聚乙烯醇的性质及其在生活中的应用
一、目的要求
1、了解聚乙烯醇的粘接及胶凝性质；
2、掌握利用聚乙烯醇的胶凝性制取水族箱用工艺品的方法； 3、掌握用聚乙烯醇制备胶水及内墙涂料的方法。
二、基本原理
聚乙烯醇（poly vinyl alcohol) ，简称PVA ，白色片、絮或粉末状固体，无味，高分子化合物，溶于水，不溶于汽油等有机溶剂，属高粘度原料，因其粘合力大，成膜力高，柔软、强韧、耐水性能优良，不易发生化学变化及腐败，而被广泛用于制造维尼纶纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等，它也是一种生物相容性好并可降解的材料。
利用冷冻－融化法可将聚乙烯醇水溶液凝胶化而制成PVA 水凝胶弹性体，它是一种具有三维网络结构的功能高分子材料，其结构和性能很接近于人关节软骨，可在矫形外科手术中用于修复或替代关节软骨，因而PVA 水凝胶作为智能生物及医用材料有着广泛的应用前景。
本实验以聚乙烯醇为原料，利用其凝胶性，用冷冻－融化法制备一种水族箱用的鱼形及贝壳形的工艺品，此外还用聚乙烯醇来制备一种胶水及内墙涂料。
三、化学器皿及试剂
化学器皿 玻璃烧杯 玻璃烧杯 量筒 玻璃烧杯 不锈钢杯
规格 500ml 50ml 10ml 250ml 300ml
数量 1 3 1 2 1
化学器皿 玻璃烧杯 量筒 药勺 模具 磁力搅拌子
规格 100ml 100ml
数量 3 1 1 3 1
化学器皿 磁力加热搅拌器
冰箱 滴管 玻棒 5ml 针管
数量 1 1 2 2 1
化学试剂 聚乙烯醇 0.01mol/L 水杨酸
用量 25.0g 1ml
化学试剂 洋红
用量 25.0g
化学试剂 香精 乳化剂OP
用量 2～3滴 1ml
钠溶液 硅酸钠 双飞粉
5.0g 30.0g
钛白粉 蒸馏水
4.0g 若干
群青
0.5g
四、操作步骤
(一)10%聚乙烯醇溶液的配制
称取聚乙烯醇25.0g ，将其倒入500ml 玻璃烧杯中，再用量筒加入250.0ml 沸蒸馏水，记下水位以便以后补充蒸发的水份，倾斜烧杯，沿着杯壁，慢慢加入一个小磁子，将烧杯放在磁力加热搅拌器上，打开搅拌开关，慢慢旋转速度旋钮，使小磁子均匀旋转，搅动溶液；然后打开加热开关，开始加热，保持溶液的温度在90-95C 区间 1-1.5小时，在此期间用沸水补冲遗失的水并配上人工搅拌，使聚乙烯醇完全溶解，得10%聚乙烯醇溶液，供下列实验（二）-（四）使用。 （二）106内墙涂料的制备
1、在50ml 的玻璃烧杯中称取5.0g 硅酸钠，用量筒加入10.0ml 蒸馏水，加热溶解。 2、用量筒取45.0mlPVA 溶液于250ml 的不锈钢杯中，（用3~5ml蒸馏水洗涤2次）加热搅拌升温到45℃左右；
3、在继续搅拌下，慢慢滴加1.0ml 乳化剂OP-10；
4、在快速搅拌下，缓慢加入水玻璃溶液（用3～5ml 蒸馏水洗涤2次），加完后降低搅拌速度，在40-45℃下继续搅拌30分钟；
4、依次称取4.0g 钛白粉，30.0g 双飞粉，0.5g 群青（可以根据自己喜好配制墙面漆的颜色，如白色基料+红色=粉色墙面漆），在高速搅拌下，慢慢加入不锈钢杯中，待一种材料分散均匀后再加下一种原料，即得106内墙涂料。
5、在一块砖头或其它石质的材料上，用小刷子涂刷所制的106内墙涂料，观察期涂刷效果。
（三）胶水的制作
用量筒取100.0ml 10%聚乙烯醇溶液，于250ml 的玻璃烧杯中，用量筒加入1.0ml 水杨酸溶液，再加2～3滴香精，用玻璃棒搅拌均匀，即得胶水。 （四）水族箱用工艺品的制作
