專利名稱：一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛及其合成方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料制備領(lǐng)域，涉及一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛及其合成方法與應(yīng)用，將制得的聚乙烯醇縮丁醛制成膜片，主要應(yīng)用于建筑安全玻璃與汽車前擋風(fēng)玻璃以及太陽能光伏組件中。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇縮丁醛簡(jiǎn)稱PVB，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是用PVA1799與正丁醛在催化劑的條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)，生成PVB顆粒。以此PVB顆粒用流延法制成PVB膜片，主要應(yīng)用于汽車前擋風(fēng)玻璃和高層建筑安全玻璃中。用傳統(tǒng)配方制備的PVB膜片由于原料采用的是 PVA1799，其聚合度為1700，醇解度為99%，醋酸根的含量很少，反應(yīng)生成PVB后再制成PVB 膜片，由于PVB長(zhǎng)鏈上都是縮醛基與羥基，缺乏彈性相，測(cè)試可知所得PVB膜片缺乏彈性，柔軟性欠佳，對(duì)聲波的吸收性能不明顯，同時(shí)，抗沖擊性能的提升也是達(dá)到了一個(gè)瓶頸。在太陽能光伏領(lǐng)域中，太陽能電池板組件中，經(jīng)常用EVA薄膜作為粘結(jié)層，起著保護(hù)晶硅片的作用。EVA分子中，醋酸乙烯酯(VA)含量為30 33%，由于EVA支鏈上具有醋酸根，充當(dāng)為彈性相，故EVA的分子具有一定的彈性效果，柔軟性能好，可以吸收一部分外力沖擊的能量和聲波。但由于EVA自身的分子結(jié)構(gòu)的因素，EVA薄膜的抗氧化性和耐紫外線性能都比PVB膜片差，而且對(duì)玻璃的粘結(jié)效果也差于PVB膜片。

發(fā)明內(nèi)容
為克服以上材料的缺點(diǎn)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法。本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法合成的高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。該材料攝取現(xiàn)有材料的優(yōu)點(diǎn)，通過新的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，是新型具有高彈性的PVB，其除了具備PVB本身的性能外，還具有類似于EVA的性能，滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)材料的性能要求。本發(fā)明的目的還在于提供上述高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，該方法是以聚乙烯醇PVA1788與正丁醛作為反應(yīng)物，在催化劑的條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)，制得高彈性的聚乙烯醇縮丁醛；所述催化劑為鹽酸。上述高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法具體包括以下步驟將聚乙烯醇PVA1788溶于水，加入正丁醛并混合均勻，所述聚乙烯醇PVA1788與正丁醛的質(zhì)量比為1 (0.50 0.55)，聚乙烯醇PVA1788與水的質(zhì)量比為3 (47 50)；在 20 及攪拌條件下滴加鹽酸，所述聚乙烯醇PVA1788與鹽酸的質(zhì)量比為1 (0. 74 1)；然后于20 恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5 8小時(shí)，再升溫至45 55°C繼續(xù)攪拌反應(yīng)4 6 小時(shí)；反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾和水洗后用氫氧化鈉溶液浸泡，再進(jìn)行水洗和干燥，制得高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。
