添加剂及利用其提高丁醛利用率制备PVB树脂的方法
技术领域:
本发明涉及一种添加剂及利用该提高丁醛利用率制备PVB树脂的方法。
背景技术:
聚乙烯醇缩丁醛树脂项目产品属于热塑性高分子材料领域,是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶膜的主要生产原料。将PVB树脂粉经专用增塑剂增塑,然后通过双螺杆挤出机挤压成型为PVB胶膜。PVB胶膜以其优良的光学性能、耐高温、低温、机械性能和对无机玻璃良好的粘结性能成为生产各类安全玻璃的必须原材料。在受到外界强烈冲击时,PVB胶膜能够吸收冲击能量,不产生破碎片,在具有安全特性的同时,还有优异的隔音、光控、保温、隔热、防雾等性能,是最为理想的安全玻璃加工材料。
国外PVB的生产主要集中在美国、日本和西欧,估计总生产能力己达到13万吨以上。美国是PVB生产和消耗最大的国家,主要生产商有首诺公司(SOLUTION、MANSANTO集团的分公司)、杜邦公司和联碳公司。首诺公司是世界上最大的PVB生产商,约占全世界PVB生产能力的50%,该公司的产品既用于生产膜片,又用于底漆、涂料、电气等行业。杜邦公司的产品几乎全部为髙粘度PVB树脂用于生产膜片,与首诺公司、日本的SEKISUI(积水公司)平分世界PVB膜市场,三家公司都有自己独立的原材料加工企业,对于PVB膜片所需要的树脂、增塑剂及加工工艺釆取严格的保密措施。
我国PVB的研制是从1956年开始的,由沈阳化工研究院和天津合成材料研究所进行了醋酸乙烯及其缩醛产品的小试研制工作。1958年化工部第一设计院为锦西化工研究院设计了我国最早的试验性缩醛车间。1961年锦西化工研究院将缩醛车间移交给锦西化学工业公司有机厂,1964年锦西化工厂PVB车间开始试生产。七十年代后,由于PVB在陶瓷花纸和铝箔纸行业的应用取得了突破,从而促进了PVB行业的发展。1985-1988年,原轻工部牵头,组织锦西化工厂、天津冰峰化工厂、贵州有机化工试验厂、上海光学研究所等国内有实力的厂家举行了PVB胶片大会战,希望能够早日实现安全玻璃用PVB胶片国产化,但因种种原因没有成功,只有贵州有机化工试验厂、上海光学研究所生产,但产量较低,质量无法与进口产品竞争。
中国高端PVB全部依靠进口,主要原因是生产工艺和配套原料不足,由于PVB生产工艺是PVA(聚乙烯醇)水溶液在催化剂的作用下与聚乙烯醇缩丁醛树脂,水洗后干燥成为PVB粉末树脂。相比国外的生产工艺,我们的设备与工艺严重落后国外同行。而且中国采用的是传统的老工艺技术,生产企业没有配套的PVB膜研究机构,这也是造成高端膜用PVB全部依靠进口的原因。
传统的PVB生产工艺PVA(1799)丁醛配比为100:70,其丁醛基才能做到78%,而且要使丁醛基继续增大,提高丁醛配比也很难做到。
传统的PVB树脂生产工艺由于丁醛利用率低,排放的污水丁醛含量高,平均COD为4000左右,经污水处理后COD为300左右,再送至污水站处理,污水处理成本高。
发明内容:
本发明的目的是提供一种提高丁醛利用率、降低成本的添加剂及利用其提高丁醛利用率制备PVB树脂的方法。
本发明是这样实现的:
一种提高丁醛利用率制备PVB树脂的方法,包括如下步骤:
(1)溶解:将PVA投入溶解釜中进行溶解,将PVA溶解成浓度为9~11%的PVA水溶液;
(2)过滤:将溶解的PVA水溶液用板式换热器与纯水进行热交换过滤;
(3)反应:将步骤(2)的PVA水溶液投入反应釜中,当反应釜将PVA水溶液加热至15~20℃时,投入丁醛、盐酸及添加剂,PVA水溶液与丁醛、盐酸在反应釜中进行反应,添加剂促进盐酸的催化能力,促进PVA与丁醛的反应,上述所述添加剂是乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与烷基苯醚磺酸钠(DBS)的混合物;反应0.5~1.5小时后将反应物放至镇定釜内;
(4)镇定:反应后的反应物在镇定釜内进行升温,1~5小时升温至65~75℃;
(5)保温:将步骤(4)的反应物在镇定釜内进行保温0.5~1.5小时,放至水洗釜;
(6)水洗:将步骤(5)的反应物用去离子水洗涤15次以上,具体是:先将反应物中的水排干,在加入去离子水至水洗釜固定液位,搅拌15~25分钟,重复上述步骤15次以上;
(7)加碱中和盐酸:在步骤(6)的反应物中加入碱液进行中和反应,使其PH值达到11~13,并保持2小时以上;
(8)洗碱:将步骤(7)中的反应物中水洗4次以上,方法与步骤(6)相同;
(9)甩干烘干:将步骤(8)的反应物抽至甩干机中进行甩干作业,然后放至气干塔中进行蒸汽烘干;
(10)成品:得到PVB树脂粉末。
在上述的一种提高丁醛利用率制备PVB树脂方法中,所述乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为(1~2):1或1:(1~2)。
在上述的一种提高丁醛利用率制备PVB树脂方法中,所述PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=(140~160):(80~100):(20~30):1。
一种用于提高丁醛利用率制备PVB树脂的添加剂,所述添加剂是乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与烷基苯醚磺酸钠(DBS)的混合物。
在上述的一种用于提高丁醛利用率制备PVB树脂的添加剂中,所述乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠重量比为(1~2):1或1:(1~2)。
本发明相比现有技术突出的优点是:
1、本发明配置的添加剂提高了丁醛利用率,要做到丁醛基78%,配比只需100:60,节省了10%的丁醛投入量,其丁醛吨耗有原来的0.55吨降至了0.45吨;
2、本发明减少丁醛的排放量,其平均COD为1000左右,经污水处理后COD可降至60,为后续废水利用打下了坚定的基础,更加环保,节约污水处理成本。
附图说明:
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式:
下面以具体实施例对本发明作进一步描述,参见图1:
实施例一:
一种提高丁醛利用率制备PVB树脂方法,包括如下步骤:
(1)溶解:将PVA投入溶解釜中进行溶解,将PVA溶解成浓度为9~11%的PVA水溶液,PVA水溶液的浓度可以在上述范围内任意取值,本实施例选择10%的浓度。
(2)过滤:将步骤(1)溶解的PVA水溶液用板式换热器与纯水进行热交换过滤;
(3)反应:将步骤(2)的PVA水溶液投入反应釜中,当反应釜将PVA水溶液加热至15~20℃时,投入丁醛、盐酸及添加剂,PVA水溶液与丁醛、盐酸在反应釜中进行反应,添加剂促进盐酸的催化能力,促进PVA与丁醛的反应,上述所述添加剂是乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与烷基苯醚磺酸钠(DBS)的混合物;反应0.5~1.5小时后将反应物放至镇定釜内,反应时间可以在上述范围内任意取值,本实施例的反应时间选择1小时。
