一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，包括：將恰好能使溶液中PVA質(zhì)量分數(shù)控制在6％～9.04％的一定重量的PVA和純水加入到溶化釜中，之后升溫至90℃～99℃，然后降溫并將溶液泵入改造的反應(yīng)釜中，開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至(85～130)r/min，加入正丁醛溶液，繼續(xù)降溫得到聚乙烯醇/正丁醛混合液；在溫度為20℃-25℃時，加入無機酸，然后升溫維持在80℃-90℃；反應(yīng)完成后的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液，然后使用純水洗滌，離心、烘干即得。改造的反應(yīng)釜包括三層二葉槳結(jié)構(gòu)；45°槳葉斜角；增加擋板結(jié)構(gòu)。該方法成功的生產(chǎn)出了堆積密度達到0.3g/cm3的大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂。
【專利說明】一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱塑性高分子化合物的合成方法，特指一種大密度聚乙烯醇縮丁 醛樹脂的加工工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯醇縮丁醛樹脂產(chǎn)品屬于熱塑性高分子材料，是聚乙烯醇縮丁醛（PVB)膠膜 的主要生產(chǎn)原料。將PVB樹脂粉經(jīng)專用增塑劑增塑，然后通過雙螺桿擠出機擠壓成型為PVB 膠膜。PVB膠膜以其優(yōu)良的光學性能、耐高溫、低溫、機械性能和對無機玻璃良好的粘結(jié)性能 成為生產(chǎn)各類安全玻璃的必須原材料。在生產(chǎn)PVB膠膜的時候，作為原材料的PVB樹脂顆 粒的堆積密度非常重要。如果堆積密度太小，即粉料太輕，則不利于螺桿吃料，螺桿的吃料 量很??；同時會引起擠出系統(tǒng)的穩(wěn)定性，影響后半段膠膜厚度的調(diào)試工作；另一方面，因為 吃料量太小，為了防止發(fā)生"架空現(xiàn)象"，則必須降低螺桿主機的轉(zhuǎn)速，大幅降低了產(chǎn)量，增 加了成本。
[0003] 國內(nèi)研究PVB膠膜生產(chǎn)工藝起步早，分布點廣，比較有代表性的如秦皇島嘉華PVB 膠片廠、北京化工大學、大連理工大學等企事業(yè)單位。經(jīng)過近10年時間的發(fā)展，PVB膠膜的 生產(chǎn)工藝日趨成熟或者說已經(jīng)沒有什么技術(shù)秘密可言。行業(yè)進入門檻低，近年來又陸陸續(xù) 續(xù)的新增了幾家PVB膠片廠。之所以說PVB膠膜行業(yè)進入門檻低是因為國內(nèi)廠家大都采 用國外邊角料再輔以少量國產(chǎn)樹脂粉就能生產(chǎn)，而生產(chǎn)設(shè)備也是大同小異，沒有什么技術(shù) 含量可言。國內(nèi)研究PVB樹脂生產(chǎn)工藝起步晚，分布集中，技術(shù)思路局限性大，較早的如天 津燕化PVB樹脂粉廠、大連理工大學等單位雖然較早開展了研究，但是研究工作往往比較 片面，再加上這些單位沒有PVB膠膜生產(chǎn)線，因此不能很好的掌握PVB樹脂的性能要求。國 內(nèi)一些PVB樹脂廠家生產(chǎn)的PVB樹脂的堆積密度約0. 16g/cm3左右，而國際行業(yè)巨頭杜邦 公司生產(chǎn)的PVB樹脂的堆積密度約0. 30g/cm3左右，差距相當明顯。用國產(chǎn)PVB樹脂生產(chǎn) PVB膠片時，粉料/片料的比例最大約為40%，再往配方中加粉料就會引起吃料不穩(wěn)、設(shè)備 架空、無法收卷的難題，這樣一來生產(chǎn)的PVB膠片黃色指數(shù)就比較大。而使用杜邦公司PVB 樹脂粉生產(chǎn)PVB膠片時，可以做到100 %全粉料生產(chǎn)，生產(chǎn)的PVB膠片外觀、力學性能都遠遠 超過國產(chǎn)膠片，而且產(chǎn)量也比國內(nèi)廠家高出很多。因此研究生產(chǎn)大密度PVB樹脂的生產(chǎn)技 術(shù)很有必要且迫在眉睫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是提供一種大密度的聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，該方法通 過控制聚乙烯醇在水中的質(zhì)量分數(shù)及對反應(yīng)容器的改造實現(xiàn)了生產(chǎn)大密度聚乙烯醇縮丁 醛樹脂的目的。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0007] 1)將一定重量的PVA和純水加入到溶化釜中并將PVA的質(zhì)量分數(shù)控制在 6% -9· 04%，之后升溫至 90°C -99°C ;