用量筒取100.0mlPVA 溶液于1个250ml 的烧杯中，根据个人喜好，用10ml 量筒加入2-5ml （如想做粉色加3~5滴即可）洋红溶液，用玻棒搅拌均匀、调色，然后用针管吸取该
o
有色的PVA 溶液，从模具上较大的孔注入到模具中，直到完全注满模具，重复此操作，做出3-5个注满PVA 溶液的模具，将这些模具贴上写有自己名字的标签，放入冰箱的冷冻室中，于-18度冷冻24小时以上。
从冰箱中取出上周前一组同学所做的、冻了24小时以上的模具，将其用流水冲洗使其解冻，然后将其小心地从模具中取出，将其泡在水中观赏，注意，用PVA 材料制作的工艺品必须完全浸泡在水中观赏，离开水后它会慢慢干缩变形。
五、注意事项
1、在加热溶解聚乙烯醇时，要控制好温度并加速搅拌，防止聚乙烯醇溶液烧糊。 2、水玻璃（硅酸钠）能破坏PVA 与水玻璃形成的胶体，当PVA 水溶液的浓度7%时，水玻璃用量超过8%(占涂料总量) 时，胶体就会倾刻消失，完全失去了粘结性，而当水玻璃用量小于2%时，粘结性较差。当PVA 水溶液浓度为5~5.5%时，水玻璃用量控制在5.5%左右时，胶体粘接性为最好。
3、在向PVA 水溶液中加入水玻璃时，搅拌速度过快或太弱，会产生絮状胶团，无粘性，当PVA 水溶液浓度大于10%时，稍加一些水玻璃也会产生絮状团，在加水玻璃时，若PVA 水溶液高于70℃，制成的涂料放置几天后，也会产生凝胶化现象，一般控制搅拌速度为900转/分，加入水玻璃温度低于45℃为宜。
4、PVA 与水玻璃混合搅拌时会产生泡沫，这种泡沫很难自己消失，若带入涂膜中，形成鱼眼气孔，严重影响涂膜的遮盖力和光洁度。因此要加入少量的非离子表面活性剂，不仅能消除泡沫，而且能促使涂料向混凝土、灰泥壁面渗透，用量为0.2一0.4%。
5、PVA 和水玻璃形成胶体后或已配成涂料后，绝对不能再掺入冷水或温水，否则会影响其粘结性。
6、钛白粉是白色颜料中最好的一种。它不仅具有很大着色力及遮盖力，而且能耐热、耐稀酸、耐光、耐碱。在106内墙涂料中其比重为3.9，在生产白色涂料中，不应减少钛白粉的用量，否则会影响涂料的白度。
7、因硅酸钠水解，溶液呈碱性，因而整个基料呈碱性，应选用耐碱颜料群青，使用涂料色浆作着色颜料进行调色，品质虽优于直接使用颜料的产品，但成本稍高。
六、思考题
1、106内墙涂料中加入乳化剂的作用是什么？
2、聚乙烯醇类内墙涂料与聚乙烯醇胶水还存在哪些缺点，你认为该如何改进？
3、聚乙烯醇已在我们生活中得到了广泛应用，查阅相关资料，试举例说明。 参考文献
1、张毅、汪明礼，聚乙烯醇及其应用[J]，黄山学院报.2004，6（3）:71~74 2、周贵，106内墙涂料制作技术[J]，农村新技术.1994，07：33~34
3、王其林、周静，106内墙涂料质量之主要影响因素及保证措施[J]，湖南化工，1987，3:51~53 4、高瀚文、杨荣杰、何吉等，冷冻_解冻制备的聚乙烯醇水凝胶的结构和流变性研究[J]，高分子学报，2010，5：542~549 教师需准备的试剂
（1）0.01mol/L水杨酸钠溶液的配制
在50ml 玻璃烧杯中称取水杨酸1.4g ，加入20ml 蒸馏水，加热使水杨酸完全溶解。在另一个50ml 玻璃烧杯称取0.4g 氢氧化钠，加入10ml 蒸馏水，稍微加热使其完全溶解，将其逐滴加入装有水杨酸的烧杯中，使其与水杨酸完全反应，待反应液冷却后，将其转移到100ml 的量筒中，加水到刻度，得0.01mol/L水杨酸钠溶液，将其倒入一试剂瓶中，储存，用作胶水的防腐剂。
（2）洋红溶液的配制
在500ml 玻璃烧杯中称取洋红25.0g ，加入250ml 95%乙醇搅拌使其完全溶解即可。
