一種聚乙烯醇縮丁醛的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚乙烯醇縮丁醛，具體來說是一種聚乙烯醇縮丁醛的制備方法。
技術(shù)背景:
[0002]聚乙烯醇縮丁醛是由聚乙烯醇(PVA)和正丁醛在水溶液中，經(jīng)無(wú)機(jī)酸催化縮合而成，是一種熱塑性高分子化合物，簡(jiǎn)稱PVB。
[0003]隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，PVB的使用已逐漸進(jìn)入更廣泛的領(lǐng)域。特別是隨著我國(guó)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展、以及國(guó)家建設(shè)部對(duì)高層建筑玻璃提出嚴(yán)格的安全要求以后，國(guó)內(nèi)對(duì)PVB市場(chǎng)需求每年大幅度地增加。但由于國(guó)內(nèi)PVB的制備技術(shù)與國(guó)外相比還有一定的差距，因此，高質(zhì)量的PVB需大量從國(guó)外進(jìn)口，為此，本發(fā)明者經(jīng)過多年的研究，使高質(zhì)量的PVB制備實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]用于汽車擋風(fēng)玻璃中的PVB，對(duì)分子中丁醛基值及羥基值要求較高，如PVB中的丁醛基值過低會(huì)影響PVB膜的強(qiáng)度，丁醛基值越高PVB膜的強(qiáng)度就越大。一般用水溶法制備PVB，其中的丁醛基值的百分含量很難超過76% ；PVB中的羥基值過低會(huì)影響PVB膜對(duì)玻璃的粘結(jié)力，而PVB中的羥基值過高，用這樣的PVB膜做成的汽車擋風(fēng)玻璃，汽車在高速行駛時(shí)，使司機(jī)頭暈?zāi)垦＃混F度大即玻璃的透明性差，影響司機(jī)的視野；汽車擋風(fēng)玻璃對(duì)PVB和玻璃間的粘結(jié)力和PVB的熱穩(wěn)定性要求較高。長(zhǎng)期在太陽(yáng)光暴曬下使PVB發(fā)黃，這樣就影響玻璃的透明性，PVB的熱穩(wěn)定性好，其膜的透明性時(shí)間長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種聚乙烯醇縮丁醛的制備方法，所述的這種聚乙烯醇縮丁醛的制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的制備方法獲得的聚乙烯醇縮丁醛中丁醛基值低影響PVB膜的強(qiáng)度、聚乙烯醇縮丁醛的熱穩(wěn)定性不佳的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明提供了一種聚乙烯醇縮丁醛的制備方法，包括如下步驟:
[0007]I)稱取聚乙烯醇和正丁醛，所述的聚乙烯醇的聚合度為1700?1750，醇解度為97.0?98.5%，所述的聚乙烯醇和正丁醛的質(zhì)量比為1:0.5?0.7 ;
[0008]2)用去離子水溶解聚乙烯醇，使得聚乙烯醇溶液的質(zhì)量百分比濃度為8?15%，溶解溫度為85?95°C ;
[0009]3)將聚乙烯醇溶液冷卻至30°C以下，加入質(zhì)量百分比濃度為2.5?5.0%的鹽酸溶液，所述的鹽酸溶液中鹽酸分子的質(zhì)量和聚乙烯醇的質(zhì)量比為1:10?25 ;
[0010]4)加完酸后，冷卻酸性聚乙烯醇溶液至8?15°C，先滴加占總質(zhì)量40?70%的正丁醛至酸性聚乙烯醇溶液中，滴加時(shí)間為15?45min，攪拌速度為80?150r/min，滴加完正丁醛后，在8?15°C保溫反應(yīng)30?60min，然后，在該溫度下，在30?45min內(nèi)再滴加完剩余的正丁醛；
[0011]5)滴加完正丁醛后，再在8?15 °C保溫反應(yīng)30?60min，然后，以8?12°C /h的升溫速率加熱至50?70°C，并在該溫度保溫反應(yīng)30?90min，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)物料至30°C以下；
[0012]6)將上述的物料經(jīng)離心機(jī)脫水，使其含水率小于90?100%后，將物料移至真空洗滌抽濾機(jī)，先用第一批去離子水噴淋洗滌上述物料，所述的第一批去離子水的質(zhì)量為上述物料的I?2倍，再用氫氧化鈉溶液噴淋洗滌，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量為上述物料的I?2倍，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為0.005?0.025%，然后再用第二批去離子水噴淋洗滌上述物料中殘存的氯化鈉，所述的第二批去離子水的質(zhì)量為上述物料的4?6倍，再經(jīng)離心脫水，使上述物料的含水率小于75% ;
[0013]7)用氣流干燥機(jī)干燥上述物料，氣流溫度為120?130 °C ;氣流流速為25?35m/s，得到聚乙烯醇縮丁醛。
