聚乙烯醇PVB特性、粘度以及应用

PVB简介

聚乙烯醇缩丁醛树脂（Polyvinyl Butyral Resin简称PVB）是由聚乙烯醇（简称PVA）与丁醛于触煤作用下进行缩醛反应所合成的一种溶剂型树脂。PVB具有良好的造膜性，PVB形成的涂膜具有高透明性、弹性、韧性、耐强、耐油性、可挠性与低温耐冲击性等优越的特性，而且PVB具有特殊的化学结构，所以对玻璃、金属、陶瓷粉、塑胶、皮革及木材等都有优良的接着性；此外对颜料与染料有良好的分散性，与其他树脂也具有不错的兼容性。

因为PVB树脂本身含有不少比例的羟基（Hydroxyl group），所以可以跟一些热固型树脂发生架桥反应来提升耐化学药品性及涂膜硬度等性能。由于PVB树脂具有上述的各种优异特性，所以被广泛的应用于汽车与建筑物的胶合安全玻璃中间膜、伐锈底漆、烤漆、木器漆、印刷油墨、电子陶瓷及印刷电路板之接着剂、金属与金属、金属与塑胶间之接着剂、热熔胶之改质剂、纺织品铁维防水加工等。各种工业上的新用途也持续不断的被开发应用。

PVB的特性

一般的特性

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂的外观为白色圆球状多孔隙度颗粒或粉末，其比重为1：1；但是充填密度只有0.20~0。35g/ml。

热性质（Thermal Properties）

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）树脂的玻璃转移温度（Tg）由低重合度的50oC一，对直到高重合度的90oC之间;此玻璃转移温度也可加入适量的可塑剂调整之使其降至10oC以下。

机械性质（Mechanical Properties）

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）树脂的造膜性优，并且赋予涂膜相当良好的抗经强度、撕裂强度、耐磨强度、弹性、可挠性、光泽等特性；尤其应用于胶合安全玻璃中间膜，使玻璃具有强大的耐冲击与耐穿透能力，到目前为上仍然无法为其它材料所取代。

化学性质（Chemical Properties）

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）树脂的涂膜具有良好的耐水性、耐性与耐油性（对脂肪族、矿物类、动物类与植物类油均有抗性，但不耐篦麻油）.因PVB内含有高羟基，对颜料有好的分散性，因此被广泛应用于印刷油墨与涂料。此外其化学结构同时含有疏水性的缩醛基与醋酸基以及亲水性的羟基，所以PVB和玻璃、金属、塑胶、皮革及木头等均有良好的接着性。

化学反应性质（Chemical Reaction）

任何可与二级醇起反应之化学品，也同样与PVB会产生反应，所以在许多PVB的应用例中，常与热硬化性树脂倂用,使其与PVB之羟基起架桥硬化作用,以达到耐化学药品，耐溶剂及耐水等特性。当然，依热硬化性树脂种类之不同及与PVB之混合比例之不同，可调配不同特性（如硬度、韧性、耐冲击性…等）的涂膜。

安全性质（Safety Properties）

纯的PVB无毒性且对人体无害，加上可使用乙酸乙酯或醇类当溶剂，所以PVB被欧美国家广应用于食品容器及塑料包装的印刷油墨。

储存性（Safety Properties）

PVB只要不与水直接接触，可保存两年而不影响其品质；PVB需储存于干燥阴凉处，并避免阳光直接照射，PVB储存时要避免重压。

溶解特性（Ｓ0lubility）

PVB溶于醇、酮、酯等类溶剂，对各类溶剂之溶解性依PVB本身官能基组成不同而改变，请参阅CCP PVB溶剂溶解度表。一般而言，醇类溶剂皆易溶，惟甲醇对高缩醛基者较难溶；对缩醛基愈高者愈易溶解于酮类溶剂及酯类溶剂；PVB均易溶解于醇醚（Cellosolve） 类溶剂；PVB仅部分溶解于二甲苯及甲苯等芳香族类溶剂；PVB则不溶解于烃（Hydrocarbon）类溶剂。

PVB溶液之粘度特性

PVB溶液之粘度受到溶剂的配方与溶剂的种类影响很大；一般而言，若以醇类当溶剂，醇的分子量愈高，则PVB溶液的粘度也愈高；二甲苯与甲苯等芳香族类溶剂及烃类（Hydrocarbon）溶剂可以当稀释剂来降低PVB溶液的粘度；关于PVB化学组成对粘度的影响概括如下，在相同溶剂、各基含量相同下，聚合度愈高者溶液粘度愈高；在相同溶剂、相同聚合度下，缩醛基或醋酸基愈高者溶液粘度愈低。

