聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂的性能,应用及废料回收利用

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂的性能,应用及废料回收利用
摘要：本文介绍了聚乙烯醇缩丁醛（PVB）树脂的基本性能以及应用领域，并阐述了废弃PVB的处理与回收方法。

关键字：聚乙烯醇缩丁醛；性能；应用；回收利用；
Abstract:This article describes the basic propertyand application of Polyvinylbutyral resin .As well as the method of recycling and re-use of the pvb wastes.
Keywords: Polyvinyl butyralresin ; property; application; recycling and re-use;
前言：聚乙烯醇缩丁醛树脂由于具有良好的成膜性、粘结性，抗冲击性等。

在近几十年中得到了迅速的发展。

本文综述了PVB的性能，在安全玻璃夹层，涂料、粘合剂以及印刷油墨等领域中的应用，并针对当前大量产生的PVB 固体废料，对其回收利用方法进行讨论。

1.PVB的性能
聚乙烯醇缩丁醛（PVB）是聚乙烯醇分子链中两个羟基跟一分子丁醛在酸的作用下缩合反应制得的。

PVB分子链中有三类官能团：醇羟基，乙酸酯基，缩丁醛基。

前两种基团是由醋酸乙烯酯水解而得。

PVB分子链中缩丁醛形成的六元环状结构提高了分子链的强度。

同时，聚合物的结晶性下降。

羟基的存在使聚合物的粘结性和抗撕裂强度提高。

由于羟基氢键作用可以形成部分结晶区或者微晶区，所以PVB可以溶解在极性溶剂中，如醇类，酮类，氯代烃类，芳烃类等。

可以与多种增塑剂互相混溶。

由于PVB 分子具有较长的支链，所以分子链的柔顺性较好，玻璃化温度低。

PVB具有良好的透光性，抗拉伸和抗冲击强度高。

并且具有良好的溶解性，耐寒性和成膜性。

对玻璃，木材，金属，陶瓷，纤维制品等具有良好的粘结力。

PVB分子链中的三种官能团在分子链中随机分布，改变三个官能团的数量，在分子链中的分布状态及平均聚合度均能改变PVB的性能。

2．PVB的应用[1]
PVB的分子结构，决定了它具有其它聚合物无法比拟的优异性能。

即：良好的粘结性及成膜性，较高的拉伸强度，冲击强度和弹性。

很好的耐寒、耐光、耐热性，混溶性。

这些性能使得PVB在制造安全玻璃夹层、涂料粘合剂等领域具有广泛的应用。

2.1在安全玻璃中间膜的应用
PVB由于与玻璃粘结性良好，并且结晶性低，光学清晰度高。

近年来被大量用于汽车、飞机等的安全防护玻璃，银行、商店等贵重物品陈列橱窗的安全玻璃夹层。

这是PVB聚合物的主要应用，世界上80%以上的PVB树脂都用在安全玻璃的夹层材料[2]。

这种PVB膜的制备是加入30%--40%的增塑剂，用挤压法或者流延法制成膜，放入两层或数层玻璃之间，经过加热、加压之后牢固结合在一起制备所得。

这种玻璃与钢化玻璃相比安全性好，一旦有飞行物打中之后，玻璃碎片一般很少脱落，与PVB膜粘结在一起，这样减少了伤害和损失。

同时整块玻璃形状保持、结构完整，可以继续遮风挡雨，抵挡飞行物的撞击。

2.2在表面涂层中的应用
PVB分子中具有羟基，它是可以与其它热固性树脂进行化学结合的活性基团。

同时，羟基的存在使基体的湿润性良好。

主要在金属、木材、水泥、塑料、皮革和纺织品等基质的底漆表面应用。

例如在金属中，最典型的是用作蚀洗底漆。

这种金属涂层防腐蚀效果显著粘着性强。

PVB也常用在木材的精加工处理中，作为刷色浆和封闭剂的组分，保护了木材基体，使木材防潮，不变形，抗冲击，不掉色。

PVB可以涂在棉、麻、丝、尼龙等合成纤维的纺织物上。

当用做织物涂层时，不仅使织物具有良好的手感、外观和色度，同时织物的防水性，力学性能等都得到了进一步的提高。

2.3在粘合剂中的应用
PVB中含有的羟基、乙酰基、和醛基都具有良好的粘结性，因此PVB可以被作为粘合剂使用。

按固化过程分为乳液型、热熔型、结构型和溶液型四种。

乳液粘合剂一般用在纸张的粘合；PVB可以作为热熔胶基质，它的高粘结力用在难于粘结的表面。

