聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl Butyral,简称PVB)是聚乙烯醇(PVA)与正丁醛在酸催化下的缩合产物。PVB性能优异,广泛应用于安全玻璃、涂料、粘合剂、工程塑料、电子电器材料等领域。PVB树脂常用来制备PVB中间膜,作为安全玻璃的夹层,大量运用于汽车安全玻璃、飞机玻璃、建筑幕墙玻璃及特殊防护玻璃等中。PVB中间膜在加工、贮存、运输和使用过程中,不可避免地会受到一定程度的老化,通过研究PVB中间膜的老化规律和老化机理,从根本上了解其老化过程,有助于开发新型防老化技术,提高PVB材料的耐老化性,延长其使用寿命,扩展其使用范围。本文采用核磁共振氢谱法(lH-NMR)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)和紫外-可见光吸收光谱法(UV-Vis)这三种表征方法,对PVB中间膜进行了紫外光老化、热氧老化(80℃、120℃和140℃)、介质老化(酸液老化、碱液老化、盐液老化和氧化性液体老化)和室外自然老化研究,通过老化过程中化学结构变化的角度探究了各种老化方式的老化机理,建立了老化曲线和老化方程,建立了自然老化与人工加速老化之间的关系。得出以F结论:1.紫外光老化PVB的抗紫外光老化性能良好。老化2d内,PVB的老化以降解为主;老化2d后,交联开始占据优势。老化初期,PVB中部分增塑剂受紫外光照射析出,然后在紫外光和氧的作用下,生成酮、醛、氢过氧化物、酯等产物,缩醛环受紫外光辐照发生开环,老化过程中生成的自由基可以诱导分子链断裂并夺取PVB中活泼的氢原子又生成自由基,也可以相互碰撞发生链终止反应,老化以交联为主。建立了本实验条件下的紫外光老化曲线和老化方程(方程2.1和2.2)。2.热氧老化本章分别让PVB试样在80℃、120℃和140℃下进行热氧老化,PVB在热氧80℃老化30 d下化学结构无明显变化,其抗热氧老化能力较好。老化温度从80℃提高到140℃,PVB的老化速度明显加快。老化首先是增塑剂受热析出,然后PVB氧化生成烯、酮、醛、醇、酯等产物,缩醛环受热开环,老化后期自由基相互碰撞发生链终止反应,反应以交联为主。建立了本实验条件下热氧120°C老化和热氧140°C老化的老化曲线和老化方程(方程3.1-3.4)。3.介质老化本章研究了PVB在5%NaCl,5%NaOH,5%HCl,5%H2O2和5%KMnO4溶液中的老化过程,得出PVB具有较强的抗NaCl溶液老化能力,抗NaOH溶液老化能力较差,抗HCl溶液老化的能力差,PVB不抗KMnO4溶液老化,抗H2O2溶液老化的能力优于抗KMnO4溶液老化的能力。PVB在NaOH溶液老化过程中,部分增塑剂析出,酯基发生水解生成羟基产物。PVB在HCl溶液中老化过程中,部分增塑剂析出,缩醛环水解脱醛生成丁醇等羟基产物,生成的自由基互相碰撞发生链终止反应(部分生成醚),分子交联。PVB在H202溶液老化过程中,部分增塑剂析出,然后PVB中的聚乙烯醇链节氧化生成酮、醛、酯等。PVB在KMnO4溶液老化过程中,部分增塑剂析出,聚乙烯醇链节氧化生成醛、酯等,缩醛环受KMnO4溶液作用开环,继续反应生成羟基产物。4.自然老化PVB在长达420 d的自然老化过程中仍未完全降解,具有较好的耐候性。PVB的自然老化机理与紫外光老化机理相似:在紫外光和热的作用下,部分增塑剂析出,然后PVB老化生成酮、醛、醇、酯等产物,缩醛环开环,老化90 d交联开始占据优势。建立了本实验条件下的自然老化曲线和老化方程(方程5.1和5.2)。对试样在自然环境中已老化的天数进行鉴定,发现老化75 d以下用1H-NMR法进行鉴定,对于75 d以上老化天数的鉴定,FT-IR法和1H-NMR法的鉴定误差都较低,可进行比较后择优选用。本实验条件下,人工紫外光老化14d相当于自然老化120 d,人工紫外光老化30 d相当于自然老化180 d。首次探讨了自然老化与人工加速老化之间的关系,得到它们之间的相关曲线和方程,利用公式5.3和公式5.4可评估PVB材料的老化性能和预测PVB材料的使用寿命,具有明显的实用性。