[0008] 2)降溫至50°C?60°C度并將PVA溶液泵入反應(yīng)釜中，開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至 85-130r/min，加入正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至35°C?45°C得到聚乙烯醇與正丁醛混合液；
[0009] 3)在溫度為20°C?25°C時，在聚乙烯醇與正丁醛混合液加入無機酸，然后升溫并 維持在80°C -90°C進行反應(yīng)；
[0010] 4)反應(yīng)完成的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液，然后使用純水洗滌，離心 烘干即得。
[0011] 作為優(yōu)選，將PVA和純水加入到溶化釜中時將PVA的質(zhì)量分數(shù)控制在 6·5%-7·5%。
[0012] 作為優(yōu)選，所述聚乙烯醇、正丁醛、無機酸的質(zhì)量比為100 :57 :20。
[0013] 優(yōu)選的，所述無機酸為鹽酸溶液。
[0014] 優(yōu)選的，
[0015] 所述反應(yīng)釜中心設(shè)置有三層二葉槳葉結(jié)構(gòu)。
[0016] 所述槳葉與水平面具有45°的傾角。
[0017] 所述反應(yīng)荃具有擋板結(jié)構(gòu)。
[0018] 所述擋板為離壁平板擋板結(jié)構(gòu)。
[0019] 所述離壁平板擋板數(shù)量為兩塊，擋板在0-180°對稱安裝。
[0020] 所述反應(yīng)釜的攪拌電機為可變頻調(diào)速電機。
[0021] 所述的縮合荃攪拌速度（90?115) r/min為最佳。
[0022] 本發(fā)明的技術(shù)原理：
[0023] PVA與正丁醛的縮合反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程的相態(tài)變化為均相體系向非均 相體系轉(zhuǎn)變。PVA與正丁醛在一定濃度的氫離子條件下先生成不穩(wěn)定的半縮醛結(jié)構(gòu)，然后這 個半縮醛再與另一分子的正丁醛反應(yīng)形成穩(wěn)定的縮丁醛結(jié)構(gòu)?？s丁醛結(jié)構(gòu)的生成標志著體 系轉(zhuǎn)化為非均相體系，顆粒逐漸形成并增長。這個過程中，氫離子始終作為催化劑促進反應(yīng) 發(fā)生。本發(fā)明的技術(shù)人員掌握到通過提高縮醛反應(yīng)的速率或者縮短相轉(zhuǎn)變時間能有效的提 高PVB樹脂的密度。一種觀點認為，提高反應(yīng)體系催化劑的濃度及反應(yīng)溫度能夠提高縮醛 反應(yīng)的速率是具有一定的可行性的，但與此同時帶來的設(shè)備腐蝕風險增加、廢水處理難度 增大、中和廢水所需的堿性物質(zhì)用量增大等一系列問題，更致命的，引起的顆粒結(jié)塊、結(jié)塊 料增多的現(xiàn)象使得這一措施不論從成本方面考慮，還是從設(shè)備使用壽命方面考慮都不是最 佳選擇。本發(fā)明的技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)通過控制聚乙烯醇在水中的質(zhì)量分數(shù)及對反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)進行 改造以達到提高縮醛反應(yīng)的速率或者縮短相轉(zhuǎn)變時間的目的是卓有成效的，而本發(fā)明的技 術(shù)創(chuàng)新點均是圍繞這一基礎(chǔ)展開的。
[0024] 為了實現(xiàn)生產(chǎn)大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的生產(chǎn)，本發(fā)明的技術(shù)方案主要采取了 如下措施：
[0025] (1)控制PVA在水中的質(zhì)量分數(shù)為6%?9. 04%，從而提高PVA分子的舒展性，有 利于充分和正丁醛以及氫離子接觸，提高反應(yīng)速率。
[0026] (2)對PVA與正丁醛進行縮合反應(yīng)的反應(yīng)釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行如下改造：1、改變槳葉 層數(shù)；2、改變槳葉斜角；3、增加擋板結(jié)構(gòu)。
