处聚集，形成彼此相互粘结的连续整体^［1］，进而促进形成均匀的固体薄膜，研究指出，在滤饼中聚集的化学交联PVA胶粒同样可以生成不连续的固体膜。这使得戊二醛化学交联的PVA的使用温度能达到120℃。当温度进一步升高超过120℃时，PVA胶粒和形成的固体薄膜将逐渐溶解，低渗透性凝胶膜逐渐消失，失水量会突然增加。

图3 PVA与戊二醛的络合反应

2.3 提高PVA降失水剂抗温性能的途径

化学交联法表明，针对PVA分子结构进行化学改性，能够提高其作为降失水剂的耐温性能，并使其最高使用温度达到120℃。目前，这也是PVA类降失水剂单独使用时所能适用的最高使用温度。如前所述，PVA的化学结构稳定，10％热分解温度大于200℃，能否进一步提高其使用温度？

近期，德国慕尼黑工业大学的Plank等^［15］对PVA的降失水机理进行了细致而深入的研究，并给出了提高PVA降失水剂性能的建议。归纳为三点：一，提高PVA分子高温时在颗粒表面的附着力；二，增加抗温封堵粒子；三，采用高分子量、水解度的PVA原料。这与国内陈涓等^［1］的早期研究结论一致，其目的就是促进形成均匀的固体薄膜，并增加它的抗温能力。针对上述研究结果，对PVA进行进一步改性开发，可以得到具有良好降失水性能的PVA抗温产品。

2.3.1 乙二醛、戊二醛交联

采用乙二醛、戊二醛混合交联，优化合成路线，得到抗温成膜PVA降失水剂。运用前文所述的二醛交联法，优化物料加量及反应路线，能进一步提升抗温降失水能力到125℃。超过该温度，所形成的低渗膜也将逐渐溶解，水泥浆失水会大幅增加。图4是125℃时形成的滤饼和低渗滤膜。

图4 滤饼和低渗滤膜（125℃）

2.3.2 无机纳米封堵颗粒改性

根据Plank等的研究，本文采用纳米二氧化硅（30nm）以环氧氯丙烷将其接枝到PVA分子上^［16］，然后再采用戊二醛交联，得到另一种抗温成膜PVA降失水剂，反应路线见图5。改性后的PVA在130℃以下具有较好的降失水能力，但是稠度较大不利于现场实际应用。图6是纳米二氧化硅改性PVA样品图。

图5 纳米二氧化硅（约30nm）接枝改性

图6 二氧化硅接枝PVA样品

2.3.3 有机耐温封堵颗粒改性

通过以上研究可以看出，尽管二醛交联和引入具有封堵抗温能力的纳米二氧化硅改性PVA都提高了其耐温性能，但是提升有限。原因是当温度进一步升高时，PVA分子都会迅速溶解随游离水一同漏失。如何降低其高温溶解度、增加其在水泥颗粒表面的附着力，将有利于进一步提升其耐温性能。采用Plank等的研究结论：以二醛交联增加聚合物膜的强度，换用有机耐温聚合物作为高温封堵粒子，同时引入少量改变PVA分子性能的化学官能团降低其高温溶解度、增加其在水泥颗粒表面的附着力，综合提高其耐温性能。

本方法采用通过引入少量2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠（AMPS）增加分子附着力、少量具有耐温性能的刚性支撑结构N-乙烯吡咯烷酮（NVP）并加入一种合成的耐温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成膜降失水剂，反应路线见图7。

图7 PVA化学接枝改性和引入的有机耐温封堵颗粒产品

2.4 小结

本文在探讨PVA降失水机理的基础上，探讨了有效提高PVA降失水性能的途径，合成出125℃和150℃温度下具有良好的降失水性能和优异的水泥浆综合性能的两个PVA改性降失水剂。为进一步对PVA进行改性，提高其耐高温性能提供了可参考的有效途径。

3 结 论

1）化学交联PVA在滤饼和过滤介质交界面形成均匀、致密的交联PVA固体膜，改变了滤饼渗透率，起控制失水的主要作用。

2）由两种醛混合共同化学交联PVA组成的固体膜强度高、稳定，能够提高PVA降失水剂的耐高温性能。

3）采用大分子量的PVA，引入增加分子附着力的分子，并加入封堵粒子，能够进一步提高PVA降失水剂的耐高温性能。

参考文献

［1］陈涓.固井水泥降失水剂结构与性能关系的研究.中国石化石油化工科学院博士论文，2002.

［2］陈涓，彭朴.一种油井水泥降失水剂组合物.中国专利CN1407051A，2003.

［3］陈涓，彭朴，汪燮卿.化学交联聚乙烯醇的降滤失机理.油田化学，2002，19（2）：101～

［4］陈道元，李韶利，杨昌勇，等.M83S油井水泥降失水剂的性能评价.钻井液与完井液.2004，21（6）：12～14.

［5］彭雷，房恩楼，张敬涛，等.交联聚乙烯醇的防窜机理及应用.钻井液与完井液.2007，24（3）：39～44.

［6］Moran L K，Murray T R.Well cement fluid loss additive and method.US5009269 A，1990.

［7］Roland A，Pierre M，Joseph J，Hugo H.Chemically crosslinked polyvinyl alcohol（pva），process for synthesizing same and its applications as a fluid loss control agent in oil fluids.EP0705850A1 ，1994.

［8］陆屹.PVA作为油井水泥降失水剂的实验研究与机理探讨.西南石油学院硕士论文，2003.

