CN116082540B - 低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺 - Google Patents

低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,涉及树脂合成技术领域。本发明用于解决PVB树脂粉合成时不良物质的残留会导致后续使用PVB中间膜制造夹层玻璃的过程中,PVB与玻璃的耐候性差,出现PVB中间膜发黄、气泡频发甚至脱胶现象的技术问题。本发明的的合成工艺包括PVA反应液制备、PVB缩合反应、PVB树脂水洗处理步骤,PVB缩合反应时通过蠕动泵分别滴加PVA反应液、正丁醛以控制进料速率;使用冷凝器收集低沸的甲醇,除去甲醇异味的同时避免甲醇与醛类化合物发生缩合反应而降低产物纯度;PVB树脂水洗处理时通过在线监测水洗液的pH值和电导率值,有效控制了酸性和盐类等不良物质的残留量。

Description

低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺
技术领域
本发明涉及树脂合成技术领域,尤其涉及低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺。
背景技术
关于PVB树脂粉的合成工艺,行业内使用到的原材料主要有PVA树脂、正丁醛、酸性催化剂、乳化剂、抗氧剂和碱性中和液。PVB树脂粉在生产过程中,由于原料特性和副反应生成的副产物,后续处理过程中,需尽量减少这些物质的残留,残留过多就容易导致PVB树脂粉产生气味,以及在高温下更浓的刺激性气味。树脂粉气味产生的源头主要来自PVA中残留的甲醇,正丁醛自聚产生的副产物,丁醛氧化产生的丁酸残留,丁醛过量残留,其他醛类物质残留等。
另外上述不良物质的残留同时会导致后续使用PVB中间膜制造夹层玻璃的过程中,PVB与玻璃的耐候性差,出现PVB中间膜发黄、气泡频发甚至脱胶现象。为了解决此类残留物,本发明分别针对不同的挥发性物质做出了一些措施,如解决PVA中的甲醇残留,在PVA溶解阶段使用了冷凝器,将低组分的甲醇挥发性气体排出。为了解决正丁醛自聚产物和丁醛氧化物的残留,采用了低浓度碱性中和液,以及在水洗过程中检测pH值和水的电导率,水洗次数以最终测试达标为准。
目前大部分PVB树脂粉企业制造出的PVB树脂粉都存在气味问题,气味的问题主要是受人类感官影响,有些人可能觉得气味没什么影响,而有些人则会产生恶心的反应。因此在人类身心健康以及后期PVB中间膜的夹层玻璃耐候性的基础上,本发明将使用一种低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,制作出无异味的PVB树脂粉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,用于解决现有技术中PVB树脂粉合成时不良物质的残留会导致后续使用PVB中间膜制造夹层玻璃的过程中,PVB与玻璃的耐候性差,出现PVB中间膜发黄、气泡频发甚至脱胶现象的技术问题。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
本发明提供了一种低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,包括以下步骤:
S1、PVA反应液制备:称取酸性水溶液备用,将PVA粉末加入溶解釜中,升温至95~98℃,加水搅拌使PVA粉末完全溶解,得到无色透明状态的溶液,对溶液进行脱低挥发分处理后得到PVA反应液备用;
S2、PVB缩合反应:向反应釜内加入酸性水溶液并搅拌,通过蠕动泵将PVA反应液和正丁醛分别添加到反应釜内,控制正丁醛进料速率,升温至60~80℃,继续控制正丁醛进料速率,将乳化剂在1min内添加完毕;
提高转速后搅拌反应2小时,制冷达到35±0.5℃后,开启真空泵将反应釜中的水抽出,记录抽水量,并测量抽出水的pH及电导率,再补入相同量的去离子水,搅拌维持20min,再用真空泵将反应釜中的水抽出,并测量抽出水的pH及电导率,最后加入去离子水,得到缩合反应液;
S3、PVB树脂水洗处理:设置反应釜的循环水温为50±2℃,向缩合反应液内加入离子液体抗氧化剂,滴加浓度0.01~0.1mol/L的氢氧化钠溶液,调节pH至11.0±0.2,搅拌反应100min,抽出反应器内的水分,测定抽出水分的电导率及pH,随后加入去离子水进行搅拌,20min后停止搅拌抽出水分,再次测定电导率,重复上述抽水、加水搅拌的过程,直至抽出水的电导率达到5μS/cm以下即可;取出经过水洗的树脂,称重后平摊托盘内,放入烘箱内干燥至挥水分介于1%-3%。
