CN106496378A - 一种短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂及其生产方法，其是以聚乙烯醇和丁醛为原料，在催化剂、重整剂和助剂的作用下，经低温缩合和保温强化缩合反应后得到的缩醛度≥77％、熔融指数在1.50‑3.0g/10min、粘度在180‑240mpa.s的聚乙烯醇缩丁醛树脂。本发明在保证制得的PVB树脂粘度与常规品种相同的情况下，提高了其熔融指数，使其符合短螺杆挤出机的加工区间短、产量高的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂的生产方法，特别涉及一种短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产方法。
背景技术
PVB树脂具有优良的柔软性、耐寒性、透明性、挠曲性、耐紫外、耐冲击、粘结性等，可以溶于大部分的醇类、醚类、酮类、酯类等有机溶剂，广泛应用于制造玻璃的夹层材料、粘合剂及涂料等，它是由聚乙烯醇与丁醛进行缩合的产品。
PVB树脂下游产品PVB中间膜是PVB树脂经过熔融、挤出、注塑成型的一种高分子膜材料，外观平整、透明、无杂质，有良好的柔韧性和一定的粗糙度，对无机玻璃拥有很好的粘结力，并具有耐寒、耐湿、耐热等特性，目前主要在制造安全玻璃夹层材料方面应用广泛，其制造的夹层薄膜透明性好，抗冲击强度大，广泛应用于建筑、航空、汽车、光伏等产业。
PVB树脂经挤出制造夹层薄膜材料时，挤出机设备对成膜工艺有着重要影响，受到厂地的配置和设备成本的因素影响，部分制造PVB中间膜的螺杆挤出机使用的螺杆相对较短。由于短螺杆挤出机加热区间短，加热温度还需控制在一定的范围内，温度过高易导致PVB中间膜发生黄变，为保证PVB中间膜产品的质量和产量，常规生产的PVB树脂已经不能满足短螺杆挤机设备的要求，其PVB树脂对挤出机影响因素主要在以下几个方面：(1)PVB树脂粘度不能满足要求；(2)PVB树脂的熔融指数不能满足要求。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产方法，旨在通过改变现有生产工艺，生产出适合短螺杆挤出机用的PVB树脂，所要解决的技术问题是在保证PVB树脂在一定的粘度要求下，提高PVB树脂的熔融指数，这两项指标在常规情况下是反比关系。
本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
本发明短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂，是以聚乙烯醇和丁醛为原料，在催化剂、重整剂和助剂的作用下，经低温缩合和保温强化缩合反应后得到的缩醛度≥77％、熔融指数在1.50-3.0g/10min、粘度在180-240mpa.s的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
所述聚乙烯醇的平均聚合度在400～5000(可以为一种平均聚合度的聚乙烯醇，也可以为两种或两种以上的聚乙烯醇混合物组成)，聚合度分布在1～7之间(可以为一种聚合度分布的聚乙烯醇，也可以为两种或两种以上的聚乙烯醇混合组成)。
所述催化剂为对甲基苯磺酸、原甲酸酯、对甲苯磺酸吡啶、甲酸、乙酸、硫酸或硝酸中的至少一种。
所述重整剂是在氧化铝载体上吸附有卤素和金属，其中卤素提供酸性中心，金属为活性中心；所述卤素为氟、氯、溴或碘，所述金属为锡、铂、铼、铱中的一种或两种；在所述重整剂中，金属组分占总质量的30-75％，卤素组分占总质量的5-40％，载体组分占总质量的5-30％。
所述助剂可以是阳离子型助剂，也可以是非离子型助剂。
所述低温缩合的温度为5-40℃，所述保温强化缩合的温度为40-80℃。
本发明的聚乙烯醇缩丁醛树脂适用于螺杆长度不低于600mm的短螺杆挤出机。
上述聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产方法，包括如下步骤：
首先将聚乙烯醇在水中进行溶解，然后送入缩合釜中，在催化剂、重整剂和助剂作用下与丁醛在5-40℃低温缩合3h；将缩合釜中析出的聚乙烯醇缩丁醛送入强化釜，并在强化釜中40-80℃保温强化缩合3h，待反应达到终点后，加入碱液终止反应；所得产物送入水洗釜进行水洗、去除杂质，然后将产物通过离心机脱除水分并干燥，制得短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂成品。其中，聚乙烯醇、催化剂、助剂、重整剂和丁醛的质量比为100：10-19：0.02-0.09：0.2-0.8：60。
上述干燥的温度在90-110℃，时间为1-20min，干燥可以是真空干燥、热风气流式干燥、红外干燥等干燥方式，干燥热源可以为蒸汽加热、电加热或红外加热等。离心机可以是过滤式离心机、沉降式离心机、离心分离机。
与已有的技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
1、本发明在聚乙烯醇与丁醛反应中加入重整剂，使PVB树脂在合成反应的同时并快速重整，减少交联反应，制得的PVB树脂粘度与常规品种相同的情况下，熔融指数较高，符合短螺杆挤出机的加工区间短、产量高的要求。
2、本发明中，通过对PVB树脂进行二次缩醛反应，使PVB树脂的缩醛度不低于77％，由于PVB树脂中缩丁醛基存在，保障了PVB加工的柔韧度。
3、通过本发明，可增加短螺杆挤出机的应用领域，节约生产的空间，降低设备的成本，并使生产产量得到较大提升。
具体实施方式
实施例1
本实施例所用聚乙烯醇的平均聚合度为1700、分子量分布为2.5；所用催化剂为质量浓度为35％的硝酸；所用助剂为月桂酸二乙醇酰胺；所用重整剂为以铂-铼为活性中心的重整剂，具体的，重整剂是在氧化铝载体上吸附有卤素和金属，卤素为氯，金属为铂和铼；重整剂中铂-铼活性中心组分占总质量的65％(铂铼质量比为1:1)，氯元素组分占总质量的25％，氧化铝载体组分占总质量的10％。
1、聚乙烯醇溶解
将聚乙烯醇加入水中，升温至80℃，保温1小时，然后再升温至110℃进行溶解，制成浓度为24％的聚乙烯醇溶液，然后加水稀释至浓度为12％的聚乙烯醇溶液。
2、缩合釜
将浓度为12％的聚乙烯醇溶液送至缩合釜，加入定量的催化剂硝酸、助剂月桂酸二乙醇酰胺、以铂-铼为活性中心的重整剂和丁醛(物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.06：0.5：60，其中催化剂质量以硝酸总质量计量)，具体操作为当缩合釜温度为5℃时，开始加入丁醛、催化剂、助剂和重整剂，保温反应0.5小时，然后在2.5小时内均匀升温至40℃，总反应时间达3小时后，将析出的PVB树脂送至强化釜，其中丁醛量分两次投入(比例为1:1，间隔0.5小时)。
3、强化釜
将缩合釜输送来的PVB树脂在强化釜进行强化缩合，强化釜从初始40℃升温至73℃，升温速率为5℃/20min，然后将强化釜温度恒温在73℃，强化反应总时间3小时，进而提高PVB树脂的缩醛度。
4、碱液中和
待强化釜反应完全之后，加入氢氧化钠碱液，将体系pH值准确中和至6.5-7.5。
5、PVB树脂水洗
将反应制得的PVB树脂经离心机脱液后，送入水洗釜进行水洗、除杂。
6、丁醛回收
将未反应的母液经离心机分离后送入母液回收槽，通过精馏塔将其中未反应的丁醛进行回收，循环使用。