［9］陆屹，胡星琪，刘勇.一种新型油井水泥降失水剂的室内评价.钻井液与完井液，2005，22，（6）：19～21.

［10］李本旭，苏如军，任曙云，等.低温早强降失水剂G32A的研究与应用.钻井液与完井液，2005，22：84～86.

［11］Wise E T，Weber S G.A simple partitioning model for reversibly cross-linked polymers and application to the poly（viny1 alcohol）/borate System（“Slime”）.Macromolecules，1995，（28）：8321～8327.

［12］裴建武.聚乙烯醇胶乳油井水泥体系的研制与应用.西部探矿工程，2004，101，（10）：63～64.

［13］Tang C，Saquing C D，Harding J R，Khan S A.In situ coss-linking of electrospun poly（vinyl alcohol）nanofibers.Macromolecules，2010，43：630～637.

［14］栗方星，孙瑞敏，刘东平，等.可溶解的交联聚乙醇缩二醛的合成方法.中国专利CN1803868A，2006.

［15］Plank J，Dugonjic -Bilic F，Lummer N R，Taye S.Working mechanism of poly（vinyl alcohol）cement fluid loss additive.J.Appl.Polym.Sci.，2010，117（4）：2290～2298.

［16］Karelson G，Pentchuk J.Chemically bonded B - cyclodextrin stationary phase for liquid chromatographic separation of substituted aromatic compounds.Proc.Estonian Acad.Sci.Chem.，2005，54（4）：179～188.

⑥ PVA能用于塑料中吗 用于薄膜中的是什么作用

聚乙烯醇简称PVA，性能介于塑料和橡胶之间，用途广泛，PVA薄膜主要作用在包装行业，用途很广泛。
例如：1、可计量的水中使用产品的包装：如农药、颜料、染料、清洁剂等水中使用产品的包装，以达到减少对环境污染，改善作业环境的目的。
2、洗涤包装：高温水溶性PVA薄膜包装袋，在医院中用于包装带污染的用品和衣物，在消毒清洗时将包装袋直接投入清洗消毒设备中，减少医务人员接触有污染的用品、衣物，避免疾病的交叉传染。
3、服饰包装：PVA薄膜具有不带静电、透明度与光泽度均优于其它薄膜的特点，用于纺织品的包装能使物品更加美观，提高其附加值。
4、电子电器的产品包装：PVA薄膜几乎不带静电，因此尤其适用于电子、电器产品的包装。
5、可用于食品的包装：PVA薄膜是阻隔性能十分优异的材料，用其作为食品包装的阻隔层材料，能使被包装食品的存储期得以大大延长。
6、水溶性PVA薄膜还可以利用其具有良好的印刷性能和可控水溶性的特点配合特种油墨，制作出新颖防伪功能的高附加值防伪又环保的包装。
尽管水溶性PVA薄膜在包装上的应用已经十分广泛，但由于价格问题。我国的消费水平与发达国家对比还比较低，在包装上很难接受PVA薄膜目前这样的价格。因此水溶性包装薄膜主要用于出口产品的包装。

⑦ 聚乙烯醇成膜后还能溶于水吗

聚乙来烯醇水溶液成膜源干燥后，是否具有透气性能和不透水性溶解性PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律，对PVA溶解性的影响，醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的，即：亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。成膜性PVA易成膜，其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。粘接性PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力。一般情况，聚合度、醇解度越高，粘接强度越强。热稳定性PVA粉末加热到100℃左右时，外观逐渐发生变化。部分醇解的PVA在190℃左右开始熔化，200℃时发生分解。完全醇解的PVA在230℃左右才开始熔化，240℃时分解。热裂解实验表明：聚合度越低，重量减少越快；醇解度越高，分解时间越短。

⑧ PVA干燥成膜后，还会溶于水吗PVA膜与稀硫酸反应吗

PVA与稀硫酸在催化剂存在下能发生酯化反应，生成硫酸酯。

⑨ 关于PVA成膜的要领

影响到PVA 膜制备和性能的主要是聚合度、醇解度两个指标。醇解度通常有三种，即78%、88%和98%。完全醇解的聚乙烯醇醇解度为98%～100%，部分醇解的醇解度通常为87%～89%。

对于PVA，一方面要考虑原料的醇解度问题，另一方面，要解决PVA 分子间的作用。例如，PVA 在一定条件下，与丙烯酰胺发生迈克尔加成反应来改性，实现PVA 分子间的分割，同时增强水溶性。

以PVA 系水溶性薄膜为例，常见的有以聚乙烯醇及淀粉为主要原料，添加各种助剂，如表面活性性、增塑剂、防粘剂等等，其工艺与传统的塑料薄膜成型工艺有所不同。常见的工艺过程是：采用先将原料制成一定固含量为15wt%～20wt%的水溶性胶，再流延涂布到镜面不锈钢带上，进入干燥室干燥，至规定水分成膜后从钢带上剥离，切边收卷获得成品膜。
在原则上解决上述问题的基础上，还需要解决一系列工艺问题，这些问题常用辅助剂来解决。

⑩ PVA对皮肤有害吗

PVA胶一般对人体是无害的，可以应用到医药方面。参见以下实例：
PVA的毒性和刺激性都很小，PVA溶液对眼组织不仅无刺激性，而且是一种良好的眼球润湿剂，能在角膜表面形成一层保护膜，且不会阻碍角膜上皮的再生。PVA口服后在消化道中吸收很少，仅作为一个药物的载体，当在体内将药物释放，呈现疗效后，80%的PVA在48小时内由大便中被排出。