作为本发明进一步改进的方案,所述乳化剂选自阴离子型的烷基苯磺酸钠类或非离子型的聚氧乙烯醚类,用量为正丁醛重量的0.2~0.4%,其中一种非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂的制备方法包括以下步骤:
步骤一,向配备机械搅拌器、恒压滴液漏斗的三口烧瓶内加入1-庚烯,充入氮气排出空气,加入甲基铝氧烷的甲苯溶液后通过橡胶塞密封瓶口,将二氯二茂锆加入甲苯内,超声溶解后通过恒压滴液漏斗滴加至三口烧瓶内,60~70℃油浴加热搅拌反应10~12小时,蒸馏水淬灭反应,减压抽滤,滤液通过石油醚萃取,有机相使用无水硫酸镁干燥,旋转蒸发除去低沸杂质,减压蒸馏去除甲苯得到含有支链烯烃的中间体a;
步骤二,向配备机械搅拌器的三口烧瓶内加入中间体a、甲酸水溶液和过氧化氢水溶液,置于30~40℃下恒温油浴,氮气保护下搅拌反应6~8小时,向反应液内加入乙酸乙酯,静置分层,有机相使用碳酸氢钠洗涤至中性,减压抽滤,旋转蒸发除去乙酸乙酯,得到含有双羟基的中间体b;
步骤三,将中间体b、正癸烷和氢氧化钾加入反应釜内,氮气置换反应釜内空气,抽真空至釜内压力达到-0.05MPa时,升温至170℃,加入环氧乙烷,搅拌反应直至反应系统温度和压力降低到初始值时,停止反应;石油醚洗涤,减压蒸馏除去正癸烷,60℃真空干燥得到非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂。
非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂的合成反应式如下:
作为本发明进一步改进的方案,所述1-庚烯与甲基铝氧烷、二氯二茂锆的摩尔比为1:0.03:0.8,甲基铝氧烷的甲苯溶液的浓度为2mol/L;所述甲酸水溶液的浓度为88wt%,过氧化氢水溶液的浓度为30wt%,中间体a与甲酸水溶液、过氧化氢水溶液的用量比为0.06mol:12g:10.8g;所述中间体b与正癸烷、氢氧化钾、环氧乙烷的用量比为0.1mol:0.6mol:4mmol:0.3mol。
作为本发明进一步改进的方案,所述离子液体抗氧化剂的用量为正丁醛重量的0.6~0.8%,制备方法如下:将奎尼酸和正丁醇按照摩尔比1:2~3加入三口烧瓶内,再加入酸性离子液体作为催化剂,80~90℃油浴加热搅拌反应8~10小时,静置至室温,乙酸乙酯洗涤,减压抽滤,滤液120~130℃常压蒸馏得到离子液体抗氧化剂。
离子液体抗氧化剂的合成反应式如下:
作为本发明进一步改进的方案,所述酸性离子液体选自1-磺酸丁基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-磺酸丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、N-磺酸丁基吡啶硫酸氢盐中的一种或多种的混合物,用量为奎尼酸与正丁醇质量之和的30~40%。
作为本发明进一步改进的方案,所述酸性水溶液选自pH值1-2的盐酸水溶液、硫酸水溶液或二者的混合物,去离子水为电导率小于1μS/cm的超纯水。
作为本发明进一步改进的方案,所述PVA粉末由乙烯法或天然气法制得,其聚合度介于1000-3000之间,醇解度介于95-100%之间,乙酰基含量介于2-5%之间,甲醇含量在0.8%以下,分子量分布宽度介于1.8-2.2之间。
作为本发明进一步改进的方案,所述脱低挥发分处理的温度为60~80℃,低挥发分组分物质通过冷凝器收集;所述PVA反应液的进料速率为40~60g/min,正丁醛的进料速率为2.5~3.5g/min,PVA反应液与正丁醛的用量比为950~1020g:70~75g。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,包括PVA反应液制备、PVB缩合反应、PVB树脂水洗处理步骤,PVB缩合反应时通过蠕动泵分别滴加PVA反应液、正丁醛以控制进料速率,利于控制正丁醛的反应速率,避免由于反应激烈使正丁醛被包裹于合成的聚乙烯醇缩丁醛树脂结构内,进一步避免后期反应过程中释放正丁醛及其副反应产生的衍生物;使用冷凝器收集低沸的甲醇,除去甲醇异味的同时避免甲醇与醛类化合物发生缩合反应而降低产物纯度;采用非离子型的乳化剂,有助于除去反应体系中的油性残留物质;PVB树脂水洗处理时通过在线监测水洗液的pH值和电导率值,有效控制了酸性和盐类等不良物质的残留量。