PVB的溶解方法

使用混合溶剂的场合，其溶解步骤是先放入芳香族类溶剂（如二甲苯、甲苯等）或酯类溶剂（如醋酸正丁酯、醋酸乙酯等）于搅拌中徐徐投入PVB，待PVB分散、膨润后再加入醇 类溶剂（如正丁醇、乙醇等），此时可借升温缩短溶解时间；使用此溶解法，可避免结成团块状（Ｌump）PVB（因形成团块状ＰＶＢ后溶解时间将啬数倍），因而可加快溶解速度。一般芳香族类与醇类溶剂比60/40～40/60（重量比），可调配出粘度较低的ＰＶＢ溶液。溶剂组成中含２～３wt％之水分，可提高醇类溶剂的氢键强度（Ｈydrogen bonding）可帮助PVB的溶解性。

加工特性（Processing Properties）

PVB树脂虽然是热可塑性塑料，但在没有添加可塑剂之前几乎没有加工性，一但加入可塑剂后其加工性是非常容易的。PVB可与磷酸脂（phosphate ester）类如TBP，TCP；邻苯二甲酸酯（phthalated ester）类，如DOP，DBP，BBP；及castor oil，triethylene glycol di-butyrate等可塑剂兼容。一般涂料与接着剂的用途，经由添加可塑剂来改变树脂特性以符合应用需求，如皮膜柔软性、降低树脂的Tg点、降低热对封的温度、保持低温柔软性等。

兼容性（Compatability）

PVB可与多种树脂兼容，如酚醛树脂，环氧树脂、醇酸（Alkyd resin）树脂及三聚氰胺树脂（Melamine resin）。缩醛度较高的B-08SY、B-06SY及B-05SY可与硝化棉以任何比例混合。PVB和醇酸树脂可部分兼容。一般型PVB和低分子量的环氧树脂可兼容性，而高分子量的环氧树脂则需选择高缩醛度的PVB才能互容。

不同粘度PVB的主要应用

PVB聚合度分布与分子量分布

聚合度 (DP)            分子量分布(MW)

1,700~1,800            105,000~112,000

800~900                   51,000~57,000

600~700                   36,000~46,000

400~500                   25,000~28,000

300~400                   21,000~25,000

800~900                   51,000~57,000

600~700                   36,000~46,000

300~400                   21,000~25,500

2,400~2,500            140,000~150,000

2,000~2,100            120,000~130,000

1,700~1,800            105,000~112,000

PVB的应用

环氧树脂添加剂（Additive/Rheology Agent）

PVB可以当环氧树脂如复合材料接着剂的添加剂，可改善环氧树脂的流变性并提高环氧树脂的韧性。

磷化底漆（Wash Primer/Etch Primer/Shop Primer）

PVB Wash Primer是PVB主要用途之一，应用于钢铁、镀锌铁、铝制品及其他金属表面纸防锈处理；常见的应用如船体、飞机、铁桥、储槽、汽车与机车引擎表面底涂、火车、高速公路护、标示牌、水霸钢材等防锈处理。

汽车修补漆（Automotive Repair/Retouch Lacquer）

汽车钢板之修补底漆，可采用PVB树脂/酚醛树脂/环氧树脂所组成的涂料配方可达到优良的接着强度。

陶瓷接着剂（Binders for Ceramics）

PVB由于具有特别的粒子孔隙度与表面特性，所以投入溶剂中可以很迅速的溶解于大部分的极性与非极性溶剂之中，并赋予生胚相当良好的强度与柔软性，此外PVB和各种常用的溶剂与可塑剂可兼容，同时于烧结过程可完全燃烧干净，因此PVB经常被应用在陶瓷刮刀成形（Tape Casting）或其他陶瓷相关制程（如押出、射出、造粒……等）中当做粘着剂之用途。

煞车片亲里接着剂（Blake-lining Binder）

PVB可以提升酚醛树脂的韧性，因此PVB与酚醛树脂并用可当煞车片亲里接着剂。

铁罐涂布/烤漆.金属箔涂布（Can Coating/Stoving Enamels/Foil Lacquers）

将PVB涂布于铝、铜、铅等金属片或金属箔后可增加其强度与耐水等特性，同时具有表面保护的功能；对某些金属印刷工程可籍PVB涂布而增加其印刷适性。PVB可适用于食品包装之铝箔涂布或金属罐头之涂布用。

一般热硬化树脂涂布（如酚醛树脂，三聚氰胺树脂）可并用PVB，来改善涂布均匀性，并减少针孔的发生，并增加涂膜的接着强度、耐横击性、韧性与对  性等。

蜡烛涂布（Candle Coating）

PVB与适量可塑剂可调配出蜡烛含浸胶水可以减少蜡油的垂流；另外加入色料可制成蜡烛彩绘漆。

包装纸板含浸（Cardboard Packaging Impregnation）

PVB溶解于醇类溶剂中可做成包装纸板的涂布漆或喷漆，可赋予纸板的耐水与耐曲折性。常见应用如香烟、洋酒盒等。

水泥漆（Soncrete Paints）

以PVB与酚醛树脂并用制作水泥面之底漆可防止水泥  性渗出而保护面漆，增加面漆的使用期限。

印刷油墨（Printing Inks）

因PVB具优良的造膜性，接着力、可挠性、可做凸版印刷油墨（Gravure Printing Inks）、凸版印刷、橡皮凸版印刷用油墨的粘着剂；另外PVB可溶于较低沸点溶剂应用于快速印刷。

