鹤壁益民塑胶科技有限公司
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PVB的合成原理


聚乙烯醇缩丁醛(简称PVB)是已工业化生产的聚乙烯醇缩醛类中最重要的一个产品,是在酸作为催化剂的条件下,丁醛中的羰基与聚乙烯醇中两个相邻的羟基发生反应,生成的具有六元环状缩醛结构的聚合物,合成反应如下图1所示。

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                                                                         图1:PVB合成反应示意图

其中聚乙烯醇(简称PVA)是由聚醋酸乙烯水解得到。由于以上两种反应均不能完全进行,所以PVB树脂中必然含有三种官能团,即缩丁醛基、醇羟基和醋酸乙烯,结构式如下图2所示:

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图2:PVB结构示意图

其中各官能团的相对比例可以通过反应条件来控制。通过改变PVB树脂中各官能团的比例可以改变树脂的多种性能。在PVB树脂的结构,分子长链结构提供了一个较低的玻璃化转变温度,从而使PVB具有良好的拉伸强度和冲击强度;羟基结构提供了撕裂强度及良好的粘结力,羟基值增加,水溶解性增加;乙酰氧基的含量增加,则产品耐水性增大;六元环状的缩丁醛结构可提高分子链的强度和非结晶特性,缩醛基含量增加,可溶性、相溶性、耐水性都大大增加。

聚乙烯醇缩丁醛是一种聚乙烯醇和醛类有机化合物发生缩醛化反应的产物,聚乙烯醇是聚醋酸乙烯酯(或醋酸乙烯酯)水解或醇解得到的。第一步:在盐酸的催化作用下,聚乙烯醇分子中的羟基和丁醛中的羰基首先发生亲核加成反应,生成半缩醛;第二步:半缩醛在酸性或碱性溶液中是不稳定的,因此以游离的状态存在的半缩醛很少,半缩醛会与相邻的羟基进一步反应,去除水分子,形成一个比较稳定缩醛结构。反应通式如下图3所示。

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图3:缩醛反应过程

PVA缩醛化反应机理为:正丁醛的羰基和催化剂氢离子形成带有电正性的基团,增加碳原子的活性,在显正电性的碳和PVA的羟基发生加成反应,失去氢生成半缩醛;半缩醛结合带正电的氢,形成的活性基团,脱水后,一个正电荷转移到了碳原子,带有正电性的碳原子和其他临近的羟基发生反应,生成缩醛的同时释放出H+。缩醛反应机理如图4所示。

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图4:缩醛反应机理

PVB树脂的制备过程,如下图5所示。


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图5:PVB树脂的制备过程