Поливинилбутиралевая композиция Советский патент 1981 года по МПК C08K5/11 C08K5/12 C08L29/14 

1

Изобретение относится к полимерным композициям, в частности к поливинилбутиргипевой .композиции, и может быть использовано в химической промышленности, а композиция - для промежуточных слоев слоистых стекол элементов архитектурного застекления.

Основным свойством, которым должна обладать пластифицированная поливинилбутиральная прокладка, приемлемая для производства.слоистых материалов, применяемых в архитектурных целях, является устойчивость кромки,.т.е. их способность противостоять отслаиванию вблизи кромок слоистого материала,- в особенности по истечении многих лет воздействия влажной окружающей среды. Слоистыематериалы, применяемые для архитектурных целей, должны обладать исключительно высоким стандартом устойчивости кромки ,. т.е. отвечать требованиям, которые не предъявл5потся к прокладочным материалам, используемым в автомобильных ветровых стеклах ожидаемый срок служ бы которых короче срока службы архитектурных прокладок.

Устойчивость кромки тесно связана с совместимостью в том смысле, что в этом случае, если пластификатор несовместим с полимером, это может привести к его быстрой потере вблизи кр мок слоистого материала, например,за счет миграции к поверхности (выпотева ния) или вымывания водой. Таким образом, если пластификатор не обладает исключительно высокой совместимостью, слоистый материал, в составе которого в качестве прокладки используют поливинилбутираль, пластифицированный таким пластификатором, не обладает достаточной высокой степенью устойчивости кромки, которая позволила бы его применять для архитектурных целей Другая характеристика, которая является исключительно- желательной для архитектурного застекловочного слоистого материала, представляет собой соответствующую ударную прочность.Известно, что некоторые пластификаторы оказывают ухудшающее влияние на ударную прочность, в особенности при низких температурах, многослойных материалов, в состав которых входит промежуточный слой, пластифицированный такими пластификаторами. Однако сочетания пластификаторов известных композиций могут быть использованы для производства многослойных материалов, которые также отвечают требованиям наличия критерия ударной прочности, необходимого для их применения в качестве архитектурных стекол. Известна поливинилбутиралевая ком позиция для промежуточных слоев слои тых стекол элементов архитектурного застекления, состоящая из поливинилбутираля и сложноэфирного пластификатора - дигексиладипината flj. Недостатком композиции является недостаточная устойчивость кромки элементов к расслаиванию и низкотемпературная ударная прочность стекол при их использовании в течение очень длительных промежутков времени.. . Цель изобретения - повышение усто чивости кромки элементов к расслаива нрю и увеличение низкотемпературной ударной прочности стекол. Эта цель достигается тем, что поливинилбутиралевая композиция для промежуточных слоев слоистых стекол элементов архитектурного застекления , состоящая из поливинилбутираля и сложноэфирного пластификатора, содержит в качестве последнего смесь дигексиладипината с 20-80 об.% бутил бензилфталата при следующем соотноше нии компонентов, вес.ч: Поливинилбутираль 100 Пластификатор35-47 Поливинилбутиральная композиция, пластифицированная эффективным количеством смеси пластификаторов, включает в себя 20-80 об.% дигексиладипи ната и соответственно 80-г20 об.% бутилбензилфталата, Эффeктивнocfь такого сочетания яв ляется неожиданной, поскольку в том случае, когда фталатный компонент ис пользуют индивидуально, получают слоистые материалы, обладаквдие исклю чительно высокой устойчивостью кромки, однако низкотемпературная ударна прочность таких длоистнх материалов является заметно пониженной. С друго стороны, в том случае, когда слоисты материалы, в состав которых входит один адипатный пластификатор, подвер гают испытаниям в жестких условиях в течение длительных промежутков вре мени, что необходимо для подтвержде ния возможности их применения в кач стве архитектурных слоистых стекол, наблюдается отслаивание кромки в оп ределенной степени, которая может обусловить неприменимость упомянуты материалов в некоторых областях. Выбор оптимального состава для сочетания пластификаторов зависит о услойчивости кромки и низкотемпературной ударной прочности. Бели усто чивость кромки оказывается более вги ной характеристикой, тогда такое со четание содержит в качестве основно го компонента фталат, ударная прочность которого является главным качеством материала, а доминирующим компонентом - адипат. У архитектурного стекла устойчиость кромки является доминирующим войством, вследствие чего предлагамая композиция содержит 30-70 об.% дипата и соответственно 70-30 об.% талата. Поливинилбутираль получают реакцией бутиральдегида с гидролизованным поливиниловым эфиром, в частности с поливинилацетатом, поэтому он содержит остаточные спиртовые и эфирные группы. Молекулы приемлемых поливинилбутиралей содержат приблизительно до 4 вес.% эфирных групп (определяют как поливиниловый эфир) и 10-30 вес.% гидроксильных групп (определяют как поливиниловый спирт), тогда как остальное приходится на долю поливинилбутираля. Молекулы полимеров включают в себя 15-25 вес.% гидроксильных групп (определяют как поливиниловый спирт). Совместимость пластификатора с поливинилбутиралем измеряют по его температуре помутнения или абсорбции пластификатора поливинилбутиралем. Температуру помутнения определяют приготовлением раствора 0,5 г поливинилбутираля в 10 мл (при комнатной температуре) пластификатора по той температуре, при которой образуется прозрачный раствор, а затем постепенно понижают температуру (измерение проводят с использованием термометра, погруженного в раствор) до такого уровня, при котором раствор становится мутным вследствие выделения полимера из раствора. Температура, при которой показания шкалы термометра, находящегося позади пробирки, становятся неразличимыми, является температурой помутнения. Испытания с использованием ряда пластификаторов в идентичных условиях для определения их температур помутнения обеспечивают возможность достижения очень точных указаний на их относительную способнослгь совмещаться с полимером. Чем ниже температура помутнения, тем выше совместимость обоих компонентов. Абсорбцию определяют, погружая тонкий лист поливинилбутираля в пластификатор на определённый промежуток времени, после чего его удаляют, суfiaT и взвешивают. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не прекращается прирост веса листа. Если такое испытание проводят с- использованием различных композиций пластификаторов при прочих равных условиях, то данные относительной абсорбции пластификаторов поливинилбутиралем указывают на относительную совместимость различных пластификаторов с поливинилбутиралем. Такие два испытания проводят для получения предварительных данных, указывающих на возможность использо

