Поливинилбутиралевая композиция

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 29.01.79 (21) 2720158/05 -(51)М. (Л

С 08 L 29/14//

С 08 К 5/10 (23) Приоритет — (32) 30. 01. 78 (31) 873346 (33) США

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.06816юллетень ¹ 23 (53) /4К б78. 744. .534.049.13 (088.8) Дата опубликования описания 230б81 л

Иностранцы дональд Айрвинг Кристенсен и Джемс Арсур Снельгроув-(США) ,ъ - - I

Иностранная фирма

"Монсанто Компани" =- . (США) (72) Авторы изобретения (7t) Заявитель (5 4 ) ПОЛИ ВИН ИЛВУТИРАЛЕ ВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к полимерным композициям, в частности к поливинилбутиралевой .композиции, и может быть использовано в химической промышленности, а композиция — для промежуточ- 5 ных слоев слоистых стекол элементов архитектурного эастекления.

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 матери-15 ала, в особенности по истечении многих лет воздействия влажной окружающей среды. Слоистые материалы, применяемые для архитектурных целей, должны обладать исключительно высоким 20 стандартом устойчивости кромки,; т.е. отвечать требованиям, которые не предъявляются к прокладочным материалам, используемым в автомобильных ветровых стеклах ожидаемый срок служ25

> бы которых короче срока службы архи.тектурных прокладок.

Устойчивость кромки тесно связана с совместимостью в том смысле, что в этом случае, если пластификатор не- 30 совместим с полимером, это может привести к его быстрой потере вблизи кра мок слоистого материала, например,за счет миграции к поверхности (выпотевания ) 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 композицйй могут быть использованы для производства многослойных материалов, которые также отвечают требованиям

841594 наличия критерия ударной прочности, необходимого для их применения в качестве архитектурных стекол.

Известна поливинилбутиралевая композиция для промежуточных слоев слоистых стекол элементов архитектурного застекления, состоящая из поливинилбутираля и сложноэфирного пластификатора - дигексиладипината (1$ °

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 устойчивости кромки элементов к расслаива- 15 нию и увеличение низкотемпературной ударной прочности стекол.

Эта цель достигается тем, что поливиннлбутиралевая композиция для промежуточных слоев слоистых стекол 20 элементов архитектурного застекления, состоящая иэ поливинилбутираля и сложноэфирного пластификатора, содержит в качестве последнего смесь дигексиладипината с 20-80 об.% бутил- 25 бензилфталата при следующем соотношении компонентов, вес.ч:

Поливинилбутираль 100

Пластификатор 35-47

Поливинилбутиральная композиция, пластифицированная эффективным количеством смеси пластификаторов, включает в себя 20-80 об.% дигексиладипината и соответственно 80-.20 об.% бутилбензилфталата.

Эффективность такого сочетания является неожиданной, поскольку в том случае, когда фталатный компонент используют индивидуально, получают слоистые материалы, обладающие исключительно высокой устойчивостью кром- 40 ки, однако низкотемпературная ударная прочность таких слоистых материалов является заметно иониженной. С другой стороны, в том случае, когда слоистые материалы, в состав которых входит 45 один адипатный пластификатор, подвергают испытаниям в жестких условиях в течение длительных промежутков времени, что необходимо для подтверждения воэможности их применения в каче- ®О стве архитектурных слоистых стекол, наблюдается отслаивание кромки в определенной степени, которая может обусЛовить неприменимость упомянутых материалов в некоторых областях.

Вбор оптюьного состава д;я 55 сочетания пластификаторов зависит от услойчивости кромки и ниэкотемпературной ударной прочности. Если устойчивость кромки оказывается более важной характеристикой, тогда такое со- 49 четание содержит в качестве основного компонента фталат, ударная прочность которого является главным качеством материала, а доминирующим компонентом - адипат.

У архитектурного стекла устойчивость кромки является доминирующим свойством, вследствие чего предлагаемая композиция содержит 30-70 об.% адипата и соответственно 70-30 об.% фталата.