[0014]進(jìn)一步的，步驟I)中的溶解時(shí)間為2?5h，攪拌速度為50?120r/min。
[0015]進(jìn)一步的，步驟2)中，加酸時(shí)間為15?45min，攪拌速度為80?150r/min。
[0016]本發(fā)明是以一定醇解度的聚乙烯醇(PVA)為原料，經(jīng)去離子水溶解后冷卻。在無(wú)機(jī)酸催化下，先在低溫下使聚乙烯醇與一部分正丁醛反應(yīng)一段時(shí)間，再加入另一部分的正丁醛繼續(xù)與聚乙烯醇反應(yīng)，然后，順序升溫至所需溫度充分縮醛化。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)離心機(jī)分離聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和酸性液，分離得到的PVB在履帶式真空抽濾洗滌機(jī)中，用去離子水或去離子水及稀堿溶液洗滌，再經(jīng)離心干燥、氣流干燥得到合格的PVB。
[0017]本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。經(jīng)過熱穩(wěn)定性測(cè)試，通過本發(fā)明的方法獲得的聚乙烯醇縮丁醛在180°C高溫下，1.5小時(shí)內(nèi)PVB不泛黃，丁醛基值) > 76，羥基值(％ ) > 18 ?19.5，霧度(％ ) < 0.3。
【具體實(shí)施方式】
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[0018]實(shí)施例1
[0019]將6000kg的去離子水，加入到帶有攪拌、加熱及滴加系統(tǒng)的10000L(1T)的搪瓷反應(yīng)Il中，在80r/min攪拌下，加入750kg的聚乙稀醇，升溫至95± 1°C，以4h溶解聚乙稀醇(PVA)，然后，將溶解的PVA冷卻至20±2°C時(shí)，以30min加完1500kg質(zhì)量百分溶度為2.5%的鹽酸溶液，加完酸后，冷卻至10±2°C，先滴加300kg的正丁醛至酸性PVA溶液中；滴加時(shí)間40min ;攪拌速度150r/min ;滴加完正丁醛后，在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，在該溫度下，以30min再滴加剩余的150kg正丁醛。滴加完正丁醛后，再在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，以10°C /h的升溫速率加熱至64± 1°C，并在該溫度保溫反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)物料至30°C下。物料PVB移至離心機(jī)脫水，使其含水率小于100%后，將物料再移至履帶式真空抽濾洗滌機(jī)中，用2000kg的去離子水噴淋洗滌PVB ;再用2000kg質(zhì)量百分比濃度為0.005%的氫氧化鈉噴淋洗滌PVB ;后用4000kg去離子水噴淋洗滌PVB。將洗滌好的PVB移至離心干燥，再用氣流干燥機(jī)以氣流溫度120°C ;氣流流速30m/s干燥PVB。經(jīng)分析PVB的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
[0020]丁醛基值=76.8% 羥基值=18.4%
[0021]霧度=0.10%熱穩(wěn)定性(180°C ) = 2.0h不泛黃。
[0022]實(shí)施例2
[0023]將6000kg的去離子水，加入到帶有攪拌、加熱及滴加系統(tǒng)的10000L(1T)的搪瓷反應(yīng)Il中，在80r/min攪拌下，加入750kg的聚乙稀醇，升溫至95± 1°C，以4h溶解聚乙稀醇(PVA)，然后，將溶解的PVA冷卻至20±2°C時(shí)，以30min加完1500kg質(zhì)量百分溶度為2.5%的鹽酸溶液，加完酸后，冷卻至10±2°C，先滴加300kg的正丁醛至酸性PVA溶液中；滴加時(shí)間40min ;攪拌速度150r/min ;滴加完正丁醛后，在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，在該溫度下，以30min再滴加剩余的150kg正丁醛。滴加完正丁醛后，再在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，以10°C /h的升溫速率加熱至64± 1°C，并在該溫度保溫反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)物料至30°C下。物料PVB移至離心機(jī)脫水，使其含水率小于100%后，將物料再移至履帶式真空抽濾洗滌機(jī)中，用2000kg的去離子水噴淋洗滌PVB ;再用2000kg質(zhì)量百分比濃度為0.025%的氫氧化鈉噴淋洗滌PVB ;后用4000kg去離子水噴淋洗滌PVB。將洗滌好的PVB移至離心干燥，再用氣流干燥機(jī)以氣流溫度120°C ;氣流流速30m/s干燥PVB。經(jīng)分析PVB的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
