PVB安全玻璃膜的生產(chǎn)工藝處理

1、PVB安全玻璃膜的生產(chǎn)工藝目錄TOC o 1-5 h z1PVB簡介31.1結構式4 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.2性質應用4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.3PVB制備原理5 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2PVB生產(chǎn)工藝6 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1一步法6 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1.1一步溶解法6

2、 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.1.2一步沉淀法6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.2兩步法7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2.1兩步溶解法7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.2.2兩步沉淀法7 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2.3實地考察生產(chǎn)工藝9 HYPERLINK l bookmark22 o Current

3、Document 3PVB生產(chǎn)設備9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.1錐混機9 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.2單螺桿擠出機10 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.3換網(wǎng)器11 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.4熔體泵12 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.5各部分關系13 HYPERLINK l bookmark34

4、 o Current Document 4.PVB中間膜助劑介紹14 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 4.1增塑劑14 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 4.2其它助劑15 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 5.產(chǎn)品性能測試與質量要求155.1性能測試155.1.1拉伸強度15 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 5.1.2熔融指數(shù)16 HYPERLINK l bookmark44 o Curre

5、nt Document 5.1.3透光率16 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 5.2質量要求16 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 6.環(huán)境處理18 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 6.1廢水處理18 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 6.2邊角廢料處理19 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 參考文獻19PVB1.1結構式|一廣1|CHr2th

6、2OHOOCH0H3CC=DC3H7圖1.1PVB的結構圖1.2性質應用PVB中間膜是半透明的薄膜，由聚乙烯醇縮丁醛樹脂經(jīng)增塑劑塑化擠壓成型的一種高分子材料。夕卜觀為半透明薄膜，無雜質，表面平整，有一定的粗糙度和良好的柔軟性，對無機玻璃有很好的粘結力、具有透明、耐熱、耐寒、耐濕、機械強度高等特性，是當前世界上制造夾層、安全玻璃用的最佳粘合材料伺時在建筑幕墻、招罩棚、櫥窗、銀行柜臺、監(jiān)獄探視窗、煉鋼爐屏幕及各種防彈玻璃等建筑領域也有廣泛的應用。圖1.2PVB中間膜PVB樹脂具有優(yōu)良的光學清晰度和耐候，性能在較大的溫度范圍內保持不變形;具有與柔順性相結合的堅挺性和優(yōu)異的抗沖擊性;與各種玻璃的表面有

7、極好的粘合效率。因而，將高粘度PVB樹脂加入30-40%增塑劑，擠壓成薄膜，作為安全玻璃的夾層材料，這是高粘度PVB樹脂的主要用途。目前,PVB夾層安全玻璃在歐美等發(fā)達國家用于建筑比例為50-60%、汽車為20-30%、其他方面約為20%,我國主要應用于汽車夾層安全玻璃,占總量的60-70%,用于建筑的比例為20-25%,其他方而約為20%1。圖1.2PVB中間膜PVB夾層玻璃具有以下五大特點:A安全性:在受到外來撞擊時.由于彈性中間層有吸收沖擊的作用,可阻止沖擊物穿透,即使玻璃破損,也只產(chǎn)生類似蜘蛛網(wǎng)狀的細碎裂紋,其碎片牢固地粘附在中間層上,不會脫落四散傷人,并可繼續(xù)使用直到更換。B防盜性:

8、PVB夾層玻璃非常堅韌,即使盜賊將玻璃敲裂，由于中間層同玻璃牢牢地粘附在一起,仍保持整體性,使盜賊無法進入室內。安裝夾層玻璃后可省去護欄,既省錢又美觀，還可擺脫牢籠之感。C隔音性:由于PVB薄膜具有對聲波的阻尼功能,PVB夾層玻璃能有效地抑制噪音的傳播,特別是位于機場、車站、鬧市及道路兩側的建筑物在安裝夾層玻璃后,其隔音效果十分明顯。D防紫外線性能:PVB薄膜能吸收掉99%以上的紫外線，從而保護了室內家具、塑料制品、紡織品、地毯、藝術品、古代文物或商品免受紫外線輻射而發(fā)生的褪色和老化。E節(jié)能:PVB薄膜制成的建筑夾層玻璃能有效地減少太陽光透過。同樣厚度,采用深色低透光率PVB薄膜制成的夾層玻璃

