一种隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片及其制备方法与流程

本发明涉及功能性复合材料技术领域，特别涉及一种隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片及其制备方法。

背景技术：

聚乙烯醇缩丁醛(以下简称为pvb)是聚乙烯醇和丁醛的缩合产物。1935年美国引入pvb胶片夹层玻璃，并于1938年通过法律规定，要求使用pvb作为各类机动车辆风挡玻璃的基材。目前，pvb在国内的主要应用领域即是作为中间膜应用于夹层玻璃中。pvb胶片是由聚乙烯醇缩丁醛树脂经增塑剂塑化挤压成型的一种高分子材料，pvb胶片的外观为无杂质的半透明薄膜，表面平整且具有一定的粗糙度并有良好的柔软性，具有耐寒、耐热、耐湿、机械强度高等特点，且对无机玻璃有较好的粘结力。经过了70余年的研究与实验，pvb仍然是当前世界上制造夹层玻璃、安全玻璃的最佳粘合材料，当夹层玻璃受到冲击破碎时，玻璃碎片仍然能黏附在pvb胶片上，不会四处飞溅对人体造成威胁。

噪声被人们称为城市中的“无形暴力”。我国于1996年制定的《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中把超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象称为环境噪声污染。现代城市中的噪声主要来源于交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和生活噪声。噪声的危害程度主要取决于噪声强度的大小、频率的高低和接触时间的长短。一般认为强度越大、频率越高、接触时间越长则危害越大。长期接触噪声会严重影响人的身心健康，因此噪声污染的防治与控制备受人们关注。pvb虽然是一种在建筑与汽车行业被广泛使用的夹层结构，但是其隔音性能并不理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的在于提供一种隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片及其制备方法，本发明提供的隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片隔音效果好。

本发明提供了一种隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片，由包括以下质量百分含量的原料制备得到：

四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料5～10％；

酯类增塑剂30～40％；

有机溶剂55～65％；

所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料由包括以下质量百分含量的原料制备得到：

优选地，所述酯类增塑剂包括三甘醇二异辛酸酯、四甘醇二异辛酸酯或三甘醇二正庚酸酯。

优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇或乙酸乙酯。

优选地，所述交联剂包括2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷或二叔丁基过氧化物。

优选地，，所述酯类抗氧剂包括四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯。

本发明还提供了上述隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片的制备方法，包括以下步骤：

将四针状氧化锌晶须、聚乙烯醇缩丁醛、交联剂和抗氧剂第一混合，得到四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料；

将所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料、有机溶剂和酯类增塑剂第二混合后依次成型和干燥，得到隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片。

优选地，所述第二混合为搅拌混合，所述搅拌混合的温度为75～80℃，搅拌混合的转速为200～300r/min。

优选地，所述干燥的温度为40～50℃。

有益技术效果：本发明提供了一种隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片，由包括以下质量百分含量的原料制备得到：四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料5～10％；酯类增塑剂30～40％；有机溶剂55～65％；所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料组成及质量百分含量为：四针状氧化锌晶须3.8～9％；聚乙烯醇缩丁醛89.8～95％；交联剂1～1.1％；酯类抗氧0.1～0.2％。本发明提供的隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片使用四针状氧化锌晶须作为隔音助剂，四针状氧化锌晶须是一种高密度材料，比重达到5.8，可以吸收声波震动转化为热能，使材料具有吸声功能，达到隔音效果，是理想的隔音材料。实施例实验数据表明，本发明提供的隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片制得的夹层玻璃较普通聚乙烯醇缩丁醛胶片制成的夹层玻璃的隔音效果提升了一倍以上。

附图说明

图1为实施例1～4和对比例1中得到的胶片的tanδ～f曲线；

图2为实施例1～4和对比例1中得到的胶片的隔音量示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片，由包括以下质量百分含量的原料制备得到：

四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料5～10％；

酯类增塑剂30～40％；

有机溶剂55～65％；

所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料由包括以下质量百分含量的原料制备得到：

以质量百分含量计，本发明所述隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片的原料包括5～10％的四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料，优选为6～8％。在本发明中，所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料由包括以下质量百分含量的原料制备得到：