2、本发明非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂,原料1-庚烯在甲基铝氧烷和二氯二茂锆的催化下合成含有支链烯烃的中间体a;中间体a在甲酸的酸性环境、过氧化氢的氧化条件下,生成含有双羟基结构的中间体b;中间体b在氢氧化钾为乙氧基化反应催化剂、正癸烷为溶剂的条件下合成支链邻二醇聚氧乙烯醚,这种支链型的脂肪醇乙氧基化合物具有良好的渗透性能、乳化性能和脂溶性,能够有效去除反应体系内的油性杂质,并与未反应的正丁醛结合,提高缩合反应液内PVB树脂的纯度。
3、本发明的离子液体抗氧化剂,将天然的抗氧化剂奎宁酸在酸性离子液体的催化下与正丁醇发生酯化反应,结构中含有的多个羟基能够形成氢键与PVB树脂粉末结构相结合,发挥PVB树脂粉的长效抗氧化性,抗氧化剂内含有的离子液体也能被氢氧化钠溶液中和后水洗除去,在PVB树脂粉中的残留量小。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的一种低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,包括以下步骤:
S1、PVA反应液制备:称取2.2L酸性水溶液备用,将PVA粉末加入溶解釜中,升温至96℃,加水搅拌使PVA粉末完全溶解,得到无色透明状态的溶液,对溶液进行脱低挥发分处理后得到PVA反应液备用,低挥发分组分物质通过冷凝器收集;脱低挥发分处理的温度为70℃;酸性水溶液选自pH值为2的盐酸水溶液,去离子水为电导率小于1μS/cm的超纯水;PVA粉末由乙烯法或天然气法制得,其聚合度介于1000-3000之间,醇解度介于95-100%之间,乙酰基含量介于2-5%之间,甲醇含量在0.8%以下,分子量分布宽度介于1.8-2.2之间;
S2、PVB缩合反应:向反应釜内加入100mL酸性水溶液并搅拌,打开高低温一体机,设置温度为35℃、搅拌转速为400rpm,通过蠕动泵将PVA反应液和正丁醛分别添加到反应釜内,控制正丁醛进料速率,升温至70℃,继续控制正丁醛进料速率,将0.13g非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂在1min内添加完毕;PVA反应液的进料速率为50g/min,进料时间20min,进料总量1000g;正丁醛的进料速率为2.9g/min,进料时间为20min;
将转速提高至600rpm,搅拌反应2小时,制冷达到35℃后,开启真空泵将反应釜中的水抽出,记录抽水量,并测量抽出水的pH及电导率,再补入相同量的去离子水,将搅拌转速调节至400rpm,搅拌维持20min,再用真空泵将反应釜中的水抽出,并测量抽出水的pH及电导率,最后加入500mL去离子水,得到缩合反应液;
S3、PVB树脂水洗处理:设置反应釜的循环水温为50℃,向缩合反应液内加入0.48g离子液体抗氧化剂,滴加浓度0.06mol/L的氢氧化钠溶液,调节pH至11.0±0.2,提高转速至600rpm,搅拌反应100min,抽出反应器内的水分,测定抽出水分的电导率及pH,随后加入1L、50℃的去离子水进行搅拌,20min后停止搅拌抽出水分,再次测定电导率,重复上述抽水、加水搅拌的过程,直至抽出水的电导率达到5μS/cm以下即可;取出经过水洗的树脂,称重后平摊托盘内,放入烘箱内干燥至挥水分介于1%-3%。
非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂的制备方法包括以下步骤:
步骤一,向配备机械搅拌器、恒压滴液漏斗的三口烧瓶内加入9.82g 1-庚烯,充入氮气排出空气,加入含有0.52g甲基铝氧烷的甲苯溶液后通过橡胶塞密封瓶口,将23.39g二氯二茂锆加入甲苯内,超声溶解后通过恒压滴液漏斗滴加至三口烧瓶内,65℃油浴加热搅拌反应11小时,蒸馏水淬灭反应,减压抽滤,滤液通过石油醚萃取,有机相使用无水硫酸镁干燥,旋转蒸发除去低沸杂质,减压蒸馏去除甲苯得到含有支链烯烃的中间体a;甲基铝氧烷的甲苯溶液的浓度为2mol/L;
步骤二,向配备机械搅拌器的三口烧瓶内加入11.77g中间体a、12g甲酸水溶液和10.8g过氧化氢水溶液,置于35℃下恒温油浴,氮气保护下搅拌反应7小时,向反应液内加入乙酸乙酯,静置分层,有机相使用碳酸氢钠洗涤至中性,减压抽滤,旋转蒸发除去乙酸乙酯,得到含有双羟基的中间体b;其中,甲酸水溶液的浓度为88wt%,过氧化氢水溶液的浓度为30wt%;
