一种高透离子性中间膜及其制备方法与流程

本发明属于膜制备，具体涉及一种高透离子性中间膜及其制备方法。

背景技术：

1、在建筑、汽车等众多领域，安全玻璃的应用日益广泛，而中间膜作为安全玻璃的核心组成部分，其性能直接影响着安全玻璃的整体品质。传统的高透离子性中间膜虽具备高透这一显著优势，能够让光线近乎无阻碍地透过，为室内营造出明亮开阔的视野，在追求通透视觉效果的场景中备受青睐。然而，这类中间膜在韧性方面却存在明显不足。韧性不足使得中间膜在面对外力冲击时，难以通过自身的弹性变形来有效吸收和分散能量。当遭遇意外碰撞，如建筑玻璃受到强风裹挟的杂物撞击，或是汽车玻璃在事故中受到撞击时，中间膜无法像理想状态那样缓冲冲击力，极易导致玻璃破碎，无法为人员和物品提供可靠的保护。

2、专利cn108587022a公开一种高性能离子性中间膜及其制备方法，所述高性能离子性中间膜包括如下重量份的组分：丙烯酸树脂100份、引发剂0.01-0.1份、链转移剂0.1-5份和环氧基单体5-20份。该发明的高性能离子性中间膜继承了丙烯酸材料的透明性，透光率高，同时由于乙烯链的存在而具有很好的韧性和抗冲击性能；该发明利用聚合物链支化，并通过熔融挤出的改性方式，大大提高了离子性中间膜的耐水热性能，同时，支化链的存在使得离子性中间膜的结晶性能减弱，雾度降低，透明性得到保证，更适合用于夹胶玻璃中间层。然而，其力学性能和韧性仍有提高或改善空间，一方面，引发剂、链转移剂和环氧基单体等组分的配比虽经过一定优化，但在聚合反应过程中，可能无法实现各组分的完美协同作用，导致聚合物链的支化程度和结构均匀性未达理想状态，影响力学性能提升。另一方面，熔融挤出改性方式虽提高了耐水热性能，但该工艺对聚合物内部微观结构的调控存在一定局限性，可能无法充分激发材料潜在的性能，使得中间膜在复杂受力环境下，力学性能和韧性的表现仍有提升的余地。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高透离子性中间膜及其制备方法，用于解决现有技术中中间膜的韧性和力学性能不佳的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供一种高透离子性中间膜，由以下重量份成分组成：60-80份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20-34份改性增韧剂、3-8份硅烷偶联剂kh-550、18-24份复合力学助剂、2-8份纳米二氧化硅、1-4份甘油单硬脂酸酯和1-2份氢氧化铝。

4、作为优选，所述改性增韧剂的制备方法，包括以下步骤：

5、q1：将苯酚、对羟基苯甲酸和甲烷磺酸加入至容器中，搅拌混合后，加热保温反应，反应结束后，加入至冰水混合物中，析出固体，抽滤，洗涤滤饼，干燥，溶解，加热回流，然后加入活性炭和亚硫酸氢钠，冷凝回流后热过滤，冷却析晶，抽滤，冷冻干燥，得到有机物1；

6、以上过程中，有机物1的合成反应式如下：

7、

8、有机物1经质谱分析结果为：m/z: 214.06 (100.0%), 215.07 (14.3%), 216.07(1.6%)。

9、q2：将2-乙基己酸和1,1,3,3-四甲基胍加入至容器中，室温密闭搅拌，得到黄色粘稠液体2；将羟基封端三氟丙基甲基聚硅氧烷、4,4’-双(二甲基羟基硅基)二苯醚和黄色粘稠液体2加入至容器中，随后加入苯，通入氮气，搅拌均匀后加热回流反应，反应结束后，沉淀，真空干燥，得到有机物3；

10、以上过程中，有机物3的合成反应式如下：

11、

12、q3：将有机物1、异佛尔酮二异氰酸酯、有机物3和2,2-二羟甲基丙酸加入至反应容器中，氮气保护下，加热反应，随后加入二月桂酸二丁基锡和1,4-丁二醇，继续搅拌反应，降温后加入三乙胺继续反应，然后再加入去离子水进行搅拌，减压蒸馏，得到改性增韧剂。

13、作为优选，所述q1中，苯酚、对羟基苯甲酸和甲烷磺酸的用量比为（1.77-1.98）g：（2.82-3.05）g：（17.98-18.34）ml，加热至80-84℃保温反应6-8h，首先用蒸馏水洗涤滤饼，随后用5wt%的碳酸氢钠水溶液洗涤至中性，然后继续用蒸馏水进行洗涤，用30vt%的乙醇水溶液进行溶解，80-83℃冷凝回流10-15min，-40~-46℃冷冻干燥。

14、作为优选，所述q2中，2-乙基己酸和1,1,3,3-四甲基胍的用量比为（0.68-0.76）g：（0.512-0.641）g，搅拌时间为3-5h；羟基封端三氟丙基甲基聚硅氧烷、4,4’-双(二甲基羟基硅基)二苯醚、黄色粘稠液体2和苯的用量比为（7.45-7.83）g：（1.52-1.73）g：（0.0712-0.0832）g：（5.12-5.74）ml，回流反应时间为6-7h，加入至甲醇中进行沉淀，真空干燥温度为80-84℃。