聚乙烯醇的性质及其在生活中的应用
一、目的要求
1、了解聚乙烯醇的粘接及胶凝性质；
2、掌握利用聚乙烯醇的胶凝性制取水族箱用工艺品的方法； 3、掌握用聚乙烯醇制备胶水及内墙涂料的方法。
二、基本原理
聚乙烯醇（poly vinyl alcohol) ，简称PVA ，白色片、絮或粉末状固体，无味，高分子化合物，溶于水，不溶于汽油等有机溶剂，属高粘度原料，因其粘合力大，成膜力高，柔软、强韧、耐水性能优良，不易发生化学变化及腐败，而被广泛用于制造维尼纶纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等，它也是一种生物相容性好并可降解的材料。
利用冷冻－融化法可将聚乙烯醇水溶液凝胶化而制成PVA 水凝胶弹性体，它是一种具有三维网络结构的功能高分子材料，其结构和性能很接近于人关节软骨，可在矫形外科手术中用于修复或替代关节软骨，因而PVA 水凝胶作为智能生物及医用材料有着广泛的应用前景。
本实验以聚乙烯醇为原料，利用其凝胶性，用冷冻－融化法制备一种水族箱用的鱼形及贝壳形的工艺品，此外还用聚乙烯醇来制备一种胶水及内墙涂料。
三、化学器皿及试剂
化学器皿 玻璃烧杯 玻璃烧杯 量筒 玻璃烧杯 不锈钢杯
规格 500ml 50ml 10ml 250ml 300ml
数量 1 3 1 2 1
化学器皿 玻璃烧杯 量筒 药勺 模具 磁力搅拌子
规格 100ml 100ml
数量 3 1 1 3 1
化学器皿 磁力加热搅拌器
冰箱 滴管 玻棒 5ml 针管
数量 1 1 2 2 1
化学试剂 聚乙烯醇 0.01mol/L 水杨酸
用量 25.0g 1ml
化学试剂 洋红
用量 25.0g
化学试剂 香精 乳化剂OP
用量 2～3滴 1ml
钠溶液 硅酸钠 双飞粉
5.0g 30.0g
钛白粉 蒸馏水
4.0g 若干
群青
0.5g
四、操作步骤
(一)10%聚乙烯醇溶液的配制
称取聚乙烯醇25.0g ，将其倒入500ml 玻璃烧杯中，再用量筒加入250.0ml 沸蒸馏水，记下水位以便以后补充蒸发的水份，倾斜烧杯，沿着杯壁，慢慢加入一个小磁子，将烧杯放在磁力加热搅拌器上，打开搅拌开关，慢慢旋转速度旋钮，使小磁子均匀旋转，搅动溶液；然后打开加热开关，开始加热，保持溶液的温度在90-95C 区间 1-1.5小时，在此期间用沸水补冲遗失的水并配上人工搅拌，使聚乙烯醇完全溶解，得10%聚乙烯醇溶液，供下列实验（二）-（四）使用。 （二）106内墙涂料的制备
1、在50ml 的玻璃烧杯中称取5.0g 硅酸钠，用量筒加入10.0ml 蒸馏水，加热溶解。 2、用量筒取45.0mlPVA 溶液于250ml 的不锈钢杯中，（用3~5ml蒸馏水洗涤2次）加热搅拌升温到45℃左右；
3、在继续搅拌下，慢慢滴加1.0ml 乳化剂OP-10；
4、在快速搅拌下，缓慢加入水玻璃溶液（用3～5ml 蒸馏水洗涤2次），加完后降低搅拌速度，在40-45℃下继续搅拌30分钟；
4、依次称取4.0g 钛白粉，30.0g 双飞粉，0.5g 群青（可以根据自己喜好配制墙面漆的颜色，如白色基料+红色=粉色墙面漆），在高速搅拌下，慢慢加入不锈钢杯中，待一种材料分散均匀后再加下一种原料，即得106内墙涂料。
5、在一块砖头或其它石质的材料上，用小刷子涂刷所制的106内墙涂料，观察期涂刷效果。
（三）胶水的制作
用量筒取100.0ml 10%聚乙烯醇溶液，于250ml 的玻璃烧杯中，用量筒加入1.0ml 水杨酸溶液，再加2～3滴香精，用玻璃棒搅拌均匀，即得胶水。 （四）水族箱用工艺品的制作