以质量百分含量计，本发明制备所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料包括四针状氧化锌晶须3.8～9％，优选为5～7％。在本发明中，所述四针状氧化锌晶须作为隔音助剂。四针状氧化锌晶须是一种高密度材料，比重达到5.8，可以吸收声波震动转化为热能，使材料具有吸声功能，达到隔音效果，是理想的隔音材料。

以质量百分含量计，本发明制备所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料包括聚乙烯醇缩丁醛89.8～95％，优选为90～93％。

以质量百分含量计，本发明制备所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料包括交联剂1～1.1％。在本发明中，所述交联剂优选包括2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷或二叔丁基过氧化物。

以质量百分含量计，本发明制备所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料包括酯类抗氧剂0.1～0.2％。在本发明中，所述酯类抗氧剂优选包括四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯。

以质量百分含量计，本发明制备所述隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片的原料包括酯类增塑剂30～40％，优选为35～38％。在本发明中，所述酯类增塑剂优选包括三甘醇二异辛酸酯、四甘醇二异辛酸酯或三甘醇二正庚酸酯。

以质量百分含量计，本发明所述隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片的原料包括有机溶剂55～65％，优选为60～63％。在本发明中，所述有机溶剂优选包括甲醇、乙醇或乙酸乙酯。

本发明还提供了上述隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片的制备方法，包括以下步骤：

将四针状氧化锌晶须、聚乙烯醇缩丁醛、交联剂和抗氧剂第一混合，得到四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料；

将所述四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料、有机溶剂和酯类增塑剂第二混合后依次成型和干燥，得到隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片。

本发明将四针状氧化锌晶须、聚乙烯醇缩丁醛、交联剂和抗氧剂第一混合，得到四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料。本发明对所述第一混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术任意熟知的混合方法即可。本发明先将四针状氧化锌晶须、聚乙烯醇缩丁醛、交联剂和抗氧剂进行第一混合使针状氧化锌晶须在聚乙烯醇缩丁醛中良好地分散。

得到四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料后，本发明将得到的四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料、有机溶剂和酯类增塑剂第二混合后依次成型和干燥，得到隔音聚乙烯醇缩丁醛胶片。

在本发明中，所述第二混合优选为搅拌混合。在本发明中，所述搅拌混合的温度优选为75～80℃，更优选为78℃；所述搅拌混合的速率优选为200～300r/min，更优选为220～280r/min，最优选为250～260r/min；所述搅拌混合的时间优选为30～60min，更优选为45～60min。

本发明对成型的方法没有特殊限定，选用本领域技术任意熟知的成型方法即可。本发明优选第二混合后的混合液静置至无气泡出现后，注入模具中成型。在本发明中，所述成型的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃，成型的时间优选为2～5h，更优选为3～4h。

在本发明中，所述干燥的温度为优选为40～50℃，更优选为45℃，所述干燥的时间优选为3～5h，更优选为4～5h。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

(1)四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料及其质量百分含量如下：

四针状氧化锌晶须(t-znow)3.8％；

聚乙烯醇缩丁醛(pvb)95％；

2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)1％；

四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.2％。

将上述质量百分含量的原料混合，得到氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料，简称t-znow/pvb复合材料。

(2)隔音pvb胶片的原料及其质量百分含量如下：

步骤(1)得到的t-znow/pvb复合材料5％；

三甘醇二异辛酸酯55％；

无水乙醇40％。

按照上述质量百分含量的原料，将t-znow/pvb复合材料溶解于无水乙醇中，加入三甘醇二异辛酸酯并在75℃水浴中强烈搅拌三十分钟，搅拌机转速为200转每分钟。将混合物均匀分散并置于烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入pet模具中，在50℃烘箱中烘干，获得t-znow/pvb复合材料薄膜，即隔音pvb胶片。

