CN102115507B - 一种pvb树脂粉及其环保半连续型合成方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVB树脂粉及其环保半连续型合成方法和应用。该方法包括步骤：(1)将PVA溶于水中，得到PVA质量分数为5％～10％的溶液，冷却至20℃～50℃后与丁醛在高速搅拌条件下形成白色均一乳液，保温至18～40℃，得到PVA-丁醛混合乳液；(2)将PVA溶于水中，加入盐酸，得到PVA酸水溶液；(3)将PVA酸水溶液置于连续型反应器中，在快速搅拌条件下缓慢滴加PVA-丁醛混合乳液，滴加完毕后在18～40℃下反应2个小时；(4)反应完成后将反应物移至连续保温器中，在50℃～60℃下保温1～2小时，离心脱去酸水，再用碱水中和洗涤后离心脱去碱水，用去离子水洗涤后干燥得到PVB树脂粉。

Description

一种PVB树脂粉及其环保半连续型合成方法和应用
技术领域
本发明属于高分子合成工艺领域，特别涉及一种PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂粉及其环保半连续型合成方法和应用。
背景技术
PVB夹层薄膜具有很高的粘结性能、耐冲击性能、高透明性。高聚合度的PVB由于分子链长，具有很高的耐冲击性能，常被用于汽车前挡风玻璃、建筑安全玻璃的夹层膜。低聚合度的PVB常被用于胶粘剂、乳胶等的主要成份。
工业上生产PVB树脂粉的方法主要有一步法、溶解法和沉淀法三种：
(1)一步法是将PVAc(聚乙酸乙烯酯)与HCl和水混合均匀，当醇解结束时加入正丁醛进行反应，然后过滤、洗涤和干燥即可，该方法对设备要求高，反应条件苛刻。
(2)溶解法是将PVAc制成甲醇的悬浮液，然后加入盐酸和正丁醛反应8～10h，生成均匀的溶液，最后用甲醇和水使PVB析出，该方法需要耗用大量的甲醇溶液。
(3)沉淀法是将PVA用水溶解，然后再在低温条件下加入盐酸和正丁醛进行反应，反应完成后经过过滤、洗涤、干燥即可，该方法对设备要求相对简单，不需耗用较贵的溶剂。但是反应后有大量的酸水碱水排出，对环境有污染。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法。
本发明的另一目的在于提供上述方法合成的PVB树脂粉。
本发明的再一目的在于提供上述PVB树脂粉的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，包括以下操作步骤：
(1)将PVA(聚乙烯醇)在90～95℃条件下溶于水中，得到PVA水溶液；将PVA水溶液冷却至20℃～50℃后与六烷基芳基磺酸盐和丁醛在高速搅拌条件下形成白色均一乳液，保温至18～40℃，得到PVA-乳化剂-丁醛混合乳液；
(2)将PVA在90～95℃条件下溶于水中，加入盐酸，得到PVA酸水溶液；
(3)将步骤(2)所得PVA酸水溶液置于连续型反应器中，在快速搅拌条件下缓慢滴加步骤(1)所得PVA-乳化剂-丁醛混合乳液，滴加完毕后在18～40℃下反应3～5小时；
(4)反应完成后将反应物移至连续保温器中，在50℃～60℃下保温2～4小时，离心脱去酸水，再用碱水中和洗涤后离心脱去碱水，用去离子水洗涤后干燥得到PVB树脂粉。
步骤(1)所述PVA为PVA1799或PVA2099。
步骤(1)所述PVA水溶液中PVA的质量分数为5～10％；所述PVA溶液-乳化剂-丁醛混合乳液中丁醛的质量分数为9～24％，六烷基芳基磺酸盐的质量分数为0.3～1％。
步骤(2)所述PVA酸水溶液中PVA的质量分数为5～10％，氯化氢的质量分数为1％～2.5％。
步骤(1)所述溶解PVA的水的用量与步骤(2)所述溶解PVA的水的用量的质量比为1∶2～1∶4。
步骤(3)所述缓慢滴加的时间为2～3min。
步骤(4)所述保温期间PVB颗粒慢慢长大，缩合度变高。所述离心脱去的酸水用中间槽存储，可以用做于下一次溶解PVA时的溶剂。所述用碱水中和洗涤后离心脱去碱水用中间槽存储，可以用于下一次中和盐酸。
上述合成方法制备得到的PVB树脂粉。
