PVB胶片用三甘醇二异辛酸酯生产技术

2020-12-25欧阳孔波安徽皖维高新材料股份有限公司

安徽科技 2020年4期

文/欧阳孔波（安徽皖维高新材料股份有限公司）

PVB 胶片又称PVB 膜，是半透明的薄膜，是由聚乙烯醇缩丁醛树脂经增塑剂三甘醇二异辛酸酯塑化挤压成型的一种高分子材料，广泛应用于建筑安全玻璃、汽车安全玻璃、太阳能光伏组件封装膜等领域。经过特殊配方生产的PVB 胶片在航天、军事和高新技术工业领域等也有着广泛的应用[1]。

三甘醇二异辛酸酯是一种无色、微有气味、不溶于水的液体，为溶剂型耐寒增塑剂，广泛应用于聚乙烯醇缩丁醛（PVB）安全膜和合成橡胶的特效增塑剂，也可用于涤布、粘结剂及密封材料等[2]。作为聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片的特质增塑剂，三甘醇二异辛酸酯是PVB 胶片加工过程中不可或缺的原料，每吨PVB 胶片消耗三甘醇二异辛酸酯260kg，用量较大。传统生产路线工艺处理过程复杂、能耗大、生产效率低，需要改进。

一、生产工艺概述

三甘醇二异辛酸酯的合成反应是典型的脱水酯化反应，分两步进行。第一步是一分子三甘醇和一分子异辛酸在催化剂作用下脱一分子水生成三甘醇单异辛酸酯；第二步是一分子三甘醇单异辛酸酯和一分子异辛酸在催化剂作用下继续反应脱一分子水生成三甘醇二异辛酸酯[3]。反应方程式如下：

第一步反应：HOCH2(CH2OCH2)2CH2OH+C7H15COOH→C7H15COOCH2(CH2OCH2)2CH2OH+H2O

第二步反应：C7H15COOCH2(CH2OCH2)2CH2OH+C7H15COOH→C7H15COOCH2(CH2OCH2)2CH2COOC7H15+H2O

三甘醇二异辛酸醋的合成是典型的脱水酯化反应，该反应影响因素包括催化剂种类、反应时间、反应温度和三甘醇与异辛酸比例等，其中催化剂的种类是关键。目前国内市场上生产三甘醇二异辛酸酯对催化剂的选择一部分采用无机液体酸性催化剂，通过硫酸与磷酸混合液作为催化剂[4]，另一部分采用固体酸催化剂。常规无机液体酸性催化剂在工业生产上应用非常广泛，但对设备腐蚀严重，工艺上存在大量碱洗、水洗产生的废液，污染环境，副产品多，影响产品品质；固体酸催化剂也存在价格昂贵、制备过程复杂的问题。

金泉公司和皖维公司通过多年的研究，选用氯化亚锡为主催化剂，二氧化钛与活性炭作为助催化剂。该催化剂制作简单、价格低，可有效抑制副反应的发生，采用常压工艺即可制得合格产品。该技术占地面积小、设备紧凑、操作简单同时可提升生产效率和产品质量。

二、工艺流程简述

该技术主要包括三甘醇二异辛酸酯的合成、异辛酸的回收、三甘醇二异辛酸酯的精制三个单元过程。工艺流程见图1。

1.三甘醇二异辛酸酯的合成

首先将一定配比的三甘醇、异辛酸、催化剂计量后泵入酯化分离釜进行酯化反应，反应过程通入氮气保护，用蒸汽将物料升温，在搅拌器搅拌状态下，保持反应温度，操作压力为表压0.01～0.02kPa、温度为180～220℃，反应过程中轻组分通过气相出口进入冷却器，经冷却器冷凝后的液相进入分水器物理分离异辛酸和水，分水器上层异辛酸进入酯化分离釜继续酯化反应。取样分析酯化分离釜中的单酯含量为0.5%～1.5%时，结束酯化反应并将分水器中的液体放至回酸收集槽。轻组分主要为异辛酸和水，夹带少量的三甘醇二异辛酸酯。

2.异辛酸的回收

合成反应结束后需将酯化分离釜中多余的异辛酸回收。通过物理方法继续用蒸汽提供热源，启动真空泵、酯化分离釜底部通入氮气，操作压力为绝对压力15～40kPa、温度为200～240℃、脱酸时间3～5h。酯化分离釜中的气相进入冷却器，经冷却的物料通过分水器进入回酸收集槽，冷却器中的气相经真空泵进入冷凝器，冷凝后的物料进入回酸收集槽，取样化验酸价，酸价范围在1～6mg/g 时，结束脱酸工序，并对粗反应液降温。

3.三甘醇二异辛酸酯的精制

将脱酸后的粗反应液转入冷却粗滤釜，冷却后经板框压滤压出滤渣；滤液经粗油槽收集后进入脱轻组分釜。用蒸汽将脱轻组分釜升温蒸出滤液中的超量异辛酸，得到三甘醇二异辛酸酯粗品。三甘醇二异辛酸酯粗品经冷却水洗釜、脱水釜、冷却精滤釜、精油板框滤油机进行冷却水洗、脱水、蒸馏及过滤，得到无色透明油状三甘醇二异辛酸酯成品。成品质量标准：纯度≥98%，酸值≤0.1mg/g（以 NaOH 计）,闪点(开杯)≥ 207℃,色度≤ 20 号（标准比色）。