夾層玻璃用高性能PVB薄膜的制備和性能研究.pdf

1、聚乙烯醇縮丁醛簡(jiǎn)稱PVB，是聚乙烯醇和丁醛在少量礦物酸的催化下的縮合產(chǎn)物。PVB堅(jiān)韌靈活、粘結(jié)力強(qiáng)并且常溫下抗沖擊強(qiáng)度出色，這些性能使其廣泛應(yīng)用于夾層玻璃的玻璃夾層原料。然而，相比于上述卓越特性，PVB的熱穩(wěn)定性相形見(jiàn)絀，并成為在高溫下削弱其力學(xué)性能的主要原因。商業(yè)生產(chǎn)的PVB大都添加增塑劑以改善其力學(xué)強(qiáng)度，而增塑劑的加入又降低了PVB的玻璃化溫度等熱學(xué)性能。PVB中醛基及羥基的含量也一定程度上決定了PVB的熱學(xué)和力學(xué)性能。無(wú)機(jī)物二氧化

2、鋯(ZrO2)強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性卓越。所以本實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)溶膠凝膠法將ZrO2納米粒子摻雜至四種PVB中以改善PVB的熱學(xué)和力學(xué)性能，進(jìn)而用改進(jìn)的PVB-ZrO2雜化薄膜作為夾層制作試驗(yàn)用夾層玻璃并且測(cè)試其抗沖擊強(qiáng)度、透明度等力學(xué)和光學(xué)性能。本實(shí)驗(yàn)中根據(jù)縮醛度即羥基含量的不同，四種PVB試樣記為PVB60H、塑化PVB60H、PVB60HH、PVB60T，其中縮醛度最低為T而縮醛度最高為HH。對(duì)試驗(yàn)制得的PVB-ZrO2雜化薄膜及制得的

3、夾層玻璃進(jìn)行一系列如動(dòng)態(tài)機(jī)械分析(DMA)、熱機(jī)械分析(TMA)、拉伸試驗(yàn)、抗沖擊測(cè)試和光學(xué)透明度測(cè)試后發(fā)現(xiàn)以下結(jié)果：
　　 動(dòng)態(tài)機(jī)械分析結(jié)果顯示PVB分子中所含羥基含量越高，PVB的玻璃化溫度(Te)的值就越高：PVB60HH中的羥基含量為12-16％，而PVB60T中的羥基含量24-27％；同樣為含10wt％ZrO2納米粒子的PVB60HH-ZrO2和PVB60T-ZrO2，后者的Te就比前者高10℃左右。增塑劑降低了PVB

4、的玻璃化溫度，而摻雜一定含量的ZrO2納米粒子并經(jīng)較高溫度下退火處理可有效提高PVB-ZrO2雜化薄膜的Tg，并有效減緩Te以上PVB薄膜儲(chǔ)能模量的下降趨勢(shì)。熱機(jī)械分析結(jié)果顯示，ZrO2可與PVB中羥基反應(yīng)生成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使雜化薄膜的絕對(duì)熱膨脹系數(shù)下降1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，ZrO2納米粒子和較高的退火溫度提升了薄膜的楊氏模量但同時(shí)降低斷裂伸長(zhǎng)，增強(qiáng)薄膜的硬度并獲得適當(dāng)?shù)捻g度。將摻雜2.5-10 wt％的ZrO2納米粒子并經(jīng)過(guò)高溫退

5、火后的PVB薄膜制成試驗(yàn)用夾層玻璃后，其抗沖擊性能得以改善。其中，由于粘結(jié)性能優(yōu)越、拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)適中，摻雜2.5/5/10wt％ZrO2納米粒子、退火溫度為100℃的PVB60HH-ZrO2夾層玻璃其抗沖擊性能可與同等ZrO2含量和退火溫度的塑化PVB60H-ZrO2夾層玻璃相媲美。在透光度方面，摻雜10wt％的ZrO2納米粒子不會(huì)影響玻璃的透明度，但塑化PVB薄膜的夾層玻璃的透明度比其他三種夾層玻璃低3-5％。PVB60H/塑化