вания смесей в качестве эффективных пластификаторов для поливинилбутираля, предназначенного для использования в производстве слоистых стекол, способных противостоять длительному воздействию солнечных лучей и атмосферных факторов без ухудшения свойств.Образцы материалов,прошедшие через такие испытания, были выставлены в штатах Флорида и Аризона в течение 2 лет на открытом воздухе, . после чего их подвергли испытаниям для оценки внешнего вида и устойчивости kpoмки.

Совместимость различных смесей пластификаторов с поливинилбутиралем определяют путем осуществления испытаний описанных двух типов, причем смеси, обладавшие свойствами наилучшей совместимости, подвергли испытаниям дли определения их свойств после выдержки в самых жестких условиях.

Пример 1. Определяют температуру помутнения различных сочетаний бутилбензилфталата (ББФ) с дигексиладипинатом (ДГА).

В одном и том же общем объеме пластификатора растворяют одно и то же количество поливинилбутираля, содержание гидроксильных групп в котором, измеряемое как поливиниловый спирт, составляет 20,8 вес.%. Отмечают температуру, при -которой начинает возникать помутнение, и температуру, при которой становится неразличимой шкала термометра.

. Результаты, полученные при изменениях относительного содержания ББФ и ДГА в кс позиции пластификаторов, сведены в табл.1.

Таблица 1

Таким образом, иногда температура помутнения оказывается более низкой, чем минимальная зафиксированная температура .