步骤三,将23g中间体b、85.37g正癸烷和0.22g氢氧化钾加入反应釜内,氮气置换反应釜内空气,抽真空至釜内压力达到-0.05MPa时,升温至170℃,加入13.22g环氧乙烷,搅拌反应直至反应系统温度和压力降低到初始值时,停止反应;石油醚洗涤,减压蒸馏除去正癸烷,60℃真空干燥得到非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂。
离子液体抗氧化剂的制备方法如下:将19.2g奎尼酸和185.3g正丁醇加入三口烧瓶内,再加入71.58g 1-磺酸丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐作为催化剂,85℃油浴加热搅拌反应9小时,静置至室温,乙酸乙酯洗涤,减压抽滤,滤液126℃常压蒸馏得到离子液体抗氧化剂。
实施例2
本实施例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例1的区别在于,低挥发分组分物质未通过冷凝器收集,采用甲醇含量小于0.5%的PVA粉末进行反应。制备离子液体抗氧化剂时酸性离子液体选自1-磺酸丁基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐。
实施例3
本实施例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例1的区别在于,步骤S2将PVA反应液和酸性水溶液一起加入反应釜中,采用蠕动泵定量滴加正丁醛,反应温度控制在10±1℃。制备离子液体抗氧化剂时酸性离子液体选自1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。
实施例4
本实施例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例1的区别在于,乳化剂采用十二烷基琥珀酸钠。
实施例5
本实施例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例1的区别在于,步骤S3中PVB树脂水洗处理采用0.8mol/L的氢氧化钠溶液。
实施例6
本实施例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例1的区别在于,步骤S3水洗后的电导率要求为10μS/cm。
对比例1
本对比例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例1的区别在于,步骤S2将PVA反应液和酸性水溶液一起加入反应釜中,采用蠕动泵定量滴加正丁醛。
对比例2
本对比例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例4的区别在于,乳化剂的用量增加3倍。
对比例3
本对比例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例5的区别在于,采用饱和氢氧化钠离子膜液碱。
对比例4
本对比例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例6的区别在于,步骤S3水洗后的电导率要求为100μS/cm。
对比例5
本对比例的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,与实施例3的区别在于,步骤S2中PVA反应液和酸性水溶液采用人工滴定的方式。
性能测试
对实施例1-6、对比例1-5制备的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉,进行残留物质含量测试、光学性能测试、化学性能测试、相容性测试、嗅觉测试和挥发分测试,具体测试方法如下:
(1)正丁醛含量和2-乙基-2-己烯醛含量通过HS-GC/MS,根据质谱仪和气相不同的保留时间确定正丁醛和2-乙基-2-己烯醛的含量。
(2)透光率和雾度根据GB/T2410-2008的规定进行测试。
(3)黄色指数YI根据HG/T3862-2006的规定进行测试。
(4)b*值根据GB18701-2002的规定进行测定。
