本發明屬于有機高分子化合物的制備,涉及一種離子型聚乙烯醇縮丁醛(英文名稱為Ionomeric Polyvinyl Butyral,縮寫或簡稱為IPVB)樹脂的合成方法,本發明制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有更高的剛性,特別適用于高剛性、高強度的結構安全玻璃制品的制造。
背景技術:
聚乙烯醇縮丁醛膠片(簡稱PVB膠片)具有良好的透光性、隔音性、耐老化能和粘結性,自上世紀40年代面世以來,一直是建筑、汽車安全夾層玻璃的主力材料。在汽車領域,主要應用于汽車前擋玻璃,當發生意外事故時通過自身形變吸收沖擊能量,一方面可以避免異物穿透傷及車內人員,另一方面防止車內人員沖出前窗造成更大傷害。在建筑領域主要應用于高層建筑玻璃、玻璃幕墻、防彈玻璃、走廊防護玻璃等。盡管性能優異,各生產商并未放棄對PVB產品改性升級,這主要是由于PVB材料的剛性不足,在玻璃破碎后無法起到支撐作用,容易造成結構垮塌,這點在透明屋頂、透明走廊、大型玻璃幕墻的應用中表現尤為突出。目前市場上高剛性的夾層材料有杜邦SGP和首諾Saflex DG,SGP膠片是一種離子型聚合物膜,由于離子鍵形成可逆交聯體系使得該材料室溫剛性好,且具有良好加工性。
現有技術中,首諾公司的專利US5030688和US4968745公開了離子型PVB的合成方法,是在聚乙烯醇的縮醛化階段,用含酸性基團的醛與羥基反應,將離子基團引入PVB分子鏈中形成IPVB樹脂。該方案采用接枝改性的方式將離子型基團引入PVB,所用的原料不易得到,價格較高,另外,接枝率低,原料浪費多;且用其所制備的PVB膠片在剛性、粘結性、透明性、耐候性都有一些不足,還不能很好地滿足市場的高性能要求,實用性較差。
技術實現要素:
本發明的目的旨在克服上述現有技術中的不足,提供一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法。本發明以離子型單體與非離子單體共聚的合成路線,制得剛性尤其突出的離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂,從而有效解決了現有技術中聚乙烯醇縮丁醛(PVB)所普遍存在的剛性、粘結性、透明性、耐候性技術等性能差的問題。
本發明的內容是:一種離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂的制備方法,其特征是步驟為:
a、合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換除去反應器A中的空氣,再向反應器A中加入300~500質量份混合單體、1000質量份甲醇和0.1~0.5質量份偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至55~70℃,共聚合反應4~5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入170~195質量份質量百分比濃度為15%的氫氧化鈉水溶液,進行醇解4~5小時后,用(適量)乙酸中和反應介質至中性,過濾(進行固液分離),固體物用(適量)甲醇洗滌3~6次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇樹脂(粒料);
所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物;
所述離子型單體是含不飽和雙鍵的離子型酸類化合物、以及含不飽和雙鍵的離子型鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物;
b、合成離子型聚乙烯醇縮丁醛:將100質量份離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解并配制成質量百分比濃度為6~15%的離子型聚乙烯醇樹脂水溶液,然后降溫到15~32℃后,在攪拌下加入50~67質量份醛類化合物和6~20質量份鹽酸(鹽酸的質量份用量以HCl即氯化氫的質量份計算)進行混合,升溫至55℃反應5~7小時后,降溫至35℃過濾,將固體物(即濾餅)用每次500質量份水洗滌4~6次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂(成品);
所述醛類化合物是丁醛與C5~C8脂肪族醛化合物、C5~C8芳香族醛化合物中的至少一種混合所組成的混合物。
本發明的內容中:步驟a中所述混合單體是醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比為70%~98%、離子型單體的摩爾量百分比為2%~30%。
本發明的內容中:步驟a中所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比85%~95%、離子型單體的摩爾量百分比5%~15%。
本發明的內容中:步驟a中所述離子型單體可以但不限于是丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸、以及前述化合物的鹽中的一種或或兩種以上的混合物。
本發明的內容中:步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為85%~100%的丁醛與質量百分比為0~15%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。
本發明的內容中:步驟a所述制得的離子型聚乙烯醇樹脂的結構中含有殘余醋酸根、離子型基團和乙烯醇基三種基團,其中:醋酸根的摩爾量百分比為0.05%~0.5%、離子型基團的摩爾量百分比為2%~25%、其余(即余量)為乙烯醇基。
本發明的內容中:步驟b所述制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)的分子結構由縮醛基、乙烯醇基、離子型基團和醋酸根組成,其中離子型基團的摩爾量百分比含量為2%~29%。
本發明的內容中:步驟b所述制得的所述離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)的平均分子量為60000~180000,玻璃化轉變溫度65~81℃,儲能模量(25℃下)2.36×106~6.98×106G'/Pa,儲能模量(40℃下)3.57×105~7.33×105G'/Pa,儲能模量(60℃下)4.45×105~7.46×105G'/Pa,儲能模量(160℃下)3.29×104~7.10×104G'/Pa。
與現有技術相比,本發明具有下列特點和有益效果:
(1)本發明采用離子型單體與醋酸乙烯酯聚合得到中間體共聚物,中間體共聚物經過醇解得到離子型聚乙烯醇,離子型聚乙烯醇通過縮醛化反應得到離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB),制備工藝簡單;
(2)本發明利用離子型化合物制得分子鏈中含有離子鍵的高聚物離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂,采用含有離子中心的單體與非離子單體共聚,對含有活性基團的非離子聚合物進行接枝改性等方式,在分子鏈中引入離子鍵,使制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂在室溫狀態下,因離子型聚合物離子基團“聚集”特性,形成可逆交聯區,為材料提供足夠的剛性,而在加熱狀態下,也會“解散”可逆交聯,從而使材料表現為熱塑性,從而得到了一種性能突出的聚乙烯醇縮丁醛熱塑性材料;本發明所用單體易得、成本低,樹脂結構設計和性能調控靈活;