[0027] (3)將PVA與正丁醛進行縮合反應(yīng)的反應(yīng)釜的攪拌電機改造成可變頻調(diào)速電機， 提高攪拌速度，加快PVA、正丁醛、氫離子的接觸時間，提高反應(yīng)速率。
[0028] 本發(fā)明的有益效果：成功的生產(chǎn)出了堆積密度達到0. 3g/cm3的聚乙烯醇縮丁醛 樹脂產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明所述的反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明所述反應(yīng)釜中二葉槳葉的結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實施方式】
[0031] 實施例1
[0032] 將300kg PVA固體投入到4315kg純水中，升溫至97°C，制成溶液質(zhì)量分數(shù)為6. 5% 的PVA水溶液。降溫至50?60度并將PVA溶液泵入如圖1、2所示的縮合反應(yīng)釜內(nèi)，該反 應(yīng)釜具有三層二葉槳葉1 ;槳葉1傾斜一定的角度，其與水平面的夾角為45° ;反應(yīng)釜還具 有具有兩塊對稱安裝在〇度-180度離壁平板擋板結(jié)構(gòu)；反應(yīng)釜的攪拌電機改造成可變頻 調(diào)速電機。開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至ll〇r/min，加入171KG正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至35?45 度得到聚乙烯醇/正丁醛混合液；在溫度為22. 5°C時，加入鹽酸溶液（其純的質(zhì)量應(yīng)與PVA 的質(zhì)量比為0.2)，然后升溫維持在85°C;反應(yīng)完成后的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉 溶液，然后使用純水洗滌，離心、烘干即得。
[0033] 實施例2
[0034] 將300kgPVA固體投入到3986kg純水中，升溫至95°C，制成溶液質(zhì)量分數(shù)為7. 0% 的PVA水溶液。降溫至50?60度并將PVA溶液泵入圖1、2所述的縮合反應(yīng)釜內(nèi)。開啟攪 拌并將轉(zhuǎn)速提至95r/min，加入171KG正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至35?45度得到聚乙烯醇/ 正丁醛混合液；在溫度為24°C時，加入鹽酸溶液（其純的質(zhì)量應(yīng)與PVA的質(zhì)量比為0. 2)，然 后升溫維持在82°C ;反應(yīng)完成后的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液,然后使用純水 洗滌，離心、烘干即得。
[0035] 實施例3
[0036] 將300kgPVA固體投入到3700kg純水中，升溫至96. 5 °C，制成溶液質(zhì)量分數(shù)為 7. 5%的PVA水溶液。降溫至（50?60)度并將PVA溶液泵入如圖1，2所示的縮合反應(yīng)釜。 開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至l〇〇r/min，加入171KG正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至（35?45)度得到聚 乙烯醇/正丁醛混合液；在溫度為23. 5°C時，加入鹽酸溶液（其純的質(zhì)量應(yīng)與PVA的質(zhì)量比 為0. 2)，然后升溫維持在86. 5°C ;反應(yīng)完成后的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液， 然后使用純水洗滌，離心、烘干即得。
[0037] 實施例4
[0038] 將300kgPVA固體投入到3450kg純水中，升溫至94. 5 °C，制成溶液質(zhì)量分數(shù)為 8.0%的PVA水溶液。降溫至（50?60)度并將PVA溶液泵入如圖1，2所示的縮合反應(yīng)釜， 開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至125r/min，加入171KG正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至（35?45)度得到聚 乙烯醇/正丁醛混合液；在溫度為24. 0°C時，加入鹽酸溶液（其純的質(zhì)量應(yīng)與PVA的質(zhì)量 比為0. 2)，然后升溫維持在80°C ;反應(yīng)完成后的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液， 然后使用純水洗滌，離心、烘干即得。