9、阻隔熱量的能力更強。目前,國內生產(chǎn)的夾層玻璃具有多種顏色。13PVB制備原理PVA在酸性催化劑（如鹽酸）的催化下,其分子中的羥基與正丁醛的醛基進行縮合反應,生成半縮醛;半縮醛因穩(wěn)定性較差,一般很少以游離態(tài)形式存在,而是與相鄰的羥基發(fā)生反應,脫去一個分子水進而生成穩(wěn)定的縮醛結構。反應式如下:圖1.2PVB反應式PVA縮醛反應的反應機理為:在催化劑H+的存在下,H+首先進攻正丁醛中羰基上的碳原子,生成帶正電的活性基團,并由該基團的活性中心即帶正電的碳再去進攻PVA中的醇羥基,生成物由于穩(wěn)定性差進一步脫去一分子水,并導致正電荷轉移到丁醛的碳原子上,最終該帶有正電荷的碳再去進攻相鄰的另一個羥基,生成帶

10、有環(huán)狀基團的聚乙烯醇縮丁醛,并再次釋放出H+。PVB生產(chǎn)工藝PVB的生產(chǎn)工藝有兩種，一步法與兩步法。2.1一步法一步法又分為一步溶解法和一步沉淀法。2.1.1一步溶解法首先將醋酸乙烯酯聚合制得聚醋酸乙烯酯(PVAc)；將PVAc的甲醇溶液在酸中進行醇解得到PVA,將丁醛和酸催化劑加入到醇解液PVA中進行縮醛化反應，反應結束后形成均一的PVB甲醇溶液，調節(jié)溶液的pH至中性，然后向溶液中加入水，使PVB析出生成的沉淀即得產(chǎn)物PVB樹脂。該方法以孟山公司的生產(chǎn)工藝為代表。2.1.2一步沉淀法向PVAc的溶液中加入鹽酸進行水解，當水解進行到一定程度時，加入丁醛進行反應，此時進行劇烈的縮醛化反應，生成的

11、產(chǎn)物具有一定硬度，加水并調節(jié)pH,然后靜置一段時間,使產(chǎn)物PVB完全析出。2.2兩步法兩步法也分為兩步溶解法和兩步沉淀法。2.2.1兩步溶解法兩步溶解法是以PVA作為反應物,以低級醇類等作為反應溶劑,向PVA的甲醇懸浮液中加入丁醛和酸催化劑進行縮醛化反應,隨著反應一步步進行,產(chǎn)物PVA鏈上的羥基逐漸減少,生成物逐漸溶解,最終得到均勻的溶液,聚乙烯醇縮丁醛的合成及其廢水處理反應結束后調節(jié)pH至中性,并向體系中加入甲醇和水的混合溶液,使PVB沉淀析出。2.2.2兩步沉淀法先制得PVA的水溶液,降低溫度加入酸催化劑和丁醛進行縮醛化反應,在開始縮醛化反應初期進行均相縮合反應,當反應到一定程度即一定量的

12、PVA分子鏈上的羥基參與反應后,溶液發(fā)生相變,生成物粒子從溶液中析出形成沉淀,懸浮于母液之中繼續(xù)進行反應,但此時變?yōu)榉蔷嗫s合反應;縮合反應結束后，水洗，并加堿調節(jié)pH進行穩(wěn)定處理即得粉狀PVB樹脂。我國PVB樹脂的生產(chǎn)均采用兩步沉淀法。圖2.1兩步沉淀法工藝流程表2.1幾種工藝優(yōu)缺點比較工藝優(yōu)點缺點一步溶解法反應過程平穩(wěn)，產(chǎn)物PVB的后處理麻煩，產(chǎn)物顆粒中溶劑顆粒均勻，縮丁醛基含量高達去除困難，且產(chǎn)物熱穩(wěn)定性86%以上，最終產(chǎn)品的縮醛降，溶劑回收復雜，對設備要基分布很均勻求高，投資昂貴一步沉淀法可以生產(chǎn)符合各種不同需求PVB產(chǎn)物中的酸很難完全洗的丁醛基含量的PVB樹脂去兩步溶解法生產(chǎn)出的PV