Из изложенного следует, что ДГА характеризуется минимальным уровнем совместимости с используемым поливинилбутиралем. Однако частичная замена ДГА компонентом ББФ повышает степень совместимости до момента,

0 когда соотношение между ББФ и ДГА достигает приблизительно 70:80, после чего совместимость вновь начинает падать. Таким образом, в определенном интервале, находящемся в пределах 5 приблизительно 95:5-40:60 для соответственно ВБФ и ДГА (в пересчете на объемное соотношение), температура помутнения сочетания компонентов ниже температуры помутнения для любого из компонентов в отдельности. Это ука0зывает на возможность использования промежуточного слоя, материал которого включает в себя в качестве пластификатора композицию с соотношением компонентов в указанных пределах,для

5 изготовления слоистого материала, устойчивость крсянки которого превьаяает устойчивости кромки материала с промежуточным елоем, пластифицированным любым из использованных пластификато0ров в отдельности.

Пример 2. Влияние на абсорбцию смеси пластификаторов, включающей в себя ББФ и ДГА, и изменение в соотношениях между этими компонен5тами. При этом используют описанную технологию. Полученные результаты сведены в табл.2.

2

Таблица

40

98

122

100

110

138

20

110 138

40

96

119

60

40

Из данных табл.2 следует, что эксперимент повторяют с использованием ДГА, который -проявляет минимашьную совместимость. В случае, когда пластификатор ДГА смешивают более чем с 45 об.% ББФ, совместимость смеси пластификаторов превышает совместимость любого из ее компонентов, взятых в отдельности, причем при объемном соотношении между ББФ и ДГА в интервале от 40:60 до 80:20 совместимость смеси является максимальной.

П р и м е р 3. Результаты вьщержки слоистых материалов, которые включгиот в себя по одному промежуточному слою поливинилбутирсшя, пластифицированного смесью ББФ с ДГА в объемном соотношении 60:40 об.%, в течение года в штате Флорида. Для сравнения подвергают испытаниям два других промежуточных слоя. В составе одного такого слоя используют тот же самый пластификатор, за исключением того, что вместо дибутилфталата (ДБФ) используют ББФ. В составе другого слоя используют технический пластификатор триэтиленгликоль-ди-2ггэтилгексилбутираль, который широко применяют для пластификации поливинилбутиралей, вместо предлагаемой смеси.

Образщл слоистых материалов квадратной формы подвергают нагреванию в автоклаве, заполненном маслом,до , после удаления их очищают, разрезают на квадраты и выдерживают на открытом воздухе и солнце в течение года в штате Флорида.

По истечении года квадратные образцы подвергают исследованию на определение устойчивости кромки. Кромки, у которых имeetcя более трех участков (вдоль кромки длиной 15 см),где промежуточный слой пол.ностью не совпадает с кромкой стекл считаются неудовлетворительными.Полученные результаты устойчивости кромки сведены в табл.З.

Таблица 3

Пример 4. Характеристики слоистых материалов, изготовленных с использованием промежуточных слоев, .пластифицированных в соответствии с предлагаемым изобретением.

Листы п6ливин1 1,бутираля, пластифицированные различными сочетаниями пластификатора, используют в качестве прокладок между листами стекла, а изготовленные таким образом слоисTbie материалы выдерживают в погодных условиях штата Флорида в течение 18 месяцев. По истечении одного года и-Затем вновь по истечении 18 месяцев слоистые материалы подвергают проверке для обнаружения возникших дефектов.

При этом дефектами материала считаются точки, в которых промежуточный слой дает усадку относительно кромки слоистого стекла, проявляя отслаивание кромки.

Полученные результаты сведены в табл.4.

Таблица 4

10/0 10/4 10/7 10/0 10/0 10/7 10/10

Промежуточный слой А представляет собой поливинилбутираль,содержавший 20% гидроксильных групп (определяют как поливиниловый спирт), пластифицированный 40 ч./100 ч. пластификатора.