(5)羟基含量:精确称取聚乙烯醇缩醛样品1g(精确到0.1mg)放入250mL磨口锥形瓶中,通风橱中准备80mL吡啶和10mL乙酸酐的混合液;样品中精确加入10mL混合液及5mL吡啶;锥形瓶装上冷凝管,加热至50℃,回流15~20小时,直至样品完全溶解得溶解液。溶解液冷却至室温,从冷凝管顶部加入25mL的1,2-二氯乙烷。取下冷凝管,盖上塞子,轻轻摇匀。加入5mL蒸馏水洗瓶塞及瓶壁,轻轻摇匀,放置1小时。用移液管移取25mL蒸馏水沿着锥形瓶瓶壁冲洗。加入酚酞指示剂2mL。用0.5mol/L氢氧化钠标准溶液进行滴定。分析结果表述:
反应产物醋酸可用0.5mol/L氢氧化钠标准溶液检测,设Vs表示中和醋酸NaOH的体积,中和样品的质量为E。
设Vb表示空白样消耗NaOH标准溶液的体积,即在空白样中醋酸酐完全转化成醋酸的体积,1mol醋酸对应1mol聚乙烯醇(44g)。羟基含量按下式计算:
式中:X-羟基含量,%;Vb-滴定空白样消耗氢氧化钠标准溶液体积,mL;Vs-滴定样品消耗氢氧化钠标准溶液体积,mL;C-氢氧化钠标准溶液实际浓度,mol/L;E-样品质量,g;H-试样挥发物含量,%。
平行试验应做两个,取其算术平均值作为试验结果,有效数值按GB/T1250和GB/T8170的规定至小数点后两位。允许误差:平行试验结果的两值之差不大于0.3%。
(6)酸值含量
准确称取1g样品置于三角瓶中,加入95%乙醇50ml,装上冷凝器,在65±2℃的水浴上加热回流,直到样品全部溶解,取下冷却,滴加3滴酚酞指示剂,用0.025mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定至浅粉色,保持30s不退色为终点。同时作空白试验。酸值含量按下式计算:
H=40.00×(V1-V0)×N/W
式中:H-酸值;V1-样品滴定试样所消耗标准溶液的毫升数;V0-空白滴定试样所消耗标准溶液的毫升数;N-0.025mol/l氢氧化钠标准溶液的浓度;W-试样质量。
(7)增塑剂与PVB树脂粉相容性
称取5g增塑剂和15g PVB树脂混合搅拌均匀,倒在一块事先准备好的两块白玻璃上,将PVB树脂粉聚拢成一个正方块,摊平后放入180℃的真空烤箱中,等恒温1h小时后,打开阀门,排除真空,等待样品冷却后观察样品,若样品在10cm的观察下看不清字体,则断定为相容性差,看的很清晰则断定为相容性好,不是很清晰但能看的清则断定为相容性一般。
(8)气味感知
在PVB树脂粉放在密封袋中24h后,打开密封袋,通过扇风的方式直接通过人的嗅觉去判定其是否存在气味。
(9)挥发分根据GB/T32020-2015的规定进行测试
上述实施例1-6和对比例1-5的PVB树脂粉测试结果见下表1、表2所示。
表1.PVB树脂粉残留物质含量测试和光学性能测试结果
表2.PVB树脂粉化学性能测试、相容性测试、嗅觉测试、挥发分含量测试结果
从表1可以看出,当反应物PVA中的甲醇含量较小时,PVB树脂粉不会出现气味和黄色指数偏高的问题。在同等反应温度下,采用两个蠕动泵进行投料,相较于一个蠕动泵投料会得到无气味的PVB树脂粉。使用一个蠕动泵投料也可以通过降低反应温度,降缓反应活性,同样也能获得无气味的PVB树脂粉。使用适量的乳化剂都能清除相应的气味残留,若乳化剂使用量过大,会影响树脂的光学性能,透光率下降,雾度升高。对水洗后的水洗液电导率控制在10μS/cm以内,可以获得无气味的PVB树脂粉,若控制在100μS/cm以内,由于水洗次数降低,导致醛类物质残留,同样也会导致雾度升高,黄变等光学问题。只有通过降低PVA甲醇含量,以及同时滴加反应物,或者降低反应速率,使用适量的乳化剂,最后控制水洗液的电导率,这样能更好的得到低挥发性、无气味和光学性能优异的PVB树脂粉。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、PVA反应液制备:称取酸性水溶液备用,将PVA粉末加入溶解釜中,升温至95~98℃,加水搅拌使PVA粉末完全溶解,得到无色透明状态的溶液,对溶液进行脱低挥发分处理后得到PVA反应液备用;
S2、PVB缩合反应:向反应釜内加入酸性水溶液并搅拌,通过蠕动泵将PVA反应液和正丁醛分别添加到反应釜内,控制正丁醛进料速率,升温至60~80℃,继续控制正丁醛进料速率,将乳化剂在1min内添加完毕,其中,所述PVA反应液的进料速率为40~60g/min,正丁醛的进料速率为2.5~3.5g/min;
提高转速后搅拌反应2小时,制冷达到35±0.5℃后,开启真空泵将反应釜中的水抽出,记录抽水量,并测量抽出水的pH及电导率,再补入相同量的去离子水,搅拌维持20 min,再用真空泵将反应釜中的水抽出,并测量抽出水的pH及电导率,最后加入去离子水,得到缩合反应液;