7、PVB干燥
将水洗后的PVB树脂，经离心分离机后送入105℃热风气流式干燥塔干燥5min，使PVB树脂的含水率小于4％，将干燥后的PVB树脂送入旋风分离器，使得分离后的PVB树脂缩醛度大于77％。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.3g/10min、粘度为210mpa.s。
实施例2
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.06：0.2：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为1.6g/10min、粘度为240mpa.s。
实施例3
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.06：0.8：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.9g/10min、粘度为180mpa.s。
实施例4
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.06：0.4：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.2g/10min、粘度为220mpa.s。
实施例5
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.02：0.5：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为1.5g/10min、粘度为230mpa.s。
实施例6
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.09：0.5：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.8g/10min、粘度为190mpa.s。
实施例7
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：15：0.05：0.5：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.2g/10min、粘度为210mpa.s。
实施例8
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：10：0.06：0.5：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.7g/10min、粘度为180mpa.s。
实施例9
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：19：0.06：0.5：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为1.7g/10min、粘度为240mpa.s。
实施例10
本实施例按实施例1相同的方式生产聚乙烯醇缩丁醛树脂，区别仅在于物料质量比为聚乙烯醇：催化剂：助剂：重整剂：丁醛＝100：14：0.02：0.5：60。
经检测，本实施例所得产品的熔融指数为2.2g/10min、粘度为200mpa.s。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：是以聚乙烯醇和丁醛为原料，在催化剂、重整剂和助剂的作用下，经低温缩合和保温强化缩合反应后得到的缩醛度≥77％、熔融指数在1.50-3.0g/10min、粘度在180-240mpa.s的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：所述聚乙烯醇的平均聚合度在400～5000，聚合度分布在1～7之间。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：所述催化剂为对甲基苯磺酸、原甲酸酯、对甲苯磺酸吡啶、甲酸、乙酸、硫酸或硝酸。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：
所述重整剂是在氧化铝载体上吸附有卤素和金属，其中卤素提供酸性中心，金属为活性中心；所述卤素为氟、氯、溴或碘，所述金属为锡、铂、铼、铱中的一种或两种；在所述重整剂中，金属组分占总质量的30-75％，卤素组分占总质量的5-40％，载体组分占总质量的5-30％。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：所述助剂为阳离子型助剂或非离子型助剂。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：所述低温缩合的温度为5-40℃，所述保温强化缩合的温度为40-80℃。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其特征在于：所述的短螺杆挤出机的螺杆长度不低于600mm。
8.一种权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
首先将聚乙烯醇在水中进行溶解，然后送入缩合釜中，在催化剂、重整剂和助剂作用下与丁醛在5-40℃低温缩合3h；将缩合釜中析出的聚乙烯醇缩丁醛送入强化釜，并在强化釜中40-80℃保温强化缩合3h，待反应达到终点后，加入碱液终止反应；所得产物送入水洗釜进行水洗、去除杂质，然后将产物通过离心机脱除水分并干燥，制得短螺杆挤出机用聚乙烯醇缩丁醛树脂成品。
9.根据权利要求8所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产方法，其特征在于：聚乙烯醇、催化剂、助剂、重整剂和丁醛的质量比为100：10-19：0.02-0.09：0.2-0.8：60。
10.根据权利要求8所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产方法，其特征在于：所述干燥的温度为90-110℃，时间为1-20min。
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Denomination of invention: Polyvinyl butyral resin for short screw extruder and its production method Effective date of registration: 20230710 Granted publication date: 20180810 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Chaohu sub branch Pledgor: ANHUI WANWEI UPDATED HIGH-TECH MATERIAL INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980047850 |
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