所述PVA1788溶于水是在90 95°C下進(jìn)行的，溶解完畢后，將其冷卻至20 24°C，再加入正丁醛。所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 20% ；所述滴加鹽酸為慢速滴加，滴加時(shí)間為8-14 分鐘。所述滴加鹽酸及恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)時(shí)的攪拌速度為110 140轉(zhuǎn)/分鐘；所述升溫至 45 55°C繼續(xù)反應(yīng)時(shí)的攪拌速度為75 90轉(zhuǎn)/分鐘。所述水均為去離子水；所述水洗均為用水沖洗至濾液呈中性；所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為15% 20% ；所述用氫氧化鈉溶液浸泡是在攪拌條件下進(jìn)行，攪拌速度為 50 70轉(zhuǎn)/分鐘，浸泡的時(shí)間為10 15分鐘；所述干燥的溫度為45 60°C。其中，加入氫氧化鈉溶液將PVB顆粒浸沒即可，使堿與PVB顆粒中殘留的酸反應(yīng)。一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛就是根據(jù)上述方法合成的，該高彈性的聚乙烯醇縮丁醛為粉狀，其水的質(zhì)量含量少于1%。上述高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的應(yīng)用之一是用于制備建筑安全玻璃與汽車前擋風(fēng)玻璃，還可應(yīng)用于制備太陽能電池板夾層膜，有利于延長(zhǎng)組件的使用壽命。在以上應(yīng)用中，將本發(fā)明的高彈性的聚乙烯醇縮丁醛制備成聚乙烯醇縮丁醛 (PVB)膜片后使用，制備方法為將高彈性的聚乙烯醇縮丁醛與三甘醇二異辛酸酯增塑劑進(jìn)行混合，混合質(zhì)量比為1 (0. 15 0.幻。把混合均勻的上述混合物投入擠出機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行擠出成膜，即得聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膜片。本發(fā)明的原理是在制備PVB的原料中，本發(fā)明選擇聚乙烯醇PVA1788與正丁醛作為反應(yīng)物， PVA1788的聚合度為1700，醇解度為88%，其分子鏈上保留有約12%未醇解的醋酸乙烯酯， 使制備的PVB分子支鏈上含有醋酸乙烯酯，起到了彈性柔軟等作用，賦予PVB許多新的功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于；(1)本發(fā)明的PVB在支鏈上加入了一定量的醋酸乙烯酯作為彈性基團(tuán)后，PVB樣品的彈性得到了大幅度的提高，拉伸性能(用斷裂伸長(zhǎng)率表示)比未加入醋酸乙烯酯的PVB 樣品提高了 58 257%。(2)加入彈性基團(tuán)后，用PVB膜片制備的夾層玻璃的抗沖擊性能也有一定的提高， 主要表現(xiàn)在落球?qū)嶒?yàn)中，經(jīng)過新工藝合成的高彈性PVB膜片吸收了一定的沖擊能量，沖擊后的夾層玻璃破碎，中間層未斷裂、未暴露。(3)利用本發(fā)明生產(chǎn)的PVB粉制成膜片后，除了可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PVB膜片用于制備建筑安全玻璃和汽車前擋風(fēng)玻璃外，還可以應(yīng)用于太陽能電池板組件上。其中，使用新工藝合成的PVB膜片合成安全夾層玻璃后，由于PVB膜片對(duì)聲波有很好的吸收效果，夾層玻璃的隔音效果也大大優(yōu)于普通的PVB膜片制備的夾層玻璃，比普通的PVB膜片制備的夾層玻璃多吸收14 18%的聲波。而在抗熱氧老化與耐紫外線輻射實(shí)驗(yàn)中，新工藝生產(chǎn)的PVB膜片與EVA薄膜相比性能明顯提高，應(yīng)用于太陽能電池組件中利于延長(zhǎng)組件的使用壽命。


圖1實(shí)施例1 3及對(duì)比實(shí)施例1、2的樣品制成夾層玻璃后進(jìn)行聲波吸收效率測(cè)試的測(cè)試箱結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為噪音計(jì)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1準(zhǔn)確稱量四川川維生產(chǎn)的聚乙烯醇PVA1788 10kg，加入157kg去離子水中加熱進(jìn)行溶解，溶解溫度為90°C。溶解完畢后冷卻至20°C，加入正丁醛^g。攪拌均勻后，提高攪拌轉(zhuǎn)速到110轉(zhuǎn)/分鐘后加入質(zhì)量濃度為15%的鹽酸，質(zhì)量為10kg，勻速加入，8分鐘加入完畢，于20V反應(yīng)5小時(shí)。