Поливинилбутираль получают реакцией бутиральдегида с гидролизованным поливиниловым эфиром, в частности с поливинилацетатом, поэтому он содержит остаточные спиртовые и эфирные группы. Молекулы приемлемых поливинилбутиралей содержат прибли зительно 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 способность совмещаться с полимером. Чем ниже температура помутнения, тем выше совместимость обоих компонентов.

Абсорбцию определяют, погружая тонкий лист поливинилбутираля в пластификатор на определенный промежуток времени, после чего его удаляют, судат 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

841594

Та блица 2

Содержание компонентов, об.Ф

Адсорбция при температуре, С

Таблица 1

Температура0С

Содержание компонентов, об.%

30 23

ББФ ДГА начала помутпомутне нения ния

ББФ

ДГА

122 98

100

138 110

80 20

60 40

100

0 92

20 80

40 м20

138 110

119 96

93 76

66 55

74

40

3

55 ное помутнение) 80

100

60 90 85

80 110 105

100 130 128

20 вания смесей в качестве эффективных пластификаторов для поливинилбутираля, предназначенного для использования в производстве слоистых стекол, способных противостоять длительному воздействию солнечных лучей и атмо сферных 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 кромки.

Совместимость различных смесей пластификаторов с поливинилбутиралем определяют путем осуществления испы- таний описанных двух типов, причем смеси, обладавшие свойствами наилучшей совместимости, подвергли испытаниям для определения их свойств пос- ле 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.В.

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 композиции пластификаторов, сведены в табл.1.

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

Иэ изложенного следует, что ДГА характеризуется минимальнйм уровнем совместимости с используемым поливинилбутиралем. Однако частичная замена ДГА компонентом ББФ повышает степень совместимости до момента, 1О когда соотношение между ББФ и ДГА достигает приблизительно 70:80, после чего совместимость вновь начинает падать. Таким образом, в определенном интервале, находящемся в пределах приблизительно 95:5-40:60 для соответственно ББФ и ДГА (в пересчете на объемное соотношение), температура помутнения сочетания компонентов ниже температуры помутнения для любого из компонентов в отдельностИ. Это указывает на возможность использования промежуточного слоя, материал которого включает в себя в качестве пластификатора композицию с соотношением компонентов в укаэанных пределах,для изготовления слоистого материала, устойчивость кромки которого превышает устойчивость кромки материала с промежуточным" слоем, пластифицированным любым из использованных пластификато30 ров в отдельности. . Hp и м е р 2. Влияние на абсорбцию смеси пластификаторов, включающей в себя ББФ и ДГА, и изменение в соотношениях между этими компонен35 тами. Прн этом используют описанную технологию. Полученные результаты сведены в табл.2.

ЬО Из данных табл.2 следует, что эксперимент повторяют с использованием ДГА, который проявляет минимальную Совместимость. В случае, когда пластификатор ДГА смешивают более чем с 45 об.% ББФ, совместимость сме841594

Таблица 3!

Удовлетворительные кромки,Ъ!

Содер- Число жанне, кроч./100 мок

Пластификатор

ДГЛ/ББФ в соотношении

40:60

45 и 47 72 100

ДГА/ДБФ в соотношении

40: 60

45 36 75

Триэтиленгликоль-ди-2-этилгексилбутираль

48 36 86

Таблица 4

Промежуточный слой

1 r 1,5 r

ДГА/ББФ

ДГА/ББФ

ДГА/ББФ

ДГА/ББФ

ДГЛ/ББФ

ДГА/ББФ

50/50

65/35

80/20

50/50

65/35

80/20

10/О

10/О

10/4

10/О

10/7

10/7

10/О

10/О 10/О

10/О

10/б

10/7

10/9

10/10

100

ДГА си пластификаторов превышает совместимость любого иэ 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.

Пример 3. Результаты выдержки слоистых материалов, которые включают в себя по одному промежуточному слою поливинилбутираля, пластифицированного смесью ББФ с ДГА в объ- 10 емком соотношении 60:40 об.Ъ; в течение года в штате флорида. Для сравнения подвергают испытаниям два других промежуточных слоя. В составе одного такого слоя используют тот 15 же самый пластификатор, за исключением того, что вместо дибутилфталата (ДБФ) используют ББФ. В составе другого слоя используют технический пластификатор триэтиленгликоль-ди-2 этилгексилбутираль, который широко применяют для пластификации поливинилбутиралей, вместо предлагаемой смеси.