通过对配方调整，可以用在木材—皮革表面，标签粘合剂、蜡纸粘合剂等。

结构型粘合剂又称工程粘合剂，具有一定的优异性能，如抗疲劳、抗蠕变、耐油耐高温等。

通过对配方的调整，已经应用于造船、飞机、建筑行业等领域。

近年来，以PVB为基的粘合剂在电摄影调色剂、电摄影有机光电材料、非银感光材料、介电纸涂层、反光纸涂层表面也有了研究应用。

2.4在印刷油墨中的应用
在印刷油墨中添加PVB树脂，赋予了油墨以PVB良好的韧性、粘着性等优良性能。

尤其适用于高速印刷。

同时，还可应用于伙伴印刷、照相凹版印刷油墨等特种油墨。

2.5其它应用
PVB还经常被应用于铝箔纸以及陶瓷花纸。

同时在生物医学，电子领域中均有涉及，例如在生物医学中被用做人体涂层，生物栈载体等。

在电子行业，被应用于包线绝缘漆、印刷电路板绝缘剂等。

3.PVB固体废弃物的处理及回收利用
PVB在我国的应用是在五十年代兴起的，至今在许多行业已经有了广泛的应用。

尤其是PVB在安全玻璃夹层方面的生产，目前据有关数据统计，年生产量已经达到2000万平方米。

与之相应的是大量废弃物的产生，PVB作为一种价值较高的聚合物材料，废弃物的处理回收在经济和环保方面都具有重要意义。

3.1填埋
填埋法处理固体废弃塑料是目前世界上最为常见的一种方式。

它过程工艺简单，投资小。

但是填埋法的缺点也日趋突出，目前土地资源紧张，而填埋法需要占用大量土地。

同时由于PVB膜降解困难，会造成土地软质化，滋生病菌和及寄生虫等。

由于PVB造价昂贵，直接填埋也会造成巨大的经济损失。

3.2焚烧
焚烧也是资源化途径。

目前，日本、欧洲等国家处理废弃固体塑料以焚烧为主。

相比于填满，焚烧对环境危害的程度大幅减少。

废弃PVB与其它废料相比，焚烧时不存在二氧化硫污染问题，节约了土地资源。

但是，PVB废料焚烧时发热量大，易损伤炉子。

焚烧时放出大量的二氧化碳气体，加速了全球变暖。

目前由于石油资源紧缺，而将昂贵的PVB进行焚烧，更是不利于资源的使用效率最大化。

3.3回收利用
A物理循环法
物理循环是将废弃的PVB经过一系列的物理处理过程，如分离、提纯、清洗等，同时按要求补加一定助剂，重新利用。

此方法能够有效利用PVB材料，大大减少对环境的污染。

如曹艳霞等回收市场废弃的PVB固体废料及边角料，经过分拣、清洗、干燥、破碎工序，加入增塑剂、增韧剂、三盐稳定剂等助剂，通过高速混合、塑炼、压片等工序生产出了建筑用防水卷材。

通过实验研究，该防水卷材力学性能好，加工过程方便，使用温度范围宽，在建筑领域具有广阔的市场前景。

B化学循环法
化学循环法是利用光、热、辐射、化学试剂使PVB高分子降解成低分子的单体或烃类物质。

同时裂解出来的原料可以重新使用。

常见的裂解方法有水解、醇解、热裂解、加氢裂解、催化裂解等。

但是这种深度化学回收方法目前技术不太成熟，技术成本高，经济效益低。

目前较多使用的方法是处理废旧的PVB得到纯的高分子树脂和助剂。

谢畅等在“选择性溶解色素-整流回收溶剂”小型脱色实验基础上，进行了有色PVB脱色的扩大实验。

同时采用超临界分离技术将无
色PVB中的助剂与树脂分离。

C能量回收法
能量回收是一个提取废弃塑料的中的能量的过程，一般用做燃料或产生蒸汽发电。

由于PVB聚合物中含有大量的碳氢元素，因此具有可燃性。

虽然能量回收法作为PVB废料回收利用的方法之一，但是由于造价高，因此并不常用。

结语：近年来，随着我国城市化建设步伐加快，以及汽车销量的不断增长，对PVB夹层玻璃产生了强大的需求。

同时，随着技术的发展，PVB得到了研究和开发，应用市场有了进一步的开拓。

在未来的发展中，不仅要重视新的技术创新，同时也要克服PVB废料从收集到回收利用过程中技术难题，实现PVB产业的环境友好与经济效益最大化。

参考文献：
[1]李国东，张毅．聚乙烯醇缩丁醛树脂的研究与应用．中国胶粘剂．2006，15(6)：27-35
[2]罗贵英等；聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产与应用；贵州化工；2002.27.06.27--29
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。