15、作为优选，所述q3中，有机物1、异佛尔酮二异氰酸酯、有机物3、2,2-二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、1,4-丁二醇和三乙胺的用量比为（18.52-22.42）g：（16.12-17.34）g：（3.92-5.48）g：（2.31-2.54）g：（0.24-0.36）g：（2.31-2.46）g：（1.81-1.93）g，加热反应温度为80-82℃，反应时间为1-2h，降温至30-34℃后加入三乙胺继续反应30-45min，加入去离子水搅拌30-45min。

16、作为优选，所述复合力学助剂的制备方法，包括以下步骤：

17、s1：将2,5-呋喃二甲酸、氯化亚砜和n,n-二甲基甲酰胺加入至容器中，升温回流反应，反应结束后，减压蒸馏，真空抽滤，得到中间物a；

18、s2：将中间物a和氟苯加入至容器中，搅拌溶解后，冰浴环境下，加入氯化铝，升温回流反应，反应结束后，冷却，加入至甲醇中，过滤，重结晶，得到中间物b；

19、s3：将中间物b、2,5-二叔戊基氢醌、碳酸钾和环丁砜依次加入至容器中，升温反应后，继续加热反应，得到聚合物，沉降，水煮，溶解，沉降，干燥，得到复合力学助剂。

20、以上过程中，复合力学助剂的合成反应式如下：

21、

22、中间物a经质谱分析结果为：m/z: 191.94 (100.0%), 193.94 (64.7%), 195.93(10.2%), 192.94 (6.6%), 194.94 (4.2%)；中间物b经质谱分析结果为：m/z: 312.06(100.0%), 313.06 (19.6%), 314.07 (1.8%)。

23、作为优选，所述s1中，2,5-呋喃二甲酸、氯化亚砜和n,n-二甲基甲酰胺的用量比为（14.22-16.43）g：（28-35）ml：（0.01-0.02）ml，升温至80-84℃回流反应4-6h。

24、作为优选，所述s2中，中间物a、氟苯和氯化铝的用量比为（17.31-17.84）g：（25.92-26.12）g：（33.61-35.65）g，升温至70-72℃回流反应10-12h；所述s3中，中间物b、2,5-二叔戊基氢醌、碳酸钾和环丁砜的用量比为（3.94-4.12）g：（3.12-3.25）g：（2.76-2.85）g：（9-11）ml，升温至130-140℃反应2-3h，继续加热至160-165℃反应1-3h。

25、作为优选，所述的一种高透离子性中间膜的制备方法，包括以下步骤：

26、步骤一：将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂kh-550进行混合，加热搅拌后，得到改性纳米二氧化硅，将改性纳米二氧化硅、复合力学助剂、氢氧化铝和甘油单硬脂酸酯加入至容器中，加热混合搅拌，得到混合干粉；

27、步骤二：将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和改性增韧剂加入至密炼机中，加热熔融，完全熔融后，加入混合干粉，混合搅拌后，挤出，冷却，热处理，拉伸，定型，得到高透离子性中间膜。

28、作为优选，所述步骤一中，加热温度为80-100℃，时间为10-15min，加热混合搅拌温度为50-60℃，时间为5-8min；所述步骤二中，加热熔融温度为120-160℃，混合搅拌时间为10-15min。

29、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

30、1.本发明将制备得到的改性增韧剂和复合力学助剂添加至高透离子性中间膜中，可以有效提高其抗紫外性能、韧性和机械强度，两种物质中含有的酮基和芳环可以吸收紫外线，通过π-π跃迁将光能转化为热能，避免基材分子链断裂；同时还可以维持高透明度，避免相分离导致的光散射。

31、2.本发明将制备得到的改性增韧剂应用至高透离子性中间膜中，可以有效提高其韧性，改性增韧剂中含有的有机硅软段在基体材料中形成分散的“岛”相，当材料受到冲击或应力时，这些柔性的有机硅区域能有效诱发银纹、剪切带或发生大形变，吸收和耗散大量冲击能量，阻止裂纹扩展，含有的刚性芳环结构和聚氨酯硬段与基体材料具有较好的相容性，能有效传递应力，避免界面成为薄弱点，确保应力能有效地传递到有机硅软段进行能量耗散，提高其韧性。

32、3.本发明将制备得到的复合力学助剂添加至高透离子性中间膜中，可以有效增强其机械强度和高温尺寸稳定性，复合力学助剂含有的芳环和醚酮键形成高度刚性的棒状分子链，分散在基体中，可以通过物理缠结和范德华力，显著提升中间膜的拉伸强度，同时含有的分子间氢键，构建物理交联网络，限制链段运动，提高其机械强度；复合力学助剂含有的刚性网络骨架，有效抑制基体的链段松弛和热膨胀，显著提升其热变形温度。