13、B樹脂丁醛基含以甲醇做溶劑,成本較高量可以達到6080%兩步沉淀法產(chǎn)品回收以及水洗容易，得到反應后期為非均相反應，分子的產(chǎn)物PVB樹脂的純度高,間容易交聯(lián)，最終產(chǎn)物PVB不受醇溶劑污染的縮醛度相對較低2.3實地考察生產(chǎn)工藝原料圖2.2PVB生產(chǎn)工藝流程PVB生產(chǎn)設備2.3實地考察生產(chǎn)工藝原料圖2.2PVB生產(chǎn)工藝流程3.1錐混機工作原理：錐形混合機筒內兩只非對稱螺旋自轉將物料向上提升，轉臂慢速公轉運動；使螺旋外的物料，不同程度進入螺柱，從而達到全圓周方位物料的不斷更新擴散，被提到上部的兩股物料再向中心凹穴匯合，形成一股向下的物料流，補充了底部的空缺，從而形成對流循環(huán)的三重混合效果；標準型錐形螺

14、旋混合機有兩根攪拌螺旋，實際應用中根據(jù)設備規(guī)格大小可以采用單（一根長螺旋）、雙（長短各一兩根不對稱螺旋）、三（兩短一長對稱布置）根螺旋；理論上攪拌螺旋越多，混合效果越好；設備一般采用梅花狀錯位閥，此閥與長螺旋底部貼合緊密，有效減少混合死角，驅動形式有手動和氣動可選；根據(jù)用戶需要，也可加裝蝶閥、球閥、星形卸料器、邊出料等。性能特點錐形混合機根據(jù)工藝要求可在混合機筒體外增加夾套，通過向夾套內注入冷熱介質來實現(xiàn)對物料的冷卻或加圖3.1錐混機熱；冷卻一般泵入工業(yè)用水，加熱可通入蒸汽或電加熱導熱油。錐形筒體適應對混合物料無殘留的高要求。柔和的攪拌速度亦不會對易碎物料產(chǎn)生破壞。本機的攪拌作用對物料的化學反

15、應有更好的配合作用。3.2單螺桿擠出機單螺桿擠出機主要用于擠出軟、硬聚氯乙烯、聚乙烯等熱塑性塑料，可加工多種塑料制品，如吹膜、擠管、壓板、拔絲帶等，亦可用于熔融造粒。單螺桿擠出機原理：第一段叫輸送段，物料在此處要求不能塑化，但要預熱、受壓擠實，過去老擠出理論認為此處物料是松散體，后來通過證明此處物料實際是固體塞，就是說這里物料受擠壓后是一固體像塞子一樣，因此只要完成輸送任務就是它的功能了。第二段叫壓縮段，時螺槽體積由大逐漸變小，并且溫度要達到物料塑化程度，此處產(chǎn)生壓縮由輸送段三，在這里壓縮，這叫螺桿的壓縮比3：1，完成塑化的物料進入到第三段。第三段是計量段，此處物料保持塑化溫度，只是象計量泵那

16、樣準確、定量輸送熔體物料，以供給機頭，此時溫度不能低于塑化溫度，一般略高點。I91I913圖3.2單螺桿擠出機結構及主要零部件位置1法蘭；2分流板；3螺桿；4冷卻水管；5加熱器；6機筒；7齒輪泵；8，10電動機；9軸承；11料斗；12齒輪減速箱；13旋轉接頭；14V帶輪；15電動機；16減速箱體；17機座；18機罩3.3換網(wǎng)器換網(wǎng)器是一個包括一個或多個濾網(wǎng)的手動或自動切換裝置用于在塑化材料流過濾網(wǎng)時把外來顆粒和雜質過濾掉。過濾網(wǎng)由一個合金多孔板支承，多孔板安裝在板式或柱式的載體上，載體可以被移動從而在一個系統(tǒng)的工作位置和離線非工作位置之間切換。換網(wǎng)器可安裝到任何新的或現(xiàn)有的擠出機、熔體泵、反應

17、器或其它擠出生產(chǎn)線上。它可以用來過濾任何類型的聚合物，橡膠或陶瓷熔體。PVB制品專用不停機換網(wǎng)器此類塑膠制品突出的特點是高透明、高精度及成型溫度相對較高。該專用換網(wǎng)器具備以下特點：（1）有“專位”的排氣機構和流道，換網(wǎng)時可排凈新網(wǎng)內的氣體保持換網(wǎng)壓力平衡，徹底解決“氣泡”的困擾。（2）排氣位置同時又是網(wǎng)塊預熱位置，可保證要換的網(wǎng)與被換的網(wǎng)溫度一致，避免了由于新網(wǎng)塊溫度低導致熔料結晶進而流動性變差甚至出現(xiàn)晶點。（3）普通換網(wǎng)器都是濾網(wǎng)（多孔板）載體直接與塑料熔體接觸，由于圖3網(wǎng)需要網(wǎng)回移動磨擦，這中間極易產(chǎn)生黑點雜質，濾網(wǎng)清潔的再干凈也無效，因為不能直接清潔載體。而專用換網(wǎng)器就不一樣：濾網(wǎng)（多孔