Промежуточный слой В представляет собой поливинилбутираль, молекулы которого содержат 18,3% гидроксильных групп (определяют как поливиниловый спирт), пластифицированный.. 35,5 ч./100 ч. пластификатора.

Промежуточный слой С представляет собой поливинилбутираль, молекулы которого содержат 18,6% гидроксильных групп (определяют как поливиниловый спирт), пластифицированный 34 ч./10О ч. пластификатора.

В каждом случае обнаруженными дефектами являются участки вдоль кромок слоистых материалов, на которых усадка промежуточного слоя вызывает отделение промежуточного слоя от кромки стекла на глубину менее 1, б мм. У большинства слоистых материалов, пластифицированных в соответствии с предлагаемым изобретением, вдоль кромок не обнаружено никаких пятен даже незначительного типа.

Пример 5. Данный пример иллюстрирует изменение низкотемпературной ударной прочности в зависимости 41,5/10013,3(0,75)17,5(0,79) 41,0/10013,8(0,76)18,7(0,79) 40,5/10015,3(0,75)23,3(0,79) 39,5/10019,5(0,75)26,4(0,79) 38,5/10019,5(0,75)30,4(0,79)

Результаты измерения скорости .пенетрации разделяют на две части, А и В. В части А приводят необработанные данные, которые могут быть сопоставлены лишь приближенно. В части В используется компьютерная моцель для регулирования этих необработанных данных и их размещения на строго сопоставимой основе с использованием величин толщины промежуточного слоя и адгезии.

от относительного содержания компонентов пластификатора.

В поливинилбутираль, молекулы которого содержат 21,5% ГИДЕЮКСИЛЬНЫХ Групп jtoпpeдeляют как поливиниловый спирт), вводят различные смеси пластификаторов, указанные в табл.5.

С использованием различных пластифицированных образцов формуют листы толщиной приблизительно 0,76 мм, которые затем совмещают в качестве

o промежуточных слоев в идентичных условиях с листами стекла с получением слоистого материала толщиной приблизительно 2,5 мм. Адгезионную -Способность промежуточного слоя к 5 стеклу регулируют добавлением металлической соли.

Среднюю скорость пенетрации определяют по падению чугунного шарика 0 весом 2,27 кг в квадратные образцы слоистого материала с длиной стороны 30,5 см до момента, когда шар либо проникает в образец, либо образовывает трещину длиной, превышающей длину одной из сторон образца. Скорость

5 движения шара при ударе рассчитывают по высоте, с которой падает шар.

Зависимость ударной прочности от состава пластификатора приведена в табл.5.

Таблица5

Данные табл. 5 показывают, что чем выше относительное содержание бутилбензилфталата, тем ниже низкотемпературная ударная прочность, измеренная по средней скорости пенетрации. Из оценки приведенных величин очевидно, что. при низких температурах чем выше относительное содержание ДГА,-тем выше ударная прочность, что является неожиданным в данной части интервала изменения состава 31,7(0,77)1416,931,1 34,1(0,77)1418,434,0 39,9(0,76)15,322,439,4 40,1(0,76)20,125,040,6 41,2(0,77)19,829,640,4

композиции, в которой с повышением содержания ДГА совместимость повышается.

Как следует из примеров предлагаемая композиция позволяет значительно улучшить устойчивость к расслаиванию и низкотемпературную ударную прочность стекол.

Формула изобретения

Поливинилбутиралевая композиция для промежуточных слоев слоистых стекол элементов архитектурного застекления, состоящая из поливинилбутираля и сложноэфирного пластификатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости кромки элементов к расслаиванию и увеличения низкотемпературной ударной прочности стекол, она содержит в качестве пластификатора смесь дигексиладипината с 20-80 об,% бутилбензилфталата при следующем соотношении компонентов, вес,ч.:

Поливинилбутираль 100 Пластификатор35-47

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3884805, кл.210-65, опублик. 1965.