(3)采用本發明,可制得具有優異剛性、粘結性、透明性、耐候性的夾層玻璃用膠片;所制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂與傳統聚乙烯醇縮丁醛(PVB)相比,所制成的膠片具有更高的剛性,其關鍵性能玻璃化轉變溫度(相同分子量條件)由對比例的58℃~66℃提高到實施例的65℃~81℃;儲能模量(25℃下)由對比例的1.12×106~3.46×106G'/Pa提高到實施例的2.36×106~6.98×106G'/Pa,儲能模量(40℃下)由對比例的2.31×105~4.76×105G'/Pa提高到實施例的3.57×105~7.33×105G'/Pa,儲能模量(60℃下)由對比例的2.46×105~4.29×105G'/Pa提高到實施例的4.45×105~7.46×105G'/Pa,儲能模量(160℃下)由對比例的3.14×104~5.63×104G'/Pa提高到實施例的3.29×104~7.10×104G'/Pa,性能良好;
(4)采用本發明制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂,可以用來制備高性能的PVB膠片,與普通PVB膠片相比,其剛性更好,強度更高,特別適用于挑空結構玻璃、大面積玻璃幕墻、防彈玻璃等領域;
(5)本發明離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法未見有任何文獻的記載和報道;本發明制備工序簡便,容易操作,實用性強。
具體實施方式
下面給出的實施例擬對本發明作進一步說明,但不能理解為是對本發明保護范圍的限制,該領域的技術人員根據上述本發明的內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整,仍屬于本發明的保護范圍。
實施例1:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入350㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:丙烯酸鈉=94:6)、1000㎏甲醇和0.5㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至60℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入180㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數(即質量百分比,后同)6.5%的水溶液,然后降溫到21℃后,在攪拌下加入61㎏醛類化合物和7㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應5小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量90120,離子型基團摩爾分數(摩爾量百分比含量,后同)為7.1%。
實施例2:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入400㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:苯乙烯磺酸=89:11)、1000㎏甲醇和0.5㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至55℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入175㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數8.0%的水溶液,然后降溫到22℃后,在攪拌下加入60㎏醛類化合物和7㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應7小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量90260,離子型基團摩爾分數為13.5%。
實施例3:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入470㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:甲基丙烯酸:乙烯基磺酸鈉=86:5:9)、1000㎏甲醇和0.4㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至58℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入195㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數6.5%的水溶液,然后降溫到20℃后,在攪拌下加入65㎏醛類化合物和10㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量110070,離子型基團摩爾分數為16.2%。
實施例4:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入420㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:甲基丙烯磺酸=80:20)、1000㎏甲醇和0.35㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至63℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入190㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數9.1%的水溶液,然后降溫到15℃后,在攪拌下加入62㎏醛類化合物和8㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應7小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量110420,離子型基團摩爾分數為23.6%。
實施例5:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入390㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:乙烯基磺酸:苯乙烯磺酸:甲基丙烯磺酸=82:8:8:2)、1000㎏甲醇和0.25㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至70℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入185㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數14.2%的水溶液,然后降溫到25℃后,在攪拌下加入59㎏醛類化合物和10㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應7小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量160330,離子型基團摩爾分數為18.7%。
