[发明专利]一种聚乙烯醇缩丁醛树脂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇缩醛树脂，具体涉及一种采用固体有机酸作为催化剂制备聚乙烯醇缩丁醛树脂的方法、由该方法制备得到的聚乙烯醇缩丁醛树脂以及其用途。

背景技术

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）是由聚乙烯醇（PVA）与丁醛（BA）在酸催化下经缩醛化反应制备得到，它是一种无毒、无臭、无腐蚀性的树脂。由于PVB分子含有较长支链，具有良好的柔顺性，玻璃化温度低，有很高的拉伸强度和抗冲击强度；PVB具有优良的透明度，良好的溶解性，优异的绝缘性能，很好的耐光、耐水、耐热、耐寒和成膜性；它含有的官能团可以进行乙酰基的皂化反应以及羟基的酯化、磺酸化等多种反应；与玻璃、金属（尤其是铝）等材料有很高的粘接力，并具有安全、保温、控制噪音和隔离紫外线等多项功能，因此，在制造夹层安全玻璃、粘合剂、陶瓷花纸、铝箔纸、电器材料、玻璃钢制品、织物处理剂等领域得了广泛应用，成为一种不可或缺的合成树脂材料。

PVB树脂具有优良的光学清晰度和耐候性，能在较大的温度范围内保持不变形；具有与柔顺性相结合的坚挺性和优异的抗冲击性能；与各种玻璃的表面有极好的粘合效率。因而，将高分子量的PVB树脂加入30～40%增塑剂后，挤压成薄膜，可作为安全玻璃的夹层材料，这是PVB最主要的用途。目前，世界上80%以上的PVB树脂用于安全玻璃的夹层材料。安全玻璃是PVB胶片与两层或数层玻璃在高温高压条件下，牢固的结合在一起而制成的复合玻璃。当受到外来物体撞击时，只在撞击点形成不规则的成辐射状裂纹，玻璃碎片仍牢固地粘在中间膜上不飞散、脱落，而且在一定时间内不影响视线的情况下，可以继续使用，安全性能好，加入不同助剂后，还可控制光线强度、能量和声音传递，因此广泛用于汽车、飞机、建筑门窗、特殊防护玻璃、航海等方面。采用特殊配方生产的PVB薄膜在航天、军事和高新技术工业等领域也有广泛的应用，国外还用它与其他材料如铜板等复合做成各类复合材料，应用于更加广泛的领域中。

目前，国内聚乙烯醇缩丁醛PVB树脂是以聚乙烯醇水溶液、正丁醛、盐酸、抗氧剂为原料，经缩醛化反应制备而成，合成工艺流程如下：1)将PVA加入到带有搅拌器、回流冷凝管和恒温仪的2000ml三口烧瓶中，加入去离子水，加热升温至PVA溶解，温度不超过90℃；2)数分钟后，将体系温度降至50-60℃，加入盐酸；3)温度降到10-20℃，加入正丁醛，相变后，升温到45-55℃，恒温2-4h；4)将析出的沉淀物料用去离子水洗2次后，加入已制备好的碱溶液，进行中和1小时；5)把中和过的溶液过滤，再用去离子水冲洗1次，离心脱水后，用干燥箱烘干，即可制得PVB树脂粉。该方法的缺点在于，用盐酸作催化剂，相变反应剧烈导致难以控制，制备的PVB树脂粉粒径不均匀、缩醛度不高，原材料消耗大，而且容易造成环境污染，对设备腐蚀大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用有机酸替代无机酸作为酸催化剂的制备聚乙烯醇缩丁醛的方法。通过大量实验证明，用固体有机酸作为催化剂，所制得PVB树脂粒径均匀、缩醛度高、酸值低、质量稳定。同时，固体有机酸对设备腐蚀小、对环境污染小，生产过程中更易操作、使用更加方便。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种聚乙烯醇缩丁醛树脂的制备方法，所述方法采用二步沉淀法，固体有机酸作为催化剂，制备得到聚乙烯醇缩丁醛树脂。

二步沉淀法即：PVA作为初始原料，在适当的酸催化剂存在下，PVA溶液加醛反应以制备聚乙烯醇缩丁醛。以水为溶剂，PVA水溶液与醛反应，当缩醛化达到一定程度后，PVB沉淀析出，反应由均相变为非均相。

优选地，所述方法包括如下步骤：

（1）将PVA溶解至水中，得到PVA的水溶液；

（2）向PVA水溶液中加入固体有机酸；

（3）向步骤（2）得到的PVA水溶液中加入正丁醛，反应；

（4）将反应析出的沉淀物水洗，碱溶液浸泡中和，然后过滤；

（5）将步骤（4）过滤得到的沉淀物水洗，干燥，得到聚乙烯醇缩丁醛树脂。

优选地，所述固体有机酸为对甲基苯磺酸。采用固体有机酸作为催化剂，较采用无机酸如盐酸为催化剂制备得到的PVB树脂粒径均匀、缩醛度高、酸值低、质量稳定。同时，固体有机酸对设备腐蚀小、对环境污染小，生产过程中更易操作，使用更加方便。