一种复合催化体系及使用该复合催化体系的pvb树脂生产方法
【专利摘要】一种复合催化体系及使用该复合催化体系的PVB树脂生产方法，属于高分子化学【技术领域】。其由乳化剂和相转移催化剂复配组合而成，所述的乳化剂和相转移催化剂的质量比为1～30:1～70，优选为乳化剂和相转移催化剂的质量比为1～8：1～30。本发明涉及的一种复合催化体系，可以在PVB树脂生产过程中，促进丁醛分散，有效降低PVA与丁醛进行缩合反应时的反应物粘度，促进PVB析出沉淀，提高PVB反应效率，提高反应均匀性，减少物料结块。采用本发明涉及的一种复合催化体系制备PVB树脂，丁醛分散更好，缩合反应时反应物粘度更低，反应更均匀，可有效减少物料结块，同时产品质量有所提高。
【专利说明】一种复合催化体系及使用该复合催化体系的PVB树脂生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子化学【技术领域】，具体涉及一种复合催化体系及使用该复合催化体系的PVB树脂生产方法。
【背景技术】
[0002]美国科学家发明了一种可以用于安全玻璃夹层的高分子材料—聚乙烯醇缩丁醛(PVB)0它具有其它材料无法替代的特性:将其夹在两层玻璃中间，可以赋予夹层玻璃良好的抗冲击性、抗穿透性，在受到外界冲击时可以通过PVB膜片的弹性形变来吸收冲击动能，而且破碎的玻璃可以继续粘在PVB膜片上，减少了对人员的伤害，提高了安全性；同时保持了良好的透光性。现在中高档汽车基本上100%使用PVB夹层玻璃做前风挡。PVB作为建筑安全玻璃的夹层材料在建筑市场也呈每年20%以上的速度递增，相应PVB膜片的加工原料聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB树脂)的需求也快速增长。
[0003]聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)是由聚乙烯醇(PVA)与丁醛在酸性条件下发生缩合反应的产物。聚乙烯醇缩丁醛树脂生产方法，现在使用最广泛的是沉淀法，是将聚乙烯醇溶解在水中，在酸性条件下与丁醛进行羟醛缩合反应，生成PVB沉淀，加碱中和，再经水洗和干燥得到成品PVB树脂，即溶解、缩合、中和、水洗干燥四个主要工序。由于丁醛在水中溶解度很小，加入水中的丁醛呈液滴状，反应体系呈现液液两相，PVA与丁醛的缩合反应在两相界面上进行，反应效率低，反应不均匀，产品粒径受丁醛分散程度影响很大，容易出现结块料。反应产生的PVB树脂也不溶于水，会以沉淀形式析出，反应体系呈固液两相，PVB反应过程是非均相反应。且PVB沉淀析出前，反应物粘度非常大，甚至出现包轴现象，此时加入的丁醛无法得到有效分散，将在局部发生羟醛缩合反应，导致反应不均、物料结块、在反应器壁和搅拌器上大量团聚，影响PVB产品收率和产品质量的均匀性和稳定性。现在有的生产方法会加入乳化剂或表面活性剂等添加剂，促进丁醛分散，也有相关专利公开，例如欧洲专利0130872公开了使用十六烷基磺基琥珀酸钠为乳化剂，中国专利CN1147524A公开了十六烷基磺基琥珀酸钠与其他烷基磺基琥珀酸钠或辛基苯基聚氧乙烯醚的混合物作为乳化体系。这些专利各有其特点，但都注重乳化剂的乳化效果，而没有从实质上促进PVB生产过程中的液液两相或固液两相相界面间的反应，没有降低PVB反应过程中的物料粘度。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种复合催化体系及使用该复合催化体系的PVB树脂生产方法的技术方案。该复合催化体系的使用，可以改善PVB非均相反应状况，可以提高PVB缩合反应过程中的液液两相或固液两相相界面间的反应效率，降低缩合反应过程中的反应物粘度、促进PVB沉淀析出，而乳化剂与相转移催化剂的联合使用可以获得良好的 乳化效果，增加液液两相或固液两相相界面面积，同时通过想转移催化剂提高两相界面反应效率，乳化剂与相转移催化剂的联合使用较单独使用乳化剂，可以更好的提闻PVB反应效率，提闻反应均匀性，提闻广品质量，减少物料结块，提闻广品收率。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
所述的一种复合催化体系，其特征在于由乳化剂和相转移催化剂复配组合而成，所述的乳化剂和相转移催化剂的质量比为I~30:1~70，优选为乳化剂和相转移催化剂的质量比为I~8:1~30。
[0006]所述的一种复合催化体系，其特征在于所述的乳化剂为烷基苯基磺酸盐、烷基磺酸盐甘胆酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、苄基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺或它们的组合物，优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯醚、甘胆酸钠、二苄基联苯酚聚氧乙烯醚、羟基烷基磺酸钠或它们的组合物。
[0007]所述的一种复合催化体系，其特征在于所述的相转移催化剂为季铵盐、季膦盐、季铵碱、聚乙二醇，聚乙二醇醚、环糊精、冠醚、杯芳烃或它们组合物，优选为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、环糊精、18-冠-6醚或它们的组合物。