實施例6:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入470㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:甲基丙烯酸鈉=77:23)、1000㎏甲醇和0.3㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至66℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入175㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數10.8%的水溶液,然后降溫到30℃后,在攪拌下加入58㎏醛類化合物和10㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量160460,離子型基團摩爾分數為26.2%。
實施例7:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入450㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:丙烯酸鈉=93:7)、1000㎏甲醇和0.15㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至61℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入170㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數14.2%的水溶液,然后降溫到25℃后,在攪拌下加入50㎏醛類化合物和17㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量160335,離子型基團摩爾分數為3.7%。
實施例8:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入340㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:苯乙烯磺酸鈉:甲基丙烯磺酸=89:5:6)、1000㎏甲醇和0.1㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至56℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入176㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數11.2%的水溶液,然后降溫到18℃后,在攪拌下加入59㎏醛類化合物和16㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量160462,離子型基團摩爾分數為7.5%。
實施例9:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入430㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:丙烯酸:烯丙基磺酸鈉=92:4:4)、1000㎏甲醇和0.4㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至64℃,共聚合反應4小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入183㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數9.3%的水溶液,然后降溫到22℃后,在攪拌下加入66㎏醛類化合物和13㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量78100,離子型基團摩爾分數為3.7%。
實施例10:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入400㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:丙烯酸:甲基丙烯酸=90:3:7)、1000㎏甲醇和0.1~0.5㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至67℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入187㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4.5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數9.6%的水溶液,然后降溫到20℃后,在攪拌下加入64㎏醛類化合物和12㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量77560,離子型基團摩爾分數為7.8%。
實施例11:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入330㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:乙烯基磺酸鈉:烯丙基磺酸鈉=80:12:8)、1000㎏甲醇和0.45㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至60℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入195㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數13.9%的水溶液,然后降溫到28℃后,在攪拌下加入61㎏醛類化合物和10㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應5小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量13712,離子型基團摩爾分數為18.1%。
實施例12:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入380㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:丙烯酸鈉:甲基丙烯磺酸=72:16:12)、1000㎏甲醇和0.3㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至55℃,共聚合反應4小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入174㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數13.6%的水溶液,然后降溫到29℃后,在攪拌下加入60㎏醛類化合物和13㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量13750,離子型基團摩爾分數為25.6%。