用量筒取100.0mlPVA 溶液于1个250ml 的烧杯中，根据个人喜好，用10ml 量筒加入2-5ml （如想做粉色加3~5滴即可）洋红溶液，用玻棒搅拌均匀、调色，然后用针管吸取该
o
有色的PVA 溶液，从模具上较大的孔注入到模具中，直到完全注满模具，重复此操作，做出3-5个注满PVA 溶液的模具，将这些模具贴上写有自己名字的标签，放入冰箱的冷冻室中，于-18度冷冻24小时以上。
从冰箱中取出上周前一组同学所做的、冻了24小时以上的模具，将其用流水冲洗使其解冻，然后将其小心地从模具中取出，将其泡在水中观赏，注意，用PVA 材料制作的工艺品必须完全浸泡在水中观赏，离开水后它会慢慢干缩变形。
五、注意事项
1、在加热溶解聚乙烯醇时，要控制好温度并加速搅拌，防止聚乙烯醇溶液烧糊。 2、水玻璃（硅酸钠）能破坏PVA 与水玻璃形成的胶体，当PVA 水溶液的浓度7%时，水玻璃用量超过8%(占涂料总量) 时，胶体就会倾刻消失，完全失去了粘结性，而当水玻璃用量小于2%时，粘结性较差。当PVA 水溶液浓度为5~5.5%时，水玻璃用量控制在5.5%左右时，胶体粘接性为最好。
3、在向PVA 水溶液中加入水玻璃时，搅拌速度过快或太弱，会产生絮状胶团，无粘性，当PVA 水溶液浓度大于10%时，稍加一些水玻璃也会产生絮状团，在加水玻璃时，若PVA 水溶液高于70℃，制成的涂料放置几天后，也会产生凝胶化现象，一般控制搅拌速度为900转/分，加入水玻璃温度低于45℃为宜。
4、PVA 与水玻璃混合搅拌时会产生泡沫，这种泡沫很难自己消失，若带入涂膜中，形成鱼眼气孔，严重影响涂膜的遮盖力和光洁度。因此要加入少量的非离子表面活性剂，不仅能消除泡沫，而且能促使涂料向混凝土、灰泥壁面渗透，用量为0.2一0.4%。
5、PVA 和水玻璃形成胶体后或已配成涂料后，绝对不能再掺入冷水或温水，否则会影响其粘结性。
6、钛白粉是白色颜料中最好的一种。它不仅具有很大着色力及遮盖力，而且能耐热、耐稀酸、耐光、耐碱。在106内墙涂料中其比重为3.9，在生产白色涂料中，不应减少钛白粉的用量，否则会影响涂料的白度。
7、因硅酸钠水解，溶液呈碱性，因而整个基料呈碱性，应选用耐碱颜料群青，使用涂料色浆作着色颜料进行调色，品质虽优于直接使用颜料的产品，但成本稍高。
六、思考题
1、106内墙涂料中加入乳化剂的作用是什么？
2、聚乙烯醇类内墙涂料与聚乙烯醇胶水还存在哪些缺点，你认为该如何改进？
3、聚乙烯醇已在我们生活中得到了广泛应用，查阅相关资料，试举例说明。 参考文献
1、张毅、汪明礼，聚乙烯醇及其应用[J]，黄山学院报.2004，6（3）:71~74 2、周贵，106内墙涂料制作技术[J]，农村新技术.1994，07：33~34
3、王其林、周静，106内墙涂料质量之主要影响因素及保证措施[J]，湖南化工，1987，3:51~53 4、高瀚文、杨荣杰、何吉等，冷冻_解冻制备的聚乙烯醇水凝胶的结构和流变性研究[J]，高分子学报，2010，5：542~549 教师需准备的试剂
（1）0.01mol/L水杨酸钠溶液的配制
在50ml 玻璃烧杯中称取水杨酸1.4g ，加入20ml 蒸馏水，加热使水杨酸完全溶解。在另一个50ml 玻璃烧杯称取0.4g 氢氧化钠，加入10ml 蒸馏水，稍微加热使其完全溶解，将其逐滴加入装有水杨酸的烧杯中，使其与水杨酸完全反应，待反应液冷却后，将其转移到100ml 的量筒中，加水到刻度，得0.01mol/L水杨酸钠溶液，将其倒入一试剂瓶中，储存，用作胶水的防腐剂。
（2）洋红溶液的配制
在500ml 玻璃烧杯中称取洋红25.0g ，加入250ml 95%乙醇搅拌使其完全溶解即可。