專(zhuān)利名稱(chēng)：離子型聚乙烯醇縮丁醛乳液合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇縮丁醛乳液合成方法，特別是離子型聚乙烯醇縮丁 醛乳液合成方法，屬于高分子化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂是由聚乙烯醇與丁醛在酸性條件下縮合制得的白色無(wú) 定型粉末，其分子結(jié)構(gòu)決定了其具有較高拉伸強(qiáng)度、抗沖擊性能、透明度和彈性 等綜合性能，廣泛應(yīng)用于安全玻璃夾層材料、特種涂料、粘合劑、鋁箔紙、油墨 和織物處理劑等方面。聚乙烯醇縮丁醛的物理化學(xué)性質(zhì)由分子中的丁醛基、乙酰 氧基和羥基共同決定。輕基值增加水溶性增加，乙酰氧基值增加則耐水性增大， 丁醛值增加則可溶性、相溶性和耐水性都增加。
通常情況下聚乙烯醇縮丁醛產(chǎn)品不溶于水，可溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑。由于分 子中有仲羥基，它可與熱固性樹(shù)脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，常在熱固性樹(shù)脂仲加入少量聚 乙烯醇縮丁醛改善其脆性和粘接性。
聚乙烯醇縮丁醛隨著縮醛度增加產(chǎn)物水溶性降低，沉淀出的樹(shù)脂溶于醇類(lèi)溶 劑可用作成膜材料。中國(guó)專(zhuān)利CN1 358495公開(kāi)了一種成膜噴霧劑，中國(guó)專(zhuān)利 CN1931132公開(kāi)了一種外用藥物噴霧成膜劑，中國(guó)專(zhuān)利CN1478835公開(kāi)一種新型 清漆及制作方法，均以聚乙烯醇縮丁醛為成膜組分和用乙醇作溶劑。
聚乙雄醇縮丁醛用有機(jī)溶劑存在成本高和環(huán)保方面問(wèn)題。目前涂料、粘合劑 和油墨正在向水性化方向發(fā)展，市場(chǎng)需要聚乙烯醇縮丁醛乳液。聚乙烯醇縮丁醛 乳液是在乳化劑存在下，將聚乙烯醇縮丁醛均勻分散在水中形成的，在乳液制備 過(guò)程中加入增塑劑可改善聚乙烯醇纟fe 丁醛膜性能。 ' ■英國(guó)專(zhuān)利GB.611904公開(kāi)了以陰離子表面活性劑為乳化劑的聚乙烯醇縮丁醛 乳液，美國(guó)專(zhuān)利US5525669公開(kāi)了在非離子表面活性劑存在下合成具有高透明 度、可塑化的聚乙烯醇縮丁醛乳液方法。這些方法制備乳液過(guò)程復(fù)雜，乳液成膜 后附著力不高，需要開(kāi)發(fā)高附著力聚乙烯醇縮丁醛乳液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)化學(xué)改性在聚乙烯醇縮丁醛分子中引入部分羧基，引入的羧基增加了聚合物水溶性和乳化性能，同時(shí)分子中羧基和另 一分子中羥基相互 作用使聚合物分子間交聯(lián)增大分子量。由于分子間交聯(lián)的存在，可以提高聚乙烯 醇縮丁醛分子膜附著力和膜強(qiáng)度。
本發(fā)明制備聚乙烯醇縮丁醛原料聚乙烯醇是巿售工業(yè)品(PVA1799 ),水解度 99%, 丁醛是化學(xué)純?cè)噭?，催化劑為試劑?jí)鹽酸?；瘜W(xué)改性引入羧基時(shí)采用工業(yè) 乙醛酸為原料，乙醛酸的醛基與聚合物分子中羥基縮合引入離子型羧基。
首先向聚乙蜂醇水溶液中加入丁醛，在酸催化下低溫合成聚乙烯醇縮丁醛， 隨著縮合反應(yīng)進(jìn)行和縮合度增大，聚乙烯醇縮丁醛有沉淀的傾向。向溶液中加入 一定量乙醛酸進(jìn)行改性以增大聚合物親水性，反應(yīng)完成后具有部分羧基的聚乙烯 醇縮丁醛從溶液中沉淀出來(lái)，可作為高附著力涂料成膜組分。
離子型聚乙烯醇縮丁醛分子中羥基、丁基和羧基比例1: 1-3: 0.2-0.8，最 好為1: 2: 0.5,原料聚乙烯醇縮醛度約70%。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種聚乙烯醇縮丁醛乳液的合成工藝。合成工藝 中先將乳化劑、增塑劑、聚乙烯醇縮丁搭和有機(jī)溶劑加熱形成混合物，然后將該 混'合物高速剪'切，剪切時(shí)向混合物中加水形成離子型聚乙烯醇縮丁醛乳液。
乳液制備時(shí)用烷基磺酸鹽、十二烷基磺酸等陰離子表面活性劑，脂肪醇醚、 烷基酚醚等非離子表面活性劑均能滿(mǎn)足乳化需要。本發(fā)明選用陰離子表面活性劑 和非離子表面活性劑混合乳化劑，最好用十二烷基磺酸和OP-l 0等量的乳化劑。 通常加入乳化劑0. 5%-3%可形成穩(wěn)定乳液，最好加入1. 5%。
本發(fā)明選用的增塑劑是環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物，最好是歡酚A二甘油酯，它們可以 和聚乙烯醇縮丁醛分子中羥基交聯(lián)改善膜性能。
本發(fā)明選用的有沖幾溶劑是脂肪醇、酮和'酯，例如乙醇、丙醇、丁醇、丁酮和-乙酸乙酯等，最好是丁醇。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的是采用以下方式實(shí)現(xiàn)的，下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明 實(shí)施例1 .