实施例2

(1)四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料及其质量百分含量如下：

四针状氧化锌晶须(t-znow)5.6％；

聚乙烯醇缩丁醛(pvb)93.2％；

2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷1％；

四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.2％。

将上述质量百分含量的原料混合，得到t-znow/pvb复合材料。

(2)隔音pvb胶片的原料及其质量百分含量如下：

步骤(1)中得到的t-znow/pvb复合材料5％；

无水乙醇55％；

甘醇二异辛酸酯40％。

按照上述质量百分含量的原料，将t-znow/pvb材料溶解于无水乙醇中，加入三甘醇二异辛酸酯并在75℃水浴中强烈搅拌三十分钟，搅拌机转速为200转每分钟。将混合物均匀分散并置于烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入pet模具中，在50℃烘箱中烘干，获得t-znow/pvb复合材料薄膜，即高性能隔音pvb胶片。

实施例3

(1)四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料及其质量百分含量如下：

四针状氧化锌晶须(t-znow)7.3％；

聚乙烯醇缩丁醛(pvb)91.5％；

2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷1％；

四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.2％。

将上述质量百分含量的原料混合，得到t-znow/pvb复合材料。

(2)隔音pvb胶片的原料及其质量百分含量如下：

步骤(1)中得到的t-znow/pvb复合材料5％；

无水乙醇55％；

三甘醇二异辛酸酯40％。

按照上述质量百分含量的原料，将t-znow/pvb材料溶解于无水乙醇中，加入三甘醇二异辛酸酯并在75℃水浴中强烈搅拌三十分钟，搅拌机转速为200转每分钟。将混合物均匀分散并置于烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入pet模具中，在50℃烘箱中烘干，获得t-znow/pvb复合材料薄膜，即高性能隔音pvb胶片。

实施例4

(1)四针状氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料的原料及其质量百分含量如下：

四针状氧化锌晶须(t-znow)9.0％；

聚乙烯醇缩丁醛(pvb)89.8％；

2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷1％；

四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.2％。

将上述质量百分含量的原料混合，得到t-znow/pvb复合材料。

(2)隔音pvb胶片的原料及其质量百分含量如下：

步骤(1)中得到的t-znow/pvb复合材料5％

无水乙醇55％；

三甘醇二异辛酸酯40％。

按照上述质量百分含量的原料，将t-znow/pvb材料溶解于无水乙醇中，加入三甘醇二异辛酸酯并在75℃水浴中强烈搅拌三十分钟，搅拌机转速为200转每分钟。将混合物均匀分散并置于烘箱中烘干，直至无气泡出现，然后立即倒入pet模具中，在50℃烘箱中获得t-znow/pvb复合材料薄膜，即隔音pvb胶片。

对比例1

普通pvb胶片的原料和质量百分含量如下：

聚乙烯醇缩丁醛(pvb)5％；

无水乙醇55％；

三甘醇二异辛酸酯40％。

按照上述质量百分含量的原料，将pvb溶解于无水乙醇中，加入三甘醇二异辛酸酯并在75℃水浴中强烈搅拌三十分钟，搅拌机转速为200转每分钟。将混合物均匀分散并置于烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入pet模具中，在50℃烘箱中烘干，获得普通pvb胶片。

将实施例1～4及对比例中得到的不同t-znow含量的pvb胶片通过动态力学分析仪分别测试各胶片在5℃、15℃、30℃、35℃、60℃下0～200hz频率谱，根据时温等效原理以及wlf方程，转化成30℃下0～4000hz的频率谱，得到人听觉敏感范围内的tanδ～f曲线，如图1所示，s-0为对比例1，l-1、l-2、l-3和l-4分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4。通过计算高性能隔音pvb胶片tanδ～f曲线的面积得到隔音量如图2所示，隔音量分别为8.9db、10.2db、12.1db、13.9db、18.7db。由图2可知，随着氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料中t-znow含量的增加，隔音效果逐渐增强，当氧化锌晶须/聚乙烯醇缩丁醛复合材料中t-znow含量为9％时，其隔音效果为普通普通pvb胶片的两倍以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。