本发明专利技术提供一种屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，原料组成按照质量份数计算如下：聚乙烯醇：5-15份；蒸馏水：100-200份；表面活性剂：0.05-2份；催化剂：0.2-4份；正丁醛：3-15份；纳米SnO2：0.04-0.6份；分散剂：0.008-0.12份；偶联剂：0.002-0.03份；分散介质：0.8-12份；抗氧化剂：0.01-0.03份，所述催化剂为多元有机酸。本发明专利技术采用原位分散法简化了工艺，极大地减轻了对设备的腐蚀程度及对环境的污染，且复合材料的力学性能尤其断裂伸长率有大幅度提高，并具有很好的屏蔽紫外线和反射红外热辐射的隔热能力，既环保又节能，更适合大众化市场的推广与应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物/纳米粒子复合材料领域，涉及一种能屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)透明隔热材料及其制备方法，具体涉及一种多元有机酸作为催化剂合成聚乙烯醇缩丁醛纳米复合材料及其制备方法，主要应用于建筑节能、汽车节能的安全玻璃等行业。
技术介绍
聚乙烯醇缩丁醛是一种无毒、无臭、无腐蚀性的热塑性树脂。由于其具有高透明度、高抗张强度和耐冲击性，较好的耐磨、绝缘、耐水、耐油、耐老化等特性，并且各种玻璃有很好的粘结性而广泛应用于安全玻璃中间膜、涂料及胶黏剂等领域。PVB树脂的最大用途是以高分子量的PVB树脂为原料，加入一定量的增塑剂后加工成薄膜以作为夹层玻璃(如安全玻璃、防弹玻璃等)的中间膜。PVB夹层玻璃除具有良好的抗冲击安全性性能外，还有一定的防紫外线、隔热、隔音及防盗性能。随着建筑和汽车行业的快速发展，人们对安全玻璃用PVB胶膜需求量与日俱增。迫切需要开发成本较低，适用于大众化市场且有良好防紫外线隔热隔音透明及抗冲性的安全玻璃用PVB胶膜。目前，传统的PVB制备工艺是以聚乙烯醇(PVA)、正丁醛为原料，以浓盐酸为催化剂，加入适量的表面活性剂，经过缩醛反应制得粉末状的PVB树脂。该方法的不足之处在于，反应体系中的浓盐酸会使缩醛反应进行得过于剧烈，从而导致反应不完全、PVB粒度不均匀且缩醛度不高。此外，浓盐酸还具有易挥发、污染空气、腐蚀设备等缺点。为此，中国专利CN103183756A公开了一种采用固体有机酸作为催化剂制备聚乙烯醇缩丁醛的方法，采用对甲苯磺酸代替浓盐酸作为催化剂，制备得到粒径均匀、缩醛度高的PVB树脂，但对甲苯磺酸的成本相对较高，其胶膜防紫外线隔热性能一般；在树脂中添加能屏蔽紫外线及对红外线有反射作用的功能性纳米粒子，使材料达到能屏蔽紫外线和反射太阳光中的红外线进而阻隔红外热辐射的功能。例如中国专利CN102304261A公开了一种隔热透明聚乙烯醇缩丁醛纳米复合材料及其制备方法，通过原位分散法制备了PVB/ITO透明隔热复合材料，该材料具有优异的透光性和红外反射率，可以作为隔热安全玻璃中的夹层胶膜使用；中国专利CN102863917A公开了一种聚乙烯醇缩丁醛透明胶膜及其制备方法，选用纳米ATO为功能粒子，经偶联剂和分散剂双重处理，借助超声波分散与PVB直接共混，制备得到隔热PVB纳米复合中间胶膜，该材料具有优异的力学性能以及较高的红外反射率和可见光透过率；两专利分别采用具有优良的红外反射率及可见光透过率的纳米ITO和纳米ATO，但因其原料较为稀贵，所制备透明隔热复合材料可满足高端市场需求。为继续进一步降低生产成本，急需寻找纳米ITO和ATO的替代品。
技术实现思路
本专利技术目的在于公开一种能屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料及其制备方法，采用多元有机酸替代浓盐酸作为催化剂，在树脂的合成阶段引入预处理过的纳米SnO2粒子，简化工艺步骤，所制备的PVB纳米复合材料粒度均匀，较大程度上减轻了对环境的污染以及对设备的腐蚀程度，降低了原料成本。该材料成膜后具有优异的力学性能尤其断裂伸长率有大幅度提高，在可见光区透光性良好，并具有很好的紫外线屏蔽效果和反射红外热辐射的能力，有效提高了隔热能力，既节能又环保，更适合大众化市场的推广与应用。本专利技术所采用的技术方案如下，一种屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，原料组成按照质量份数计算如下：聚乙烯醇：5-15份；蒸馏水：100-200份；表面活性剂：0.05-2份；催化剂：0.2-4份；正丁醛：3-15份；纳米SnO2：0.04-0.6份；分散剂：0.008-0.12份；偶联剂：0.002-0.03份；分散介质：0.8-12份；抗氧化剂：0.01-0.03份；所述催化剂为多元有机酸。作为优选，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。作为优选，所述催化剂为顺丁烯二酸酐、柠檬酸中的一种，催化剂用量优选为0.3-0.9份。进一步地，所述偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述分散剂为聚羧酸类、磺酸盐分散剂中的一种，优选为聚羧酸类分散剂，如分散剂5040。进一步地，所述的分散介质为蒸馏水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种；所述抗氧化剂为苯酚类、酚类、膦类、酯类有机物的一种，优选为苯酚类，如2,6-二叔丁基对甲基苯酚、抗氧剂2,2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)等。