[0008]所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于包括:1)PVA溶解并加入复合催化体系；2)与丁醛的缩合反应；3)加碱中和；4)水洗干燥，得到粉末状PVB树脂成品O
[0009]所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤I) PVA溶解并加入复合催化体系具体为:将PVA溶解成质量浓度5%~15%的水溶液，加入无机酸调节PH小于2，加入复合催化体系搅拌均匀，降温至25°C以下备用，所述的PVA、无机酸、复合催化体系的质量比为100:1~50:1~30 ;优选为PVA、无机酸、复合催化体系的质量比为100:1 ~35:1 ~15。
[0010]所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤2)与丁醛的缩合反应具体为:将质量为PVA质量50%~70%的丁醛，在搅拌下，在20~90分钟内一次或多次缓慢加入至步骤I)得到的混合溶液中，再保持20~60分钟，随后在2~4小时内升温至50°C~80°C，在此温度保持I~3小时。
[0011]所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤3)加碱中和具体为:加入碱液中和步骤2)得到的反应物，调节pH值到5~6，保持30分钟。
[0012]所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤4)水洗干燥具体为:将步骤3) 得到的中和后的反应物用蒸馏水洗涤4~6次，再次加入碱液，调节pH值到8以上，保持30分钟，再用蒸馏水洗涤3~5次，将反应物离心脱水后干燥得到粉末状PVB树脂成品。
[0013]本发明涉及的一种复合催化体系，可以在PVB树脂生产过程中，促进丁醛分散，有效降低PVA与丁醛进行缩合反应时的反应物粘度，促进PVB析出沉淀，提高PVB反应效率，提高反应均匀性，减少物料结块。
[0014]实验表明，采用本发明涉及的一种复合催化体系制备PVB树脂，丁醛分散更好，缩合反应时反应物粘度更低，反应更均匀，可有效减少物料结块，同时产品质量有所提高，结果如表1所示:
【权利要求】
1.一种复合催化体系，其特征在于由乳化剂和相转移催化剂复配组合而成，所述的乳化剂和相转移催化剂的质量比为I~30:1~70，优选为乳化剂和相转移催化剂的质量比为I ~8:1 ~30。
2.如权利要求1所述的一种复合催化体系，其特征在于所述的乳化剂为烷基苯基磺酸盐、烷基磺酸盐甘胆酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、苄基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺或它们的组合物，优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯醚、甘胆酸钠、二苄基联苯酚聚氧乙烯醚、羟基烷基磺酸钠或它们的组合物。
3.如权利要求1所述的一种 复合催化体系，其特征在于所述的相转移催化剂为季铵盐、季膦盐、季铵碱、聚乙二醇，聚乙二醇醚、环糊精、冠醚、杯芳烃或它们组合物，优选为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、环糊精、18-冠-6醚或它们的组合物。
4.使用权利要求1或2或3所述的复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于包括:1) PVA溶解并加入复合催化体系；2)与丁醛的缩合反应；3)加碱中和；4)水洗干燥，得到粉末状PVB树脂成品。
5.如权利要求4所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤1)PVA溶解并加入复合催化体系具体为:将PVA溶解成质量浓度5%~15%的水溶液，加入无机酸调节PH小于2，加入复合催化体系搅拌均匀，降温至25°C以下备用，所述的PVA、无机酸、复合催化体系的质量比为100:1~50:1~30 ;优选为PVA、无机酸、复合催化体系的质量比为100:1~35:1~15。
6.如权利要求4所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤2)与丁醛的缩合反应具体为:将质量为PVA质量50%~70%的丁醒，在搅拌下，在20~90分钟内一次或多次缓慢加入至步骤I)得到的混合溶液中，再保持20~60分钟，随后在2~4小时内升温至50°C~80°C，在此温度保持I~3小时。
7.如权利要求4所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤3)加碱中和具体为:加入碱液中和步骤2)得到的反应物，调节pH值到5~6，保持30分钟。
8.如权利要求4所述的使用复合催化体系的PVB树脂生产方法，其特征在于所述的步骤4)水洗干燥具体为:将步骤3)得到的中和后的反应物用蒸馏水洗涤4~6次，再次加入碱液，调节PH值到8以上，保持30分钟，再用蒸馏水洗涤3~5次，将反应物离心脱水后干燥得到粉末状PVB树脂成品。
【文档编号】C08F16/06GK103965382SQ201410141902
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】贺炜, 盛学强, 徐寅, 莫国军 申请人:浙江杭州鑫富药业股份有限公司