[0039] 實施例5
[0040] 將300kgPVA固體投入到3019kg純水中，升溫至98 °C，制成溶液質(zhì)量分數(shù)為 9.04%的？￥八水溶液。降溫至501：?601：并將？￥4溶液泵入如圖1，2所示的縮合反應(yīng)釜 中，開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至130r/min，加入171KG正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至35°C?45°C得到 聚乙烯醇/正丁醛混合液；在溫度為25°C時，加入鹽酸溶液（其純的質(zhì)量應(yīng)與PVA的質(zhì)量 比為0. 2)，然后升溫維持在82°C ;反應(yīng)完成后的溶液，加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液， 然后使用純水洗滌，離心、烘干即得。
[0041] 經(jīng)測試，按照本發(fā)明的技術(shù)工藝制備的聚乙烯醇縮丁醛樹脂產(chǎn)品的堆積密度為 0. 3g/cm3, 丁醛基含量為78. 2%，霧度為0. 22%，熔體質(zhì)量流動速率為2. 0g/10min，粘度為 85mpa · S，熱穩(wěn)定性合格。
[0042] 以上實施例顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是 說明本發(fā)明的原理，而不是以任何方式限制本發(fā)明的范圍，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下， 本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將一定重量的PVA和純水加入到溶化釜中并將PVA的質(zhì)量分數(shù)控制在6 % -9. 04%， 之后升溫至90°C -99°C ; 2) 降溫至50°C?60°C并將PVA溶液泵入反應(yīng)釜中，開啟攪拌并將轉(zhuǎn)速提至85-130 r/ min，加入正丁醛溶液，繼續(xù)降溫至35°C?45°C得到聚乙烯醇與正丁醛混合液； 3) 在溫度為20°C -25°C時，在聚乙烯醇與正丁醛混合液加入無機酸，然后升溫并維持 在80°C -90°C進行反應(yīng)； 4) 反應(yīng)完成的溶液,加入使其充分中和的氫氧化鈉溶液，然后使用純水洗滌，離心烘干 即得。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，將 PVA和純水加入到溶化釜中時將PVA的質(zhì)量分數(shù)控制在6. 5 % -7. 5 %。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述聚乙烯醇、正丁醛、無機酸的質(zhì)量比為100 :57 :20。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述無機酸為鹽酸溶液。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述反應(yīng)釜中心設(shè)置有三層二葉槳葉結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述槳葉與水平面具有45°的傾角。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述反應(yīng)釜具有擋板結(jié)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述擋板為離壁平板擋板結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述離壁平板擋板數(shù)量為兩塊，擋板在0-180°對稱安裝。
10. 如權(quán)利要求9所述的一種大密度聚乙烯醇縮丁醛樹脂的合成方法，其特征在于，所 述反應(yīng)釜的攪拌電機為可變頻調(diào)速電機。
【文檔編號】C08F16/38GK104193859SQ201410424642
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】胡建清 申請人:浙江德斯泰塑膠有限公司