再升溫至45°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，此時(shí)攪拌速度為75轉(zhuǎn)/分鐘。 反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，然后過濾出PVB顆粒，用去離子水進(jìn)行沖洗，等濾液為中性時(shí)再用質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行浸泡10分鐘，浸泡過程中攪拌速度調(diào)節(jié)為50轉(zhuǎn)/ 分鐘。浸泡完畢后用去離子水沖洗至濾液PH值為中性，然后在45°C下，將PVB顆粒進(jìn)行烘干至含水量少于的PVB粉，即為高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。把上述PVB粉與三甘醇二異辛酸酯增塑劑進(jìn)行混合，取PVB粉10kg，三甘醇二異辛酸酯1.5kg進(jìn)行混合。把混合均勻的上述混合物投入擠出機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行擠出成膜，該膜片的制作是傳統(tǒng)的塑料拉膜過程，對(duì)擠出機(jī)無特殊要求，但是加工溫度有要求，擠出機(jī)進(jìn)料口溫度為100°C，中段溫度為150°C，出料口溫度120°C ；PVB粉料在擠出機(jī)經(jīng)熔融后在擠出機(jī)膜頭處擠壓成膜片，再經(jīng)過下方的冷卻輥進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)厚，最后牽引收卷，膜片厚度為0. 76mm。把擠出成型的PVB膜片與玻璃進(jìn)行合片成玻璃/PVB/玻璃的PVB 層壓玻璃進(jìn)行各類性能的檢測(cè)。按照ASTM D-638的方法對(duì)擠出機(jī)中擠出成型制作的樣品進(jìn)行性能測(cè)試。實(shí)施例2準(zhǔn)確稱量四川川維生產(chǎn)的聚乙烯醇PVA178810kg，加入163kg水中加熱進(jìn)行溶解， 溶解溫度為93°C。溶解完畢后冷卻至22°C，加入正丁醛5. 3kg。攪拌均勻后，提高攪拌轉(zhuǎn)速到120轉(zhuǎn)/分鐘后加入17%的鹽酸，質(zhì)量為8. 7kg,勻速加入，11分鐘加入完畢，于22°C 反應(yīng)6小時(shí)。再升溫至50°C繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)，此時(shí)攪拌速度為85轉(zhuǎn)/分鐘。反應(yīng)完畢后， 冷卻至室溫，然后過濾出PVB顆粒，用去離子水進(jìn)行沖洗，等濾液PH值為6-7時(shí)再用濃度為 17%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行浸泡12分鐘，浸泡過程中攪拌速度調(diào)節(jié)為60轉(zhuǎn)/分鐘。浸泡完畢后用去離子水沖洗至濾液PH值為中性，然后在50°C下，將PVB顆粒進(jìn)行烘干至含水量少于的PVB粉，即為高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。 把上述PVB粉與三甘醇二異辛酸酯增塑劑進(jìn)行混合，取PVB粉10kg，三甘醇二異辛酸酯1.7kg進(jìn)行混合。把混合均勻的上述混合物投入擠出機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行擠出成膜，膜片制作工藝與實(shí)施例1相同，其中擠出機(jī)進(jìn)料口溫度為100°C，中段溫度為150°C，出料口溫度 120，所得膜片厚度為0. 76mm。最后把擠出成型的PVB膜片與玻璃進(jìn)行合片成玻璃/PVB/玻璃的PVB層壓玻璃進(jìn)行各類性能的檢測(cè)。按照ASTM D-638的方法在擠出機(jī)中擠出成型制作樣品進(jìn)行性能測(cè)試。實(shí)施例3準(zhǔn)確稱量四川川維生產(chǎn)的聚乙烯醇PVA178810kg，加入166kg水中加熱進(jìn)行溶解，溶解溫度為95°C。溶解完畢后冷卻至M°C，加入正丁醛5. 5kgo攪拌均勻后，提高攪拌轉(zhuǎn)速到140轉(zhuǎn)/分鐘后加入20%的鹽酸，質(zhì)量為7. 4kg，勻速加入，14分鐘加入完畢，于反應(yīng)8小時(shí)。