18、板）和載體成一個整體變成一個網(wǎng)塊，而且讓它循環(huán)使用單向移動，避免了黑點雜質的產(chǎn)生，加之換網(wǎng)后又可一起拿下清理，干凈的網(wǎng)塊再裝上新濾網(wǎng)絕無黑點雜質。（4）PET的流動性極好，為保持該換網(wǎng)器機械剛性密封的穩(wěn)定性，其所用的鋼材比一般換網(wǎng)器的要耐磨耐熱，流道也更光滑。3.4熔體泵熔體泵主要用于高溫高黏度聚合物熔體的輸送、增壓、計量。其主要功能是將來自擠出機的高溫熔體增壓、穩(wěn)壓，保持熔體流量精確穩(wěn)定的送入擠出機機頭。可實現(xiàn)直接調節(jié)計量控制，消除擠出機波動已經(jīng)螺桿對模頭的沖擊。擠出機有效的擠出熔體、混合技術送樹脂物料，但并不足夠有效的提供給模頭恒定壓力和容積的熔體。熔體泵可以對熔體實現(xiàn)有效的增壓以及對熔體

19、準確的計量。聚合物擠出使用熔體泵的好處：（1）改善了尺寸穩(wěn)定性-有效地隔離模頭與來自上游的壓力波動，將擠出制品的尺寸公差降至最小。（2）控制熔化質量調節(jié)擠出機背壓來減少滯留時間，穩(wěn)定塑煉作用，并降低熔化溫度。（3）增加產(chǎn)量降低了對螺桿的壓力要求，由原來的螺桿向模頭建壓，圖3.4熔體泵改為熔體泵向模頭建壓，螺桿可以高速高效的擠出，無論要求建立的壓力大小，都提供非常高的效率。（4）減少原料使用擠出的最終產(chǎn)品成品尺寸變化小，減少廢料和降低廢品率。（5）消除波動和螺桿沖擊有效地解決了由于熔體密度或擠出機參數(shù)引起的壓力波動。（6）增強了擠出機的靈活性允許改變加工條件，例如：較高的回用料用量，溫度和壓力等

20、。（7）合理的操作和運轉-壓力閉環(huán)控制，PLC或智能儀表。（8）延長擠出機使用壽命降低了擠出機的擠出壓力，減少了擠出機的工作強度，能大大延緩螺桿和螺筒的磨損，延長了擠出機的壽命。（9）運行成本少提供更精確的輸送計量，避免原料浪費。3.5各部分關系攜出機電機出口莊力pcrLpnmri攜出機電機出口莊力pcrLpnmri泵怵溫潼PVB中間膜助劑介紹4.1增塑劑PVB膜的加工中最重要的就是增塑劑的選擇。增塑劑是一種加入到材料（比如塑料、樹脂和彈性體等）中以改進它們的加工性、可塑性、柔韌性、拉伸性的物質。增塑劑可以降低焰體粘度、玻璃化轉變溫度和產(chǎn)品的彈性模量而不會改變被增塑材料的基本化學物質,其原理是

21、減弱樹脂分子間的范德華力,增加樹脂分子間的移動性,降低樹脂分子鏈的結晶性,增加樹脂的可塑性。PVB的玻璃化溫度為60-78C,室溫下較硬4曾塑后的PVB制成的薄膜，就具有高度的柔韌性和耐寒性（-60C以下）。所選用的增塑劑必須符合一定的要求重要的性能有:與PVB要有很好的相容性、高度透明（無色、無霧）、高沸點、低水含量以及高水平的憎水性等。常用增塑劑，如鄰苯二甲酸二異辛酯（DOP）等,雖也可用于對PVB樹脂的增塑，但是它與PVB樹脂的相容性不太好,容易發(fā)生滲析等現(xiàn)象。在通常的PVB薄膜中作為增塑劑的主要是應用市售的三甘醇或者四甘醇的脂肪族二酯。其他還可應用于PVB樹脂的已知增塑劑有:己二酸二烯