[0024]丁醛基值=76.5% 羥基值=18.6%
[0025]霧度=0.2%熱穩(wěn)定性(180°C ) = 2.0h不泛黃。
[0026]實(shí)施例3
[0027]將6000kg的去離子水，加入到帶有攪拌、加熱及滴加系統(tǒng)的10000L(1T)的搪瓷反應(yīng)Il中，在80r/min攪拌下，加入750kg的聚乙稀醇，升溫至85±2°C，以4h溶解聚乙稀醇(PVA)，然后，將溶解的PVA冷卻至20±2°C時(shí)，以30min加完1500kg質(zhì)量百分溶度為2.5%的鹽酸溶液，加完酸后，冷卻至10±2°C，先滴加300kg的正丁醛至酸性PVA溶液中；滴加時(shí)間40min ;攪拌速度150r/min ;滴加完正丁醛后，在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，在該溫度下，以30min再滴加剩余的150kg正丁醛。滴加完正丁醛后，再在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，以10°C /h的升溫速率加熱至64± 1°C，并在該溫度保溫反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)物料至30°C下。物料PVB移至離心機(jī)脫水，使其含水率小于100%后，將物料再移至履帶式真空抽濾洗滌機(jī)中，用2000kg的去離子水噴淋洗滌PVB ;再用2000kg質(zhì)量百分比濃度為0.005%的氫氧化鈉噴淋洗滌PVB ;后用4000kg去離子水噴淋洗滌PVB。將洗滌好的PVB移至離心干燥，再用氣流干燥機(jī)以氣流溫度120°C ;氣流流速30m/s干燥PVB。經(jīng)分析PVB的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
[0028]丁醛基值=76.8% 羥基值=18.6%
[0029]霧度=0.5%熱穩(wěn)定性(180°C ) = 2.0h不泛黃。
[0030]實(shí)施例4
[0031]將6000kg的去離子水，加入到帶有攪拌、加熱及滴加系統(tǒng)的10000L(10T)的搪瓷反應(yīng)Il中，在80r/min攪拌下，加入750kg的聚乙稀醇，升溫至85±2°C，以4h溶解聚乙稀醇(PVA)，然后，將溶解的PVA冷卻至20±2°C時(shí)，以30min加完1500kg質(zhì)量百分溶度為2.5%的鹽酸溶液，加完酸后，冷卻至10±2°C，先滴加300kg的正丁醛至酸性PVA溶液中；滴加時(shí)間40min ;攪拌速度150r/min ;滴加完正丁醛后，在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，在該溫度下，以30min再滴加剩余的150kg正丁醛。滴加完正丁醛后，再在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，以10°C /h的升溫速率加熱至64± 1°C，并在該溫度保溫反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)物料至30°C下。物料PVB移至離心機(jī)脫水，使其含水率小于100%后，將物料再移至履帶式真空抽濾洗滌機(jī)中，用2000kg的去離子水噴淋洗滌PVB ;再用2000kg質(zhì)量百分比濃度為0.025%的氫氧化鈉噴淋洗滌PVB ;后用4000kg去離子水噴淋洗滌PVB。將洗滌好的PVB移至離心干燥，再用氣流干燥機(jī)以氣流溫度120°C ;氣流流速30m/s干燥PVB。經(jīng)分析PVB的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
[0032]丁醛基值=76.7% 羥基值=18.6%
[0033]霧度=0.7%熱穩(wěn)定性(180°C ) = 2.0h不泛黃。
[0034]實(shí)施例5
[0035]將6000kg的去離子水，加入到帶有攪拌、加熱及滴加系統(tǒng)的10000L(1T)的搪瓷反應(yīng)Il中，在80r/min攪拌下，加入750kg的聚乙稀醇，升溫至94± 1°C，以4h溶解聚乙稀醇(PVA)，然后，將溶解的PVA冷卻至20±2°C時(shí)，以30min加完1500kg質(zhì)量百分溶度為2.5%的鹽酸溶液，加完酸后，冷卻至10±2°C，先滴加300kg的正丁醛至酸性PVA溶液中；滴加時(shí)間40min ;攪拌速度150r/min ;滴加完正丁醛后，在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，在該溫度下，以30min再滴加剩余的150kg正丁醛。滴加完正丁醛后，再在10±2°C保溫反應(yīng)60min ;然后，以10°C /h的升溫速率加熱至60± 1°C，并在該溫度保溫反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)物料至30°C下。物料PVB移至離心機(jī)脫水，使其含水率小于100%后，將