再升溫至55°C繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，此時(shí)攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分鐘。反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，然后過濾出PVB顆粒，用去離子水進(jìn)行沖洗，等濾液為中性時(shí)再用濃度為20%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行浸泡15分鐘，浸泡過程中攪拌速度調(diào)節(jié)為70轉(zhuǎn)/分鐘。浸泡完畢后用去離子水沖洗至濾液PH值為中性，然后在60°C下，將PVB顆粒進(jìn)行烘干至含水量少于的PVB粉，即為高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。把上述PVB粉與三甘醇二異辛酸酯增塑劑進(jìn)行混合，取PVB粉10kg，三甘醇二異辛酸酯2kg進(jìn)行混合。把混合均勻的上述混合物投入擠出機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行擠出成膜，膜片制作工藝與實(shí)施例1相同，其中擠出機(jī)進(jìn)料口溫度為100°C，中段溫度為150°C，出料口溫度 120°C，所得膜片厚度為0. 76mm。最后把擠出成型的PVB膜片與玻璃進(jìn)行合片成玻璃/PVB/ 玻璃的PVB層壓玻璃進(jìn)行各類性能的檢測(cè)。按照ASTM D-638的方法在擠出機(jī)中擠出成型制作樣品進(jìn)行性能測(cè)試。對(duì)比實(shí)施例1以實(shí)施例1為基準(zhǔn)，把聚乙烯醇PVA1788換成四川川維生產(chǎn)的聚乙烯醇PVA1799， 其他工藝步驟不變，制備PVB膜片進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，在膜片制備過程中，擠出機(jī)進(jìn)料口溫度為 100°C，中段溫度為150°C，出料口溫度120°C，所得膜片厚度為0. 76mm。對(duì)比實(shí)施例2購買市售的太陽能電池板用EVA薄膜(杭州福斯特光伏材料股份有限公司生產(chǎn)) 進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)。具體測(cè)試方法如下把實(shí)施例1 3制備PVB膜片的和對(duì)比實(shí)施例1-2制成的PVB膜片和市售的EVA 薄膜分別與玻璃進(jìn)行層壓制成玻璃/PVB/玻璃的夾層玻璃和玻璃/EVA/玻璃的夾層玻璃， 各層厚度分別為5. 0mm/0. 76mm/5. 0mm,制備時(shí)使用的玻璃及各種膜片的厚度一致。按照 GB15763. 3-2009方法進(jìn)行霰彈袋沖擊性能、耐輻照性、耐熱性的測(cè)試，其中霰彈袋沖擊性能測(cè)試時(shí)沖擊高度為1200mm。把實(shí)施例1 3和對(duì)比實(shí)施例1、2按照ASTM D-638的方法進(jìn)行制樣并測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。把實(shí)施例1 3和對(duì)比實(shí)施例1、2的樣品制成夾層玻璃后放置在密封的測(cè)試箱中進(jìn)行聲波測(cè)試。測(cè)試箱為30CmX30CmX40Cm的隔音箱子，結(jié)構(gòu)如圖1所示，該隔音箱的結(jié)構(gòu)是最外層為木板結(jié)構(gòu)，中間為泡沫塑料層，里層是鋁膜層，箱子的頂層是敞開的，敞口上有一圈密封圈，其他是密封的。在箱子中放置噪音計(jì)1測(cè)量箱里的噪音，在敞口上放置受試樣品，即PVB膜片或EVA薄膜，在箱子正上方40cm處放置一已知音量的恒定音量揚(yáng)聲器，當(dāng)已知音量的恒定音量揚(yáng)聲器啟動(dòng)時(shí)，記錄噪音計(jì)1的數(shù)據(jù)，可以得出經(jīng)過受試樣品后聲波被吸收的效率。測(cè)試結(jié)果如下各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果見表1。表1本發(fā)明的PVB與對(duì)比實(shí)施例樣品性能數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，其特征在于該方法是由聚乙烯醇 PVA1788與正丁醛在鹽酸催化下反應(yīng)，制得高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，其特征在于具體包括以下步驟將聚乙烯醇PVA1788溶于水，加入正丁醛并混合均勻，所述聚乙烯醇PVA1788與正丁醛的質(zhì)量比為1 (0.50 0.55)，聚乙烯醇PVA1788與水的質(zhì)量比為3 (47 50)；在 20 及攪拌條件下滴加鹽酸，聚乙烯醇PVA1788與鹽酸的質(zhì)量比為1 (0. 