一种反应增容型宽温域隔音树脂膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子功能材料与夹层玻璃中间膜，尤其涉及一种反应增容型宽温域隔音树脂膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、夹层玻璃作为一种安全玻璃，广泛应用于汽车领域、建筑领域和轨道交通领域等诸多领域，常见的应用场景有汽车风挡、建筑幕墙以及轨道交通舷窗等。聚乙烯醇缩丁醛（pvb）作为夹层玻璃中间膜的核心基材，技术人员基于上述领域的隔音需求，对其进行隔音功能改性。现有的隔音技术，大多通过调控pvb膜不同膜层的乙酸乙烯酯单元（vac）含量，实现常温段隔音效果，但是仍存在显著的技术缺陷。例如阻尼温域窄，-10℃以下的低温环境中阻尼值不足8%，无法满足寒冷地区车载、户外建筑的低温隔音需求；软质隔音芯层的抗撕裂强度、抗穿刺性能差，加工与使用过程中易出现破膜、层间分离问题；在高温条件下长期使用时增塑剂易向表层迁移，导致隔音性能衰减、与玻璃脱胶。

2、为了改善pvb膜的低温阻尼与力学性能，行业内尝试将pvb与热塑性聚氨酯弹性体（tpu）共混改性。但是pvb为强极性聚合物，tpu为弱极性聚合物，两者直接共混存在相容性差的核心痛点，易出现宏观相分离，导致pvb膜的雾度升高、透光率骤降、层间结合力差，无法满足夹层玻璃的光学与使用要求，难以实现工业化应用。研究人员尝试采用预先合成接枝增容剂的方式改善两者相容性，但是增容效果有限，且工艺流程长、生产成本高，无法与现有pvb膜生产线兼容；部分接枝改性方法还存在副反应多、树脂易黄变降解和加工稳定性差的缺陷。

3、因此，开发一种兼具优异宽温域隔音性能、高力学强度、稳定光学性能的pvb膜，并且制备工艺简单、适配工业化生产，已经成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种反应增容型宽温域隔音树脂膜及其制备方法和应用，本发明提供的反应增容型宽温域隔音树脂膜，各组分相容性好，兼具优异宽温域隔音性能、高力学强度和稳定光学性能。

2、本发明提供了一种反应增容型宽温域隔音树脂膜，包括隔音芯层和覆在所述隔音芯层上的粘结表层；所述隔音芯层的层数为1层以上；所述粘结表层的层数为1层以上；所述隔音芯层包括以下质量份数的组分：pvb 60~80份、tpu 5~30份、增塑剂20~40份、马来酸酐（mah）0.1~2份和助剂0.01~2份；所述马来酸酐与pvb的分子链上羟基、tpu的分子链上端羟基形成pvb-mah-tpu共价桥接结构；所述粘结表层包括以下质量份数的组分：pvb 70~85份、增塑剂15~30份和助剂0.1~2份。

3、优选的，所述隔音芯层中pvb的乙酸乙烯酯单元含量（以聚乙酸乙烯酯计）为5~8mol%，羟基含量（以聚乙烯醇计）为10~14wt%。

4、优选的，所述隔音芯层中tpu的邵氏硬度为a70~a90，重均分子量为5~12万，端羟基值为20~80mgkoh/g，官能度为2；所述tpu为端羟基型聚酯型tpu。