實施例13:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入460㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:甲基丙烯酸鈉:烯丙基磺酸鈉:甲基丙烯磺酸=88:5:3:4)、1000㎏甲醇和0.2㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至70℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入191㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4.5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數8.0%的水溶液,然后降溫到20℃后,在攪拌下加入55㎏醛類化合物和15㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量17269,離子型基團摩爾分數為10.0%。
實施例14:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入410㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:丙烯酸:甲基丙烯酸:乙烯基磺酸:苯乙烯磺酸鈉:烯丙基磺酸:甲基丙烯磺酸=79:13:8)、1000㎏甲醇和0.25㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至65℃,共聚合反應4小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入175㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數9.4%的水溶液,然后降溫到18℃后,在攪拌下加入62㎏醛類化合物和17㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應7小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量17330,離子型基團摩爾分數為18.5%。
實施例15:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入360㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:苯乙烯磺酸鈉=75:25)、1000㎏甲醇和0.1㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至59℃,共聚合反應5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入178㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解4.5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數6.1%的水溶液,然后降溫到21℃后,在攪拌下加入64㎏醛類化合物和14㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應5小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量18060,離子型基團摩爾分數為21.3%。
實施例16:
合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換反應器A中空氣,向反應器A中加入300㎏混合單體(摩爾比為:醋酸乙烯酯:苯乙烯磺酸:烯丙基磺酸鈉=70:15:15)、1000㎏甲醇和0.5㎏偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至68℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入170㎏15%wt的氫氧化鈉溶液,進行醇解5小時后,用適量乙酸中和反應介質至中性,進行固液分離,再用適量甲醇洗滌固相數次后過濾,干燥其濾餅,濾餅即制得的離子型聚乙烯醇樹脂粒料;
合成離子型聚乙烯醇縮丁醛(IPVB):將100㎏離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解配成質量分數6.3%的水溶液,然后降溫到21℃后,在攪拌下加入67㎏醛類化合物和15㎏鹽酸(鹽酸用量以HCl計算)進行反應,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將濾餅用每次500㎏水,洗滌6次后進行干燥,即制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂成品。
制得的聚乙烯醇縮丁醛樹脂數均分子量18130,離子型基團摩爾分數為18.7%。
為了更好的說明本發明的特點,通過差熱分析(DSC)和動態機械分析(DMA)對所合成的離子型PVB樹脂進行了玻璃化轉變溫度和儲能模量的測試。
玻璃化轉變溫度測試儀器型號為NETZSCH DCS214,在氮氣保護下以20K/min的升溫速率進行測試。
夾層玻璃制作過程:所合成的離子型PVB樹脂與四乙二醇二庚酸酯(4G7)按質量比72∶28的配比通過擠出機流延成膜。擠出機的投料段溫度90℃,熔融段為170℃,模頭溫度為140℃,所得到的PVB薄膜厚度為0.76±0.02mm。采用TA Q800動態機械分析儀測試膠片的儲能模量G',測試溫度為25℃、40℃、60℃、160℃。
為了更好說明本發明中離子型PVB的特征,將同分子量級別普通PVB與離子型PVB進行了對比,樹脂玻璃化轉變溫度和膠片儲能模量G'數據列于下表。
表1:同分子量級別普通PVB與離子型PVB性能對比表:
實施例17:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂的制備方法,步驟為:
a、合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換除去反應器A中的空氣,再向反應器A中加入300質量份混合單體、1000質量份甲醇和0.1質量份偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至55℃,共聚合反應4小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入170質量份質量百分比濃度為15%的氫氧化鈉水溶液,進行醇解5小時后,用(適量)乙酸中和反應介質至中性,過濾(進行固液分離),固體物用(適量)甲醇洗滌3次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇樹脂(粒料);
所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物;
所述離子型單體是含不飽和雙鍵的離子型酸類化合物、以及含不飽和雙鍵的離子型鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物;