其中,乳化剂选自阴离子型的烷基苯磺酸钠类或非离子型的聚氧乙烯醚类,用量为正丁醛重量的0.2~0.4%,其中一种非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂的制备方法包括以下步骤:
步骤一,向配备机械搅拌器、恒压滴液漏斗的三口烧瓶内加入1-庚烯,充入氮气排出空气,加入甲基铝氧烷的甲苯溶液后通过橡胶塞密封瓶口,将二氯二茂锆加入甲苯内,超声溶解后通过恒压滴液漏斗滴加至三口烧瓶内,60~70℃油浴加热搅拌反应10~12小时,蒸馏水淬灭反应,减压抽滤,滤液通过石油醚萃取,有机相使用无水硫酸镁干燥,旋转蒸发除去低沸杂质,减压蒸馏去除甲苯得到含有支链烯烃的中间体a;
步骤二,向配备机械搅拌器的三口烧瓶内加入中间体a、甲酸水溶液和过氧化氢水溶液,置于30~40℃下恒温油浴,氮气保护下搅拌反应6~8小时,向反应液内加入乙酸乙酯,静置分层,有机相使用碳酸氢钠洗涤至中性,减压抽滤,旋转蒸发除去乙酸乙酯,得到含有双羟基的中间体b;
步骤三,将中间体b、正癸烷和氢氧化钾加入反应釜内,氮气置换反应釜内空气,抽真空至釜内压力达到-0.05MPa时,升温至170℃,加入环氧乙烷,搅拌反应直至反应系统温度和压力降低到初始值时,停止反应;石油醚洗涤,减压蒸馏除去正癸烷,60℃真空干燥得到非离子型的聚氧乙烯醚类乳化剂;
S3、PVB树脂水洗处理:设置反应釜的循环水温为50±2℃,向缩合反应液内加入离子液体抗氧化剂,滴加浓度0.01~0.1mol/L的氢氧化钠溶液,调节pH至11.0±0.2,搅拌反应100min,抽出反应器内的水分,测定抽出水分的电导率及pH,随后加入去离子水进行搅拌,20 min后停止搅拌抽出水分,再次测定电导率,重复上述抽水、加水搅拌的过程,直至抽出水的电导率达到5μS/cm以下即可;取出经过水洗的树脂,称重后平摊托盘内,放入烘箱内干燥至挥水分介于1%-3%;
其中,离子液体抗氧化剂的用量为正丁醛重量的0.6~0.8%,制备方法如下:将奎尼酸和正丁醇按照摩尔比1:2~3加入三口烧瓶内,再加入酸性离子液体作为催化剂,80~90℃油浴加热搅拌反应8~10小时,静置至室温,乙酸乙酯洗涤,减压抽滤,滤液120~130℃常压蒸馏得到离子液体抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,其特征在于,所述1-庚烯与甲基铝氧烷、二氯二茂锆的摩尔比为1:0.03:0.8,甲基铝氧烷的甲苯溶液的浓度为2mol/L;所述甲酸水溶液的浓度为88wt%,过氧化氢水溶液的浓度为30wt%,中间体a与甲酸水溶液、过氧化氢水溶液的用量比为0.06mol:12g:10.8g;所述中间体b与正癸烷、氢氧化钾、环氧乙烷的用量比为0.1mol:0.6mol:4mmol:0.3mol。
3.根据权利要求1所述的低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,其特征在于,所述酸性离子液体选自1-磺酸丁基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-磺酸丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、N-磺酸丁基吡啶硫酸氢盐中的一种或多种的混合物,用量为奎尼酸与正丁醇质量之和的30~40%。
4.根据权利要求1所述的低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,其特征在于,所述酸性水溶液选自pH值1-2的盐酸水溶液、硫酸水溶液或二者的混合物,去离子水为电导率小于1μS/cm的超纯水。
5.根据权利要求1所述的低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,其特征在于,所述PVA粉末由乙烯法或天然气法制得,其聚合度介于1000-3000之间,醇解度介于95-100%之间,乙酰基含量介于2-5%之间,甲醇含量在0.8%以下,分子量分布宽度介于1.8-2.2之间。
6.根据权利要求1所述的低挥发份且无气味的聚乙烯醇缩丁醛树脂粉的合成工艺,其特征在于,所述脱低挥发分处理的温度为60~80℃,低挥发分组分物质通过冷凝器收集;所述PVA反应液的进料速率为40~60g/min,正丁醛的进料速率为2.5~3.5g/min,PVA反应液与正丁醛的用量比为950~1020g:70~75g。
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