5、优选的，所述隔音芯层中助剂包括紫外吸收剂、抗氧剂、附着力调节剂和酯化反应催化剂中的一种或几种。

6、优选的，所述粘结表层中pvb的乙酸乙烯酯单元含量（以聚乙酸乙烯酯计）为0.1~11mol%，羟基含量（以聚乙烯醇计）为17~22wt%。

7、优选的，所述反应增容型宽温域隔音树脂膜包括依次层叠的第一粘结表层、隔音芯层和第二粘结表层（aba结构）；所述第一粘结表层和第二粘结表层相同。

8、本发明还提供了上述方案所述反应增容型宽温域隔音树脂膜的制备方法，包括以下步骤：

9、（1）将pvb、tpu、增塑剂、马来酸酐和助剂混合，熔融进行原位开环酯化桥接反应，得到隔音芯层熔体；

10、（2）将pvb、增塑剂和助剂混合，熔融，得到粘结表层熔体；

11、（3）将所述隔音芯层熔体和粘结表层熔体共挤出后流延，得到所述反应增容型宽温域隔音树脂膜；

12、对步骤（1）和步骤（2）没有时间先后顺序的要求。

13、优选的，步骤（1）中，所述熔融的螺杆温度为150~210℃，螺杆转速为200~400rpm。

14、优选的，步骤（2）中，所述熔融的螺杆温度为140~200℃，螺杆转速为200~400rpm。

15、本发明还提供了上述方案所述反应增容型宽温域隔音树脂膜在汽车领域、建筑领域、轨道交通领域或封装玻璃领域中的应用。

16、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

17、本发明基于pvb和tpu共混体系，通过原位开环酯化桥接反应增容，解决了pvb与tpu的相容性问题，同时显著提升膜材的低温阻尼性能和抗撕裂性能，抑制增塑剂迁移。本发明提供的制备方法，实现一步法原位增容与成膜，适配现有工业化生产线。整体而言，本发明提供的反应增容型宽温域隔音树脂膜，各组分相容性好，兼具优异宽温域隔音性能、高力学强度和稳定光学性能。具体来说：

18、1）一步法原位增容，pvb和tpu的相容性优良：

19、本发明将马来酸酐在预混阶段加入，在熔融挤出过程中同步完成定向酯化反应与成膜，无需单独合成接枝增容剂，工艺流程短、成本可控。原位生成的桥接结构可实现pvb与tpu的分子级相容，抑制宏观相分离，保证膜材的高透光率、低雾度，解决了现有pvb和tpu共混体系光学性能差、易分层的问题。

20、2）显著拓宽阻尼温域，大幅提升低温隔音性能：

21、tpu的玻璃化转变温度低于pvb，与pvb形成双连续相结构后，两者的阻尼峰实现叠加，有效拓宽了阻尼温域。与纯pvb隔音体系相比，本发明提供的反应增容型宽温域隔音树脂膜，-10℃低温阻尼值提升100%以上，同时常温阻尼保持23%以上，实现了-10~40℃全温域的优异隔音效果，适配全气候场景的使用需求。

22、3）大幅提升力学性能与长期使用稳定性：

23、tpu的加入显著提升了隔音芯层的抗撕裂强度、抗穿刺性能，较纯pvb芯层提升30%以上，解决了软质隔音膜加工易破膜的问题；同时，原位开环酯化桥接反应形成的分子桥接与界面结合，可有效锁定增塑剂，抑制增塑剂迁移，大幅提升了膜材长期使用的性能稳定性，避免隔音性能衰减与玻璃脱胶。

24、4）反应可控性强，加工适配性好，易于工业化推广：

25、本发明所用的定向酯化反应无副反应，熔体流动性稳定，加工窗口宽，批次一致性好；制备方法与pvb膜的现有多层共挤生产线完全兼容，无需大规模设备改造，一步法完成反应增容与成膜，生产效率高，易于实现规模化工业生产。

1.一种反应增容型宽温域隔音树脂膜，其特征在于，包括隔音芯层和覆在所述隔音芯层上的粘结表层；

2.根据权利要求1所述的反应增容型宽温域隔音树脂膜，其特征在于，所述隔音芯层中聚乙烯醇缩丁醛的乙酸乙烯酯单元含量为5~8mol%，羟基含量为10~14wt%。

3.根据权利要求1所述的反应增容型宽温域隔音树脂膜，其特征在于，所述隔音芯层中热塑性聚氨酯弹性体的邵氏硬度为a70~a90，重均分子量为5~12万，端羟基值为20~80mgkoh/g，官能度为2；所述热塑性聚氨酯弹性体为端羟基型聚酯型热塑性聚氨酯弹性体。

4.根据权利要求1所述的反应增容型宽温域隔音树脂膜，其特征在于，所述隔音芯层中助剂包括紫外吸收剂、抗氧剂、附着力调节剂和酯化反应催化剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的反应增容型宽温域隔音树脂膜，其特征在于，所述粘结表层中聚乙烯醇缩丁醛的乙酸乙烯酯单元含量为0.1~11mol%，羟基含量为17~22wt%。

6.根据权利要求1所述的反应增容型宽温域隔音树脂膜，其特征在于，所述反应增容型宽温域隔音树脂膜包括依次层叠的第一粘结表层、隔音芯层和第二粘结表层；所述第一粘结表层和第二粘结表层相同。

7.一种反应增容型宽温域隔音树脂膜的制备方法，其特征在于，所述反应增容型宽温域隔音树脂膜为权利要求1~6任一项所述反应增容型宽温域隔音树脂膜，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述熔融的螺杆温度为150~210℃，螺杆转速为200~400rpm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述熔融的螺杆温度为140~200℃，螺杆转速为200~400rpm。

10.一种反应增容型宽温域隔音树脂膜在汽车领域、建筑领域、轨道交通领域或封装玻璃领域中的应用，其特征在于，所述反应增容型宽温域隔音树脂膜为权利要求1~6任一项所述反应增容型宽温域隔音树脂膜。