聚乙烯醇缩丁醛的生产及应用前景.docxVIP

聚 乙 烯 醇 缩 丁 醛 的 生 产 及 应 用 前 景北京 晓铭摘要： 介绍了聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB 树脂）的理化性质、制备方法及其进展，并概述了其在安全玻璃夹层材料、特种涂料、黏合剂、陶瓷印花纸以及铝箔纸等方面的广泛用途。关键词： 聚乙烯醇缩丁醛 PVB 树脂 聚乙烯醇生产 应用前景聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral，简称 PVB）是由聚醋酸乙烯酯（PVAC）或者聚乙烯醇（PVA）与 丁醛在强酸催化作用下反应得到的缩合产物。PVB 分子含有较长支链，具有良好的柔顺性，优良的透明 度，极强的黏合力，很好的耐光、耐热、耐寒、耐水性、 成膜性、溶解性、混溶性，高抗张强度和耐冲击性能 等。它含有的官能团可以进行乙酰基的皂化反应，与 玻璃、金属（尤其是铝）等材料有很高的黏接力。因 此，在制造夹层安全玻璃、涂料、黏合剂、陶瓷薄膜花 纸、真空铝箔纸、电器材料、玻璃钢制品、织物处理剂 以及工程塑料等领域具有广泛的应用，是一种开发 利用前景广阔的合成树脂材料材料。苯类、酮类等多种有机溶剂；可与如邻苯二甲酸酯类、磷酸脂类、脂肪酸脂类等多种增塑剂相混溶；还 与如酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、 硝化纤维素、天然树脂等多种树脂有很好的配伍性 和相容性，通过适当比例的混合，可以改善和提高这 些树脂的物理、化学性能以及降低产品的成本。PVB 树脂的物理化学性质如溶解性、相溶性、 溶液黏度、力学性能以及同其它树脂的反应能力等， 均与其所含的丁醛基、乙酰氧基和羟基三个基团组 成有关。随着原料、生产工艺等的不同，三者的比值 及其分布也不一样，导致产品在性能有较大的差异。 羟基值增加，水溶性增加；乙酰氧基值增加则耐水性 增大；丁醛基值增加则可溶性、相溶性、耐水性都增 加。虽然 PVB 树脂是热塑性，但由于分子含有仲羟 基，它仍可与其它热固性树脂，如酚醛、脲醛、蜜胺、 环氧等树脂以及二异氰酸酯等产生架桥反应以提升 产品的耐化学药品性及涂膜硬度等性能，并且赋予 涂膜相当良好的撕裂强度、耐磨强度、弹性、可挠性、 光泽等特性，对玻璃、金属、陶瓷、塑料、皮革及木材 等皆有很强的粘接性能。聚乙烯醇缩丁醛依其组成不同，物理性质和化 学性质不同，且随聚合度的变化，机械性质和溶液性 质有所改变。当缩醛度相同时，PVB 树脂的性质与 制备方法密切相关，采用不同的工艺，利用不同的 PVA 可生产一系列不同性质的 PVB 树脂，树脂的密 度、颗粒结构、溶剂和增塑剂的吸收比率，甚至透明 度都能通过调节工艺条件加以控制。此外，各官能基 在链中的分布特性（均匀度的大小，它既决定于原化 合物，也决定于缩醛的制备方法）及其物理多相性， 也都有一定的作用。一、PVB 树脂的理化性质[1-2]PVB 树脂外观为白色或微黄色固体颗粒或粉 末，无毒、无嗅、无腐蚀性。粒径 40～200μm，具有流 动性，密度为 1.107～1.110g/cm3。属于热塑性材料， 20℃的折光系数为 1.48，软化温度为 60～75℃，玻 璃化温度为 70～78℃，成型温度为 120～170℃，比 热容为 1.6672～2.0934J（/ g·℃）。PVB 树脂具有一定的化学稳定性，但在酸性或 碱性 （尤其是酸性） 介质中能发生分解；加热到 100℃以后发生热分解，在 200℃~240℃时几乎分解 完全；可以进行乙醛皂化反应、羟基的脂化反应、醛 基与羟胺的反应。在稀酸中可发生水解脱醛作用，这 时能发生分子间的交联，在链上形成少量的双键，同 时醋酸脂基也会进一步水解。在浓酸中加热形成透 明溶液，同时分解出醛。在 1%以下的稀碱中共同加 热可中和其中的游离酸，提高树脂的热稳定性。在稍 浓（3%，质量分数，下同）的碱中共沸会使醋酸脂基 进一步水解，但缩醛度变化不大。在缩醛化过程中， 少量盐的存在起催化剂的作用，过多则有害。PVB 树脂不溶于水和油类，可溶于醇类、酯类、二、PVB 树脂生产技术及进展1 生产技术专家论坛- 26 -乙醛醋酸化工2014 年第 8 期根据所用初始原料的不同，目前 PVB 树脂的工业化生产方法可以分为两大类，即使用聚醋酸乙烯 酯（PVAC）及一般乙烯酯聚合物为原料的一步法和 使用聚乙烯醇（PVA）为原料的二步法[2-3]。1.1 一步法聚醋酸乙烯酯的水解和生成 PVB 的缩醛反应 同步进行的一种生产工艺。加速水解的催化剂同样 也能促进缩醛反应。反应可以在亲水性溶液中进行 也可以在憎水性溶液中进行。从反应后期溶液的相 态考虑，又可分为溶解法和沉淀法两种工艺。（1）一步溶解法 醋酸乙烯经过本体聚合形成聚醋酸乙烯的甲醇溶液，加盐酸进行醇解。醇解生成的 PVA 悬浮于乙 醇和醋酸乙酯的混合溶剂中，并加入丁醛和盐酸进 行缩醛反应。在回流温度下，反应 8～10h，随着反应