b、合成離子型聚乙烯醇縮丁醛:將100質量份離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解并配制成質量百分比濃度為6%的離子型聚乙烯醇樹脂水溶液,然后降溫到15℃后,在攪拌下加入50質量份醛類化合物和6質量份鹽酸(鹽酸的質量份用量以HCl即氯化氫的質量份計算)進行混合,升溫至55℃反應5小時后,降溫至35℃過濾,將固體物(即濾餅)用每次500質量份水洗滌4次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂(成品);
所述醛類化合物是丁醛與C5~C8脂肪族醛化合物、C5~C8芳香族醛化合物中的至少一種混合所組成的混合物。
實施例18:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂的制備方法,步驟為:
a、合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換除去反應器A中的空氣,再向反應器A中加入500質量份混合單體、1000質量份甲醇和0.5質量份偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至70℃,共聚合反應4小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入195質量份質量百分比濃度為15%的氫氧化鈉水溶液,進行醇解5小時后,用(適量)乙酸中和反應介質至中性,過濾(進行固液分離),固體物用(適量)甲醇洗滌6次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇樹脂(粒料);
所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物;
所述離子型單體是含不飽和雙鍵的離子型酸類化合物、以及含不飽和雙鍵的離子型鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物;
b、合成離子型聚乙烯醇縮丁醛:將100質量份離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解并配制成質量百分比濃度為15%的離子型聚乙烯醇樹脂水溶液,然后降溫到32℃后,在攪拌下加入67質量份醛類化合物和20質量份鹽酸(鹽酸的質量份用量以HCl即氯化氫的質量份計算)進行混合,升溫至55℃反應7小時后,降溫至35℃過濾,將固體物(即濾餅)用每次500質量份水洗滌6次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂(成品);
所述醛類化合物是丁醛與C5~C8脂肪族醛化合物、C5~C8芳香族醛化合物中的至少一種混合所組成的混合物。
實施例19:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂的制備方法,步驟為:
a、合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換除去反應器A中的空氣,再向反應器A中加入400質量份混合單體、1000質量份甲醇和0.3質量份偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至63℃,共聚合反應4.5小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入182質量份質量百分比濃度為15%的氫氧化鈉水溶液,進行醇解4.5小時后,用(適量)乙酸中和反應介質至中性,過濾(進行固液分離),固體物用(適量)甲醇洗滌5次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇樹脂(粒料);
所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物;
所述離子型單體是含不飽和雙鍵的離子型酸類化合物、以及含不飽和雙鍵的離子型鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物;
b、合成離子型聚乙烯醇縮丁醛:將100質量份離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解并配制成質量百分比濃度為10%的離子型聚乙烯醇樹脂水溶液,然后降溫到23℃后,在攪拌下加入58質量份醛類化合物和13質量份鹽酸(鹽酸的質量份用量以HCl即氯化氫的質量份計算)進行混合,升溫至55℃反應6小時后,降溫至35℃過濾,將固體物(即濾餅)用每次500質量份水洗滌5次,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂(成品);
所述醛類化合物是丁醛與C5~C8脂肪族醛化合物、C5~C8芳香族醛化合物中的至少一種混合所組成的混合物。
實施例20~26:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)樹脂的制備方法,步驟為:
a、合成離子型聚乙烯醇樹脂:先用氮氣置換除去反應器A中的空氣,再向反應器A中加入300~500質量份混合單體、1000質量份甲醇和0.1~0.5質量份偶氮二異丁腈,攪拌并升溫至55~70℃中任一,共聚合反應4~5中任一小時后,降溫至30℃,再向反應器A中加入170~195質量份質量百分比濃度為15%的氫氧化鈉水溶液,進行醇解4~5中任一小時后,用(適量)乙酸中和反應介質至中性,過濾(進行固液分離),固體物用(適量)甲醇洗滌3~6次中任一,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇樹脂(粒料);
實施例22—26中的各組分的具體質量份用量(質量份的單位:克)見下表:
所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物;
所述離子型單體是含不飽和雙鍵的離子型酸類化合物、以及含不飽和雙鍵的離子型鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物;
b、合成離子型聚乙烯醇縮丁醛:將100質量份離子型聚乙烯醇樹脂加入反應器B中,在95℃下溶解并配制成質量百分比濃度為6~15%中任一濃度的離子型聚乙烯醇樹脂水溶液,然后降溫到15~32℃中任一后,在攪拌下加入50~67質量份醛類化合物和6~20質量份鹽酸(鹽酸的質量份用量以HCl即氯化氫的質量份計算)進行混合,升溫至55℃反應5~7中任一小時后,降溫至35℃過濾,將固體物(即濾餅)用每次500質量份水洗滌4~6次中任一,再將固體物(即濾餅)干燥后,即為制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂(成品);
實施例22—26中的各組分的具體質量份用量(質量份的單位:克)見下表:
所述醛類化合物是丁醛與C5~C8脂肪族醛化合物、C5~C8芳香族醛化合物中的至少一種混合所組成的混合物。