上述PVB树脂粉可应用于制备汽车前挡风玻璃或高层建筑的安全玻璃夹层中。
本发明由于采用先乳化丁醛的方法，把丁醛分散成细小的油珠，有助于在后续反应中丁醛的缩合，在滴加丁醛乳液时，丁醛能够充分和PVA进行反应，形成细小的PVB小颗粒。不会出现传统工艺那样由于丁醛分散不均匀表面反应激烈而中间反应不充分形成一团一团的PVB块状物不合格的现象。由于采用了新工艺，故PVA可以选择PVA2099、PVA1799。提高主链的分子量，可以提高耐冲击性能。在装有盐酸的中间槽里，带有测试氢离子浓度的控制器，控制盐酸含量为0.3％到2.5％，当盐酸含量不在控制范围时，自动开启加料阀门加盐酸或水。在装有碱水的中间槽里，带有测试PH的控制器，控制pH为9到14，当碱水含量不在控制范围时，自动开启加料阀门加碱或去离子水。在最后一步的脱离子水中，回收的水可以经过水处理系统重新利用水资源。
本发明整个工艺流程都是连续环保型的。连续反应器和连续保温器是本发明的创新点之一，可以不断进料，不断出料。离心采用的离心机是连续型刮刀离心机。干燥采用的干燥机是连续型干燥机。在离心过程中排出的水都可以重新利用，有助于节约成本，保护环境。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明环保半连续型PVB树脂粉的合成工艺吸取了传统PVB树脂粉生产工艺的经验，对传统的设备进行革新，优化了生产工艺，使在PVB树脂粉的生产过程中对环境的排污量达到最小，具有节约成本，保护环境的优点；对设备要求较低，不用耗用有机溶剂；由于改善了生产工艺，PVB树脂粉的合成配方也和传统的生产配方不同，进行了完善和创新；本发明主要用到了PVA、正丁醛和盐酸，生产出的PVB树脂着色好，可以根据客户的需求添加不同颜色的色母粒及抗氧化剂等添加剂。
附图说明
图1为本发明合成方法的工艺流程图。
图2为本发明合成方法采用的装置图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)将30.6kg PVA 1799(川维牌)在95℃条件下在溶解槽2溶于479.7kg水中，得到PVA水溶液；将PVA水溶液冷却至20℃后与1.7kg六烷基芳基磺酸盐和55kg丁醛在高速搅拌条件下形成白色均一乳液，保温至20℃，得到PVA-乳化剂-丁醛混合乳液；
(2)将69.4kg PVA 1799(川维牌)在95℃条件下在溶解槽1中搅拌时间2小时溶于1087kg水中，加入87.72kg质量百分比浓度为20％的盐酸，得到PVA酸水溶液；
(3)将步骤(2)所得PVA酸水溶液置于连续型反应器中，在快速搅拌条件下缓慢滴加步骤(1)所得PVA-乳化剂-丁醛混合乳液，3min滴加完毕后在18℃下反应5小时；
(4)反应完成后将反应物移至连续保温器中，在50℃下保温4小时，离心脱去酸水(离心脱去的酸水用酸水中间槽存储，可以用做于下一次溶解PVA时的溶剂)，再用碱水中和洗涤后离心脱去碱水(脱去的碱水用碱水中间槽存储，可以用于下一次中和盐酸)，用去离子水洗涤后，再在干燥系统中干燥得到PVB树脂粉。上述工艺流程图如图1所示，所用装置如图2所示。将所得PVB树脂粉在25℃进行羟基、缩醛基、粘度、熔融指数的测定，结果如表1所示。
实施例2
(1)将26.9kg PVA 1799(川维牌)在90℃条件下在溶解槽2溶于308.9kg水中，得到PVA水溶液；将PVA水溶液冷却至50℃后与2.4kg六烷基芳基磺酸盐和62.4kg丁醛在高速搅拌条件下形成白色均一乳液，保温至18℃，得到PVA-乳化剂-丁醛混合乳液；
(2)将80.6kg PVA 1799(川维牌)在90℃条件下在溶解槽1中搅拌时间2小时溶于926.6kg水中，加入101.4kg质量百分比浓度为20％的盐酸，得到PVA酸水溶液；
(3)将步骤(2)所得PVA酸水溶液置于连续型反应器中，在快速搅拌条件下缓慢滴加步骤(1)所得PVA-乳化剂-丁醛混合乳液，3min滴加完毕后在30℃下反应3小时；
(4)反应完成后将反应物移至连续保温器中，在60℃下保温2小时，离心脱去酸水(离心脱去的酸水用酸水中间槽存储，可以用做于下一次溶解PVA时的溶剂)，再用碱水中和洗涤后离心脱去碱水(脱去的碱水用碱水中间槽存储，可以用于下一次中和盐酸)，用去离子水洗涤后，再在干燥系统中干燥得到PVB树脂粉。上述工艺流程图如图1所示，所用装置如图2所示。将所得PVB树脂粉在25℃进行羟基、缩醛基、粘度、熔融指数的测定，结果如表1所示。
实施例3
(1)将21.3kg PVA 2099(川维牌)在92℃条件下在溶解槽2溶于191.7kg水中，得到PVA水溶液；将PVA水溶液冷却至30℃后与2.8kg六烷基芳基磺酸盐和63.9kg丁醛在高速搅拌条件下形成白色均一乳液，保温至40℃，得到PVA-乳化剂-丁醛混合乳液；
(2)将85.2kg PVA2099(川维牌)在92℃条件下在溶解槽1中搅拌时间2小时溶于766.6kg水中，加入111.1kg质量百分比浓度为20％的盐酸，得到PVA酸水溶液；
(3)将步骤(2)所得PVA酸水溶液置于连续型反应器中，在快速搅拌条件下缓慢滴加步骤(1)所得PVA-乳化剂-丁醛混合乳液，3min滴加完毕后在40℃下反应4小时；
(4)反应完成后将反应物移至连续保温器中，在55℃下保温3小时，离心脱去酸水(离心脱去的酸水用酸水中间槽存储，可以用做于下一次溶解PVA时的溶剂)，再用碱水中和洗涤后离心脱去碱水(脱去的碱水用碱水中间槽存储，可以用于下一次中和盐酸)，用去离子水洗涤后，再在干燥系统中干燥得到PVB树脂粉。上述工艺流程图如图1所示，所用装置如图2所示。将所得PVB树脂粉在25℃进行羟基、缩醛基、粘度、熔融指数的测定，结果如表1所示。
表1PVB树脂粉的性能测定结果
Figure BDA0000042114090000061
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)将PVA在90～95℃条件下溶于水中，得到PVA水溶液；将PVA水溶液冷却至20℃～50℃后与六烷基芳基磺酸盐和丁醛在高速搅拌条件下形成白色均一乳液，保温至18～40℃，得到PVA-乳化剂-丁醛混合乳液；
(2)将PVA在90～95℃条件下溶于水中，加入盐酸，得到PVA酸水溶液；
(3)将步骤(2)所得PVA酸水溶液置于连续型反应器中，在快速搅拌条件下缓慢滴加步骤(1)所得PVA-乳化剂-丁醛混合乳液，滴加完毕后在18～40℃下反应3～5小时；
(4)反应完成后将反应物移至连续保温器中，在50℃～60℃下保温2～4小时，离心脱去酸水，再用碱水中和洗涤后离心脱去碱水，用去离子水洗涤后干燥得到PVB树脂粉。
2.根据权利要求1所述的一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，其特征在于：步骤(1)所述PVA为PVA1799或PVA2099。
3.根据权利要求1所述的一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，其特征在于：步骤(1)所述PVA水溶液中PVA的质量分数为5～10％；所述PVA-乳化剂-丁醛混合乳液中丁醛的质量分数为10～24％，六烷基芳基磺酸盐的质量分数为0.3～1％。
4.根据权利要求1所述的一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，其特征在于：步骤(2)所述盐酸的质量百分比浓度为20％；所述PVA酸水溶液中PVA的质量分数为5～10％，氯化氢的质量分数为1％～2.5％。
5.根据权利要求1所述的一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，其特征在于：步骤(1)所述溶解PVA的水的用量与步骤(2)所述溶解PVA的水的用量的质量比为1∶2～1∶4。
6.根据权利要求1所述的一种PVB树脂粉的环保半连续型合成方法，其特征在于：步骤(3)所述缓慢滴加的时间为2～3min。
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