74 1)， 然后于20 恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5 8小時(shí)，再升溫至45 55°C繼續(xù)攪拌反應(yīng)4 6小時(shí)； 反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾和水洗后用氫氧化鈉溶液浸泡，再進(jìn)行水洗和干燥，制得高彈性的聚乙烯醇縮丁醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，其特征在于所述將PVA1788溶于水是在90 95°C下進(jìn)行，溶解完畢后，將其冷卻至20 M°C，再加入正丁醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，其特征在于所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 20% ；所述滴加鹽酸的時(shí)間為8 14分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，其特征在于所述滴加鹽酸及恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)時(shí)的攪拌速度為110 140轉(zhuǎn)/分鐘；所述升溫至45 55°C 繼續(xù)反應(yīng)時(shí)的攪拌速度為75 90轉(zhuǎn)/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的合成方法，其特征在于所述水均為去離子水；所述水洗均為用水沖洗至濾液呈中性；所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為15% 20% ；所述用氫氧化鈉溶液浸泡是在攪拌條件下進(jìn)行，攪拌速度為50 70轉(zhuǎn)/ 分鐘，浸泡的時(shí)間為10 15分鐘；所述干燥的溫度為45 60°C。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的方法合成的高彈性的聚乙烯醇縮丁醛，其特征在于所述高彈性的聚乙烯醇縮丁醛的水的質(zhì)量含量少于1%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高彈性的聚乙烯醇縮丁醛在制備建筑安全玻璃與汽車前擋風(fēng)玻璃和太陽能電池板夾層膜中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于將高彈性的聚乙烯醇縮丁醛制備成聚乙烯醇縮丁醛膜片后使用；所述聚乙烯醇縮丁醛膜片的制備方法為將高彈性的聚乙烯醇縮丁醛與三甘醇二異辛酸酯按質(zhì)量比1 (0.15 0. 混合均勻，然后擠出成膜，即得聚乙烯醇縮丁醛膜片。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料制備領(lǐng)域，公開一種高彈性的聚乙烯醇縮丁醛及其合成方法與應(yīng)用。該聚乙烯醇縮丁醛由聚乙烯醇PVA1788與正丁醛在鹽酸催化下進(jìn)行縮合反應(yīng)制得，將PVA1788溶于水后加入正丁醛并混合均勻，滴加鹽酸后恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5～8小時(shí)，再升溫至45～55℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)4～6小時(shí)，將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾后水洗，再用氫氧化鈉溶液浸泡后，經(jīng)水洗至中性和干燥，得到聚乙烯醇縮丁醛。由該聚乙烯醇縮丁醛制成的PVB膜片的彈性、抗沖擊性能、隔音效果、耐熱性、耐輻射性等性能與傳統(tǒng)PVB膜片和EVA薄膜相比顯著提高，綜合性能優(yōu)異，可用于制備建筑安全玻璃與汽車前擋風(fēng)玻璃以及太陽能電池板夾層膜。
文檔編號(hào)C08F8/28GK102516426SQ20111038646
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者周正添, 張寶慶 申請(qǐng)人:懷集縣集美新材料有限公司