馮凱 沈華 曹東 譚小安

（1. 江蘇奧天利新材料有限公司 無錫 214181；2. 哈爾濱理工大學(xué) 哈爾濱 150086；3. 信義超薄玻璃（東莞）有限公司 東莞 523905；4. 中國南玻集團(tuán)股份有限公司開發(fā)研究院 深圳 518000）

0 引言

夾層玻璃離子型聚合物中間膜在玻璃深加工行業(yè)內(nèi)俗稱“SGP”，名字取自前杜邦聚合物中間膜的商品名SentryGlas?Plus，現(xiàn)今在可樂麗集團(tuán)的佳士福品牌旗下銷售。因此SGP不是材料名稱，也不是化學