作为优选，所述纳米SnO2、偶联剂、分散剂、分散介质的质量比为1:0.05:0.2:20。作为优选，所述聚乙烯醇、蒸馏水、表面活性剂、催化剂、正丁醛的质量比为1:20:0.01:0.06:0.6。上述屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料的制备方法为，用偶联剂及分散剂对纳米SnO2粒子进行表面改性处理，通过超声波将其分散于聚乙烯醇溶液中，以多元有机酸为催化剂，在表面活性剂的存在下加入正丁醛，缩醛化反应后制得PVB/SnO2纳米复合材料，再与抗氧化剂及成膜剂搅拌，得到均相溶液后，倒入模具中成型，得到PVB/SnO2纳米复合薄膜。具体地，所述制备方法包括如下步骤：(1)按照上述质量份数称取原料，将聚乙烯醇和蒸馏水混合后升温至85-95℃，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至50℃；(2)按照上述质量份数称取表面活性剂和多元有机酸催化剂，依次加入到步骤(1)所制备的聚乙烯醇水溶液中，待其完全溶解后，冷却至室温；(3)按照上述质量份数称取纳米SnO2粒子、偶联剂、分散剂及分散介质，混合后超声波分散20-300min，得到纳米SnO2分散液，将其加入到步骤(2)所得混合溶液中，继续超声波分散40-360min，得到含有纳米SnO2粒子的PVA水溶液，降温至10-15℃；(4)按照上述质量份数称取正丁醛，用恒压漏斗将其缓慢滴加至步骤(3)所得的混合溶液中，滴完继续保持直至沉淀析出，在2-4h内升温至45-50℃后，继续反应1-3h；(5)用NaOH溶液对反应得到的沉淀物进行中和，并浸泡一段时间，水洗，过滤，干燥，得到PVB/SnO2纳米复合材料；(6)称取步骤(5)制得的PVB/SnO2纳米复合材料与适量抗氧剂及成膜溶剂搅拌混合，使其完全溶解，得到浓度为0.05-0.1g/mL的均相溶液，倒入模具中成膜，得到防紫外的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热薄膜材料，其中步骤(6)中的成膜溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇。本专利技术选用多元有机酸作为催化剂，采用无毒、低成本的纳米SnO2作为功本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在于：原料组成按照质量份数计算如下：聚乙烯醇：5‑15份；蒸馏水：100‑200份；表面活性剂：0.05‑2份；催化剂：0.2‑4份；正丁醛：3‑15份；纳米SnO2：0.04‑0.6份；分散剂：0.008‑0.12份；偶联剂：0.002‑0.03份；分散介质：0.8‑12份；抗氧化剂：0.01‑0.03份；所述催化剂为多元有机酸。
【技术特征摘要】
1.一种屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在于：原料组成按照
质量份数计算如下：聚乙烯醇：5-15份；蒸馏水：100-200份；表面活性剂：0.05-2份；
催化剂：0.2-4份；正丁醛：3-15份；纳米SnO2：0.04-0.6份；分散剂：0.008-0.12份；偶
联剂：0.002-0.03份；分散介质：0.8-12份；抗氧化剂：0.01-0.03份；所述催化剂为多元
有机酸。
2.如权利要求1所述的屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在
于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
3.如权利要求1所述的屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在
于：催化剂为顺丁烯二酸酐、柠檬酸中的一种，催化剂用量为0.3-0.9份。
4.如权利要求1所述的屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在
于：所述偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或
几种；所述分散剂为聚羧酸类、磺酸盐分散剂中的一种。
5.如权利要求1所述的屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在
于：所述的分散介质为蒸馏水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种；所述抗氧化剂为苯酚
类、酚类、膦类、酯类有机物的一种。
6.如权利要求1所述的屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在
于：所述纳米SnO2、偶联剂、分散剂、分散介质的质量比为1:0.05:0.2:20。
7.如权利要求1所述的屏蔽紫外线的聚乙烯醇缩丁醛透明隔热材料，其特征在
于：所述聚乙烯醇、蒸馏水、表面活性剂、催化剂、正丁醛的质量比为
1:20:0.01:0.06:0.6。
8.如权利要求1～7任一项所述屏蔽紫外...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东亮，徐宣韦，吴玥，蒋必彪，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。