實施例27:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體是醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比為70%、離子型單體的摩爾量百分比為30%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例28:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體是醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比為98%、離子型單體的摩爾量百分比為2%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例29:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體是醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比為84%、離子型單體的摩爾量百分比為16%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例30:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體是醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比為90%、離子型單體的摩爾量百分比為10%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例31:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體是醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比為80%、離子型單體的摩爾量百分比為20%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例32:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比85%、離子型單體的摩爾量百分比15%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例33:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比95%、離子型單體的摩爾量百分比5%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例34:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比92%、離子型單體的摩爾量百分比8%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例35:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比87%、離子型單體的摩爾量百分比13%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例36:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟a中所述混合單體為醋酸乙烯酯和離子型單體的混合物,其中:醋酸乙烯酯的摩爾量百分比91%、離子型單體的摩爾量百分比9%。其它同實施例17~26中任一,省略。
實施例37:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為100%的丁醛。其它同實施例17~36中任一,省略。
實施例38:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為85%的丁醛與質量百分比為15%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。其它同實施例17~36中任一,省略。
實施例39:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為93%的丁醛與質量百分比為7%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。其它同實施例17~36中任一,省略。
實施例40:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為87%的丁醛與質量百分比為13%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。其它同實施例17~36中任一,省略。
實施例41:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為89%的丁醛與質量百分比為11%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。其它同實施例17~36中任一,省略。
實施例42:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為95%的丁醛與質量百分比為5%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。其它同實施例17~36中任一,省略。
實施例43:
一種離子型聚乙烯醇縮丁醛樹脂的制備方法,步驟b中所述醛類化合物可以是質量百分比為98%的丁醛與質量百分比為2%的戊醛、己醛、庚醛、辛醛、苯甲醛、苯乙醛中的任一種或兩種以上混合所組成的混合物。其它同實施例17~36中任一,省略。
上述實施例17~43中:步驟a中所述離子型單體可以但不限于是丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸、以及前述化合物的鹽中的一種或或兩種以上的混合物。
上述實施例17~43中:步驟a所述制得的離子型聚乙烯醇樹脂的結構中含有殘余醋酸根、離子型基團和乙烯醇基三種基團,其中:醋酸根的摩爾量百分比在0.05%~0.5%范圍內、離子型基團的摩爾量百分比在2%~25%范圍內、其余(即余量)為乙烯醇基。
上述實施例17~43中:步驟b所述制得的離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)的分子結構由縮醛基、乙烯醇基、離子型基團和醋酸根組成,其中離子型基團的摩爾量百分比含量在2%~29%范圍內。
上述實施例17~43中:步驟b所述制得的所述離子型聚乙烯醇縮丁醛(簡稱IPVB)的平均分子量在60000~180000范圍內,相關性能參數范圍為:玻璃化轉變溫度65~81℃,儲能模量(25℃下)2.36×106~6.98×106G'/Pa,儲能模量(40℃下)3.57×105~7.33×105G'/Pa,儲能模量(60℃下)4.45×105~7.46×105G'/Pa,儲能模量(160℃下)3.29×104~7.10×104G'/Pa。
上述實施例中:所采用的百分比例中,未特別注明的,均為質量(重量)百分比例或本領域技術人員公知的百分比例;所采用的比例中,未特別注明的,均為質量(重量)比例;所述重量份可以均是克或千克。
上述實施例中:各步驟中的工藝參數(溫度、時間、濃度等)和各組分用量數值等為范圍的,任一點均可適用。
本發明內容及上述實施例中未具體敘述的技術內容同現有技術,所述原材料均為市售產品。
本發明不限于上述實施例,本發明內容所述均可實施并具有所述良好效果。