[发明专利]一种高强度聚乙烯醇缩丁醛树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度聚乙烯醇缩丁醛树脂的制备方法。该方法以数均分子量105600的聚乙烯醇和正丁醛为原料，采用低共熔溶剂（TMBAC‑PTSA）为催化剂，依次经低温反应、高温老化反应、水洗和干燥等工艺步骤，制备得到聚乙烯醇缩丁醛产品。本发明所用的低共熔溶剂催化剂与传统质子酸催化剂相比，具有催化性能优良、对设备腐蚀性小，可回收重复利用等优点，符合绿色环保的理念。所得产品均匀颗粒，缩醛度较高，其力学性能和粘接性能及光学性能优异，可用于制备汽车玻璃或建筑玻璃的中间膜。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于玻璃中间膜具有高强度的聚乙烯醇缩丁醛树脂的制备方法。

背景技术

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）是一种在酸催化剂条件下，由聚乙烯醇和正丁醛缩合形成的树脂。PVB树脂由于其高附着力，隔音，紫外线保护和优异的机械性能，已在汽车、建筑、航空航天和光伏电池领域中被广泛使用。其中，分子量在4~10万的PVB树脂可被用做太阳能电池封装材料，而分子量大于17万的PVB树脂被广泛用于玻璃（汽车夹层玻璃和建筑玻璃幕墙）中间膜，其与增塑剂和抗氧剂等添加剂熔融共混、挤出或流延成透明薄片，再用玻璃进行压制，可得2层或5层安全透明玻璃。

PVB胶膜是由PVB树脂（约 70%）加上增塑剂（约30%）和其他助剂后挤压成PVB中间膜。汽车安全玻璃用PVB胶膜得益于其高透明性、良好的柔软性、低温抗冲击性和对无机玻璃的优异粘结力。安全玻璃在受到外界强烈冲击时，PVB膜片能够吸收冲击能，使其不易破碎或者破碎后碎片不易大面积脱落。因此，开发高透明、抗冲击、合成工艺简单、价格低廉的PVB树脂至关重要。

现如今，传统的PVB生产工艺通常以盐酸为催化剂，存在两方面的问题，一是无机酸催化活性较高，导致缩合反应剧烈，造成产品不均匀、缩醛度低。二是无机酸会产生大量酸性废水，造成较大的环境压力并且盐酸很难再次回收利用。

2016年Qin等(Chinese Chemical Letters, 2016, 27(1): 145-148)使用离子液体（IL）催化剂成功合成了聚乙烯醇缩丁醛聚合物。结果表明，与商用PVB相比，使用[HMIM]⁺HSO₄^-IL催化剂获得的PVB具有更大的分子量，更高的粘度和更高的缩醛化度。

但随着研究的深入，人们逐渐发现离子液体的制备常需要用到大量有毒、可挥发的原料，并会产生副产物，且生物兼容性差，因而离子液体的绿色性开始受到了一定程度的质疑。近年来，一种叫做低共熔溶剂（DES）新型绿色溶剂逐渐走入研究者的视野，相关研究报道逐年增加。低共熔溶剂是一种由2~3种固体组成的混合物，这些固体成分在混合过程中通过分子间的氢键作用，使得所形成的混合物的熔点比各固体组分的熔点都低得多，从而在室温或稍高的温度下呈现稳定液体状态。相比于离子液体，低共熔溶剂易制备、绿色低毒、高溶解性、可生物降解等优点，不仅可以作为一种价格适中、环境友好的溶剂，而且还可以作为可循环利用的有机催化剂。尽管DES研究的历史并不长，但已经在很多领域展现出较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有工艺的不足，提出一种汽车夹层玻璃用聚乙烯醇缩丁醛的制备方法，以低共熔溶剂催化剂，该催化剂操作简单，对环境污染小，并且可重复使用，在一定反应工艺条件下能获得不错的反应效果。

本发明的方法包括如下步骤：

（1）按1:1的摩尔比分别称取适量苄基三甲基氯化铵和对甲苯磺酸一水合物，将两者分别在60℃下真空干燥1h后加入封口瓶中加热至60~70℃，然后搅拌至澄清透明液体，所得产品即为低共熔溶剂催化剂TMBAC-PTSA，将TMBAC- PTSA催化剂密封并放入硅胶干燥箱中备用;

（2）按比例依次称取一定量的数均分子量为105600的聚乙烯醇和去离子水，加入到三口烧瓶中，搅拌加热至85~90℃，待其溶解后,再加入TMBAC- PTSA催化剂并搅拌0.5h;