Образцы слоистых материалов квадратной формы подвергают нагреванию в автоклаве, заполненном маслом,до

149 С, после удаления их очищают, разрезают на квадраты и выдерживают на открытом воздухе и солнце в течение года в штате Флорида. 30

По истечении года квадратные образцы подвергают исследованию на определение устойчивости кромки. 35

Кромки, у которых имеется более трех участков (вдоль кромки длиной

15 см),где промежуточный слой пол-. ностью не совпадает с кромкой стекла, считаются неудовлетворительными.По- 40 лученные результаты устойчивости кромки сведены в табл.3.

Пластифи- Соотношение катор компонентов пластификатора

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

Листы поливинцфбутираля, пластифицированные различными сочетаниями пластификатора, используют в качестве прокладок между листами стекла, а изготовленные таким образом слоистИе 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.

Число слоистых материалов, подвергнутых проверке, с дефектами по истечении

841594

Среднюю скорость пенетрации определяют по падению чугунного шарика

2() 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 движения шара при ударе рассчитывают по высоте, с которой падает шар.

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

Таблица 5

Средняя скорость пенетрации, км/ч

Содержание плас тификатора

Объемное соотноше ние между ДГА и

ББФ

Часть В (стандартиэированные результаты) Часть A олщина промежуточного слоя, мм

-9,4 С

-17,8 С -9,4 С -1,1 С -17,8 С -1, 1

41,5/100 13,3 (0,75) 17,5 (0,79) 31,7 (0,77)

41,0/100 13,8 (0,76) 18,7 (0,79) 34,1 (0,77) 16,9 31,1

18,4 34,0

30/70

40/60

50/50

60/40

70/30

40,5/100 15,3 (0,75) 23,3 (0,79) 39,9 (0,76) 15,3 22,4 39,4

39,5/100 19,5 (0,75) 26,4 (0,79) 40,1 (0,76) 20,1 25,0 40,6

38,5/100 19,5 (0,75) 30,4 (0,79) 41,2 (0,77) 19,8 29,6 40,4

Результаты измерения скорости ,пенетрации разделяют на две части, A и В. В части A приводят необработанные данные, которые могут быть сопоставлены лишь приближенно. В части В используется компьютерная мо- 40 дель для регулирования этих необработанных данных и их размещения на строго сопоставимой основе с использованием величин толщины промежуточного слоя и адгеэии. 65

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./100 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 1,6мч, У большинства слоистых материалов, пластифицированных в соответствии с предлагаемым изобретением, вдоль кромок не обнаружено никаких пятен даже незначительного типа.

Пример 5. Данный пример ил- . люстрирует изменение низкотемпературной ударной прочности в зави имости от относительного содержания компонентов пластификатэра.

В поливинилбутираль, молекулы которого содержат 21,5% гидроксильных групп определяют 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 промежуточных слоев в идентичных условиях с листами стекла с получением слоистого материала толщиной приблизительно 2,5 мм. Адгезионную .способность промежуточного слоя к стеклу регулируют добавлением металлической соли.

Данные табл.5 показывают, что чем выше относительное содержание бутилбенэилфталата, 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

841594

Формула изобретения

Составитель A.Ãîðÿ÷åâ

Редактор Н.Рогулич Техред М. Ксштура Корректор О. Билак

Заказ 4877/85 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,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.

Поливинилбутиралевая композиция дпя 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.Ъ бутилбензилфталата при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Поливинилбутираль 100

Пластификатор 35-47

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtIlA Р 3884805, кл.210-65, опублик. 1965.

Поливинилбутиралевая композиция Поливинилбутиралевая композиция Поливинилбутиралевая композиция Поливинилбутиралевая композиция Поливинилбутиралевая композиция Поливинилбутиралевая композиция 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к слоистым материалам, используемым для остекления кабин и салонов воздушных, водных и наземных транспортных средств
Наверх