在裝有攪拌器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四口瓶中加入360ml去離子水和 34g聚乙烯醇，用電熱套加熱到85'C,使聚乙烯醇全部溶解。降溫到5(TC后在 錄拌下加入丁醛16. 2g,進(jìn)一步降溫到15。C后加入鹽酸調(diào)節(jié)PH1-3,保溫反應(yīng)2h,在4h內(nèi)逐步升溫到8(TC使丁醛反應(yīng)完全。再加入40%乙醛酸溶液10. 2g,在85 。C下繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh,反應(yīng)體系逐漸變稠，聚乙烯醇縮丁醛沉淀析出，過(guò)濾、 洗滌、50。C干燥得離子型聚乙烯醇縮丁醛產(chǎn)品50. 2g。 ' 實(shí)施例2
在裝有攪拌器,、冷凝器、溫度計(jì)的500ml四口瓶中，分別加入3 g 1十二烷 基^f黃酸和0P-10混合物，30 g雙酚A二甘油酯增塑劑和7 g正丁醇，30 g離子 型聚乙蜂醇縮丁醛，在攪拌下用電熱套加熱到120 。C使樹(shù)脂全部溶解。然后冷 卻到90。C,加入18 g去離子水高速攪拌乳化。進(jìn)一步冷卻到40°C ,高速剪切 lh,再加入30 g去離子水調(diào)整乳液固含量至50%，得到離子型聚乙烯醇縮丁醛 乳液。
權(quán)利要求
1. 一種離子型聚乙烯醇縮丁醛乳液制備方法，工藝過(guò)程包括以下步驟(a)聚乙烯醇與丁醛和乙醛酸在酸性條件下合成含羧基的離子型聚乙烯醇縮丁醛；(b)將乳化劑、增塑劑、聚乙烯醇縮丁醛和有機(jī)溶劑加熱形成混合物；(c)將該混合物進(jìn)行剪切，剪切時(shí)向混合物中加水形成離子型聚乙烯醇縮丁醛乳液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于乳液中聚乙烯醇的輕基縮合度約70%, 分子中羥基、丁基和羧基比例l: 1-3: 0.2-0.8，最好為1: 2: 0.5
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選用的乳化劑是陰離子表面活性劑 和非離子表面活性劑組合，最好是十二烷基磺酸和OP-10等量混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選用的增塑劑是環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物， 最好是雙酚A二甘油酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選用的有機(jī)溶劑是脂肪醇，最好是 丁醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子型聚乙烯醇縮丁醛乳液制備方法，工藝過(guò)程包括以下步驟(a)聚乙烯醇與丁醛和乙醛酸在酸性條件下合成含羧基的離子型聚乙烯醇縮丁醛；(b)將乳化劑、增塑劑、聚乙烯醇縮丁醛和有機(jī)溶劑加熱形成混合物；(c)向混合物中加水高速剪切形成離子型聚乙烯醇縮丁醛乳液。該乳液可作為涂料、粘合劑、油墨和織物處理劑的成膜組分。
文檔編號(hào)C08F8/00GK101445570SQ20081015445
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者寧 于, 張雨寧, 李建生 申請(qǐng)人:天津市職業(yè)大學(xué)