色母粘着剂（Binder for Predispersed Pigments）

低粘度PVB可应用于分散色料的制作。

粉体涂料流动助剂（Flow Agent in Powder Coatings）

因粉体涂料无须任何溶剂，可节省溶剂、储存与运输费用及传统涂料中溶剂挥发所用能源，并可避免空气污染，近年来在应用上有增加的趋势；以环氧树脂为主体的粉体涂料，PVB加入可增加edge-covering效果与涂膜的耐衡集强度。

纺织品上浆（sizing agent，alcoholic）

因PVB本身透明性，又可耐光、耐老化；对尼龙、棉、羊毛、聚酯纤维，玻璃纤维等难接着品都有极强接着力,且涂膜的可挠性佳，手感良好。若与热固性树脂如尿素树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等起架桥反映后可达成长期有效的目的，而赋予防水。防污染，外观好等作用，可用于窗帘布、浴帘布，桌布、椅套、雨水、工作服等加工处理。

齿轮涂料/耐油涂料（Gear Paints Resistant）

因PVB本身具有良好耐油性，与热固性树脂并用经烘烤交联后所形成的涂膜具有良好的附着力与耐汽油、润滑油等特性，可用于油箱内部或其他需要耐油的金属零件。

热封凡立水（Heat Sealable Lacquers）

纸张、金属箔或其他各种材质经涂布PVB胶水后，可应用于包装材热封，同时可提高包装材的光泽，也可经压纹而得到特殊效果。热封温度需参考各种聚合度的PVB软化点而定，此外也可以添加可塑剂降低热封温度。

热熔胶，金属贴合（Hot Sealable Lacquers）

PVB调入可塑剂、蜡、助流性树脂、抗氧化剂等可做热熔胶。亦可添加色料或其他添加剂适合于难接着面之接着或要求透明之场合的接着其应用，如金属箔的贴合。

防脆裂保护涂料（Implosion Protection）

PVB与玻璃有良好的接着性，玻璃制品经涂布PVB胶水会形成一层无色透明薄膜，可防止玻璃制品破裂碎片伤人，其应用如灯泡内部的涂布。

皮革涂料（Leather Coatings）

PVB并和硝化棉、可塑性、颜料等配成皮革涂料，可获得优良的接着性及长久柔软性并可防止涂膜之龟裂剥离。以PVB混合硝化棉，能对皮革产生很强的接着力，可做成皮革皮革接着剂。

暂时性保护膜（Strippable Packaging Lacquers）

低粘度PVB可并用可塑剂制作可撕性暂时性保护膜。

磁带粘着剂（Magnetic Recording Tape Coatings）

利用PVB对磁粉优良的分散性及接着性，可用于高级磁带粘着剂

硝化棉凡立水（Nitrocellulose Lacquers）

PVB与硝化棉又部分的兼容性，因此PVB与硝化棉并用可提升PVB涂膜的硬度，并改善硝化棉的接着性。

纸张凡立水（Paper Lacquer）

纸张经涂布PVB/可塑剂系统的胶水后，除了具有热封与耐油性之外还可增加印刷的光泽。

塑胶制品面漆/光泽保护涂料（Surface Finishes/Glossy Protection Paints）

除了醇类溶剂外，大多数的溶剂皆会侵蚀塑胶制品表面；而PVB极易溶于醇类溶剂，*适合用于PS、PMMA、PC、ABS等塑胶制品表面的涂料。于塑胶制品表面涂布PVB，可藉此保护膜增加强度、光泽性或作染色之粘着剂。

感压胶接着剂（Pressure Sensitive Adhesive）

应用于OPP或PVC感压性胶带。

铜箔接着剂（Printed Circuit Board Adhesive）

籍PVB、酚醛树脂与环氧树脂并用，将铜箔接着剂涂布于铜箔上，再与含浸纸热压贴合制成积层板可获得优异的半田耐热性，剥离强度及介电性质。

反射镜粘着剂（Reflecting Sheet Binder）

以PVB与胺基树脂并合适用，适合于反射镜粘着。

安全钢盔/安全帽（Safety Helmets for Work and Sport）

Kevlar纤维或其他纤维于PVB与酚醛树脂并用胶水或PVB改质胶水中含浸干燥后，即可热压成型制造重量轻且耐冲集性佳的安全钢盔。

不织布接着剂（Binder for Nonwoven Cloth）

PVB对于大部分纤维具有良好的接着强度与柔软性因此PVB可应用与不织布接着。

热压成型接着剂（Binder for Compression）

PVB对大部分纤维与粉状物质有良好接着性，因此PVB与这些物质混合均匀后，以热压成型方式制造各种物件。