22、基酯36、癸二酸二院基酯、酸三有機酷、亞酸三有機醋等。酸醋類的增塑劑一般用于高乙烯醇含量的聚乙烯醇縮丁酵樹脂的增塑。下面簡單介紹一下增塑劑三甘醇二異辛酸酯：產(chǎn)品廣泛應用于PVB安全膜、合成橡膠、乙烯基樹脂、PVC、PS、硝醛纖維素、乙基纖維素、聚乙烯乳膠漆、工業(yè)涂布涂層、密封材料，也用于丁二烯-丙烯腈類耐油合成橡膠等。（PVB中的PVOH含量有要求，一般低于19.5%，效果更佳）該產(chǎn)品為目前聚乙烯醇縮丁醛（PVB安全膜）和合成橡膠的最佳特效增塑劑，能使之產(chǎn)生極佳的低溫性能和低揮發(fā)性。用作含蓖麻油的聚乙烯醇的縮丁醛布基涂料時，能顯著改善嚴寒條件下的柔順性。用于合成橡膠，用量一般都比其他增塑劑低。

23、4.2其它助劑單一的增塑劑是不能滿足PVB膜的多種使用要求的，為此在PVB膜的制備時，還需要加入多種其它助劑來改善膜片的性能。常用的助劑有:1）光穩(wěn)定劑,包括:紫外線吸收劑、光屏蔽劑、粹滅劑、游離基捕捉劑等,比如UV-9、UV-21、UV-P、光穩(wěn)定劑2002、GW50&TMP、PMP等。2）熱穩(wěn)定性劑,包括:鉛化合物、金屬皂、有機錫、復合液體、有機穩(wěn)定劑、環(huán)氧化合物、亞磷酸酯和多元醇等。3）抗氧劑,包括:受阻酚類、受阻氨類、膦類和酯類等,在使用時需要考慮抗氧劑在PVB中的溶解性。4）粘合調節(jié)劑：為調節(jié)PVB薄膜與玻璃之間的粘合力,一般有以下一些途徑:通過加入各種不同的例如以氫氧化物、鹽、絡合

24、物形式存在的堿金屬或堿土金屬化合物可以降低薄膜對玻璃的粘結力,但是該方法本身也有很多問題,如由于它們可以同PVB薄膜本身發(fā)生化學反應,使得玻璃變色、出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象、甚至薄膜脫落等。有文獻報道使用少量的無定形二氧化硅可以提高PVB薄膜與硅酸鹽玻璃之間的粘合力,其它的還可以通過加入一定量的有機硅烷來調節(jié)薄膜與玻璃之間的粘合力。產(chǎn)品性能測試與質量要求5.1性能測試5.1.1拉伸強度用拉伸儀測量PVB膜片的拉伸強度。將PVB膜片裁成如圖所示形狀，放入拉伸儀。圖5.1啞鈴型PVB膜片5.1.2熔融指數(shù)同熔融指數(shù)儀測定PVB熔融指數(shù)，確定其分子量，看是否符合標準。5.1.3透光率透光率要求大于88%。5.2

25、質量要求表5.1PVB質量標準國產(chǎn)窩粘度PVBButvar-74盂lb部）BuUciW匕邦外觀門色顆粒密度/g/cm31.07-1.12揮發(fā)份/%200斷裂伸長率（%）200透射比（%）85含水率（%）0.250.55表面粗糙度（um）25收縮率（%）（222）C85霧度（）0.51.0（汽車霧度06）環(huán)境處理6.1廢水處理PVB生產(chǎn)廢水中含有正丁醛和縮合反應生成的副產(chǎn)物等小分子有機物,同時也可能含有聚乙烯醇(PVA)與聚乙烯醇縮丁酸(PVB)等聚合大分子有機物，此外還有鹽酸等無機物，水質成份較為復雜,單純釆用生物法或物理、化學法均很難處理達標,國內外對該廢水處理工藝的研究也較少。主要釆用物理、化學方法進行處理,處理成本高且不易推廣。廢水的處理有物理化學法和生物處理法，也可以二者結合使用。物理化學法有混凝處理技術、吸附處理技術、離子交換樹脂處理技術、膜分離技術、新物化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法。生物處理技術主要是利用微生物(細菌)的代謝作用凈化水體,通過氧化分解、吸附等手段處理水中可溶性的有機物以及部分不溶性有機物,使其最終轉化為穩(wěn)定的無害物質。生物處理技術可分為以下幾種方法:好氧活性污泥法、厭氧法、生物膜法、酶生物處理技術以及發(fā)酵工程。但是,生