(4)镇定:将步骤(3)反应后的反应物进行升温,1~5小时升温至65~75℃。升温时间及温度在上述范围内任意取值,本实施例选择3小时温升至70℃。
(5)保温:将步骤(4)的反应物进行保温0.5~1.5分钟,放至水洗釜,保温时间能在上述范围内任意取值,本实施例选择1小时。
(6)水洗:将步骤(5)的反应物用去离子水洗涤15次以上,具体是:先将反应物中的水排干,在加入去离子水至水洗釜固定液位,搅拌15~25分钟,重复上述步骤15次以上,本实施例的搅拌时间选择20分钟。
(7)加碱中和盐酸:在步骤(6)的反应物中加入碱液进行中和反应,使其PH值达到11~13,本实施例PH值控制在12,并保持2小时以上;
(8)洗碱:将步骤(7)中的反应物中水洗4次以上,方法与步骤(6)相同。
(9)甩干烘干:将步骤(8)的反应物抽至甩干机中进行甩干作业,然后放至气干塔中进行蒸汽烘干;
(10)成品:得到PVB树脂粉末。
在上述的一种提高丁醛利用率制备PVB树脂方法中,所述乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为(1~2):1或1:(1~2),DBS与FMES的重量份数比可以在上述范围内任意取值,本实施例选择1:1。
在上述的一种提高丁醛利用率制备PVB树脂方法中,所述PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=(140~160):(80~100):(20~30):1。可以在上述范围内任意取值,本实施例选择:VA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=150:90:25:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
一种用于提高丁醛利用率制备PVB树脂的添加剂,所述添加剂是乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与烷基苯醚磺酸钠(DBS)的混合物。
在上述的一种用于提高丁醛利用率制备PVB树脂的添加剂中,所述乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为1:1。
实施例二:
本实施例与实施例一基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=140:80:20:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例三:本实施例与实施例一基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=160:100:30:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例四:本实施例与实施例一基本相同,其区别在于:乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为1:2。
实施例五:本实施例与实施例一基本相同,其区别在于:乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为1:1.5。
实施例六:本实施例与实施例一基本相同,其区别在于:乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为2:1。
实施例七:本实施例与实施例一基本相同,其区别在于:乳化剂脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)与乳化剂烷基苯醚磺酸钠(DBS)重量份数比为1.5:1。
实施例八:本实施例与实施例四基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=140:80:20:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例九:本实施例与实施例四基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=160:100:30:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十:本实施例与实施例五基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=140:80:20:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十一:本实施例与实施例五基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=160:100:30:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十二:本实施例与实施例五基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=140:80:20:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十三:本实施例与实施例六基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=160:100:30:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十四:本实施例与实施例六基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=140:80:20:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十五:本实施例与实施例七基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=160:100:30:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
实施例十六:本实施例与实施例七基本相同,其区别在于:PVA:丁醛:盐酸:添加剂的重量份数比=140:80:20:1。在每次配料时,添加剂的总重量大于4Kg即可。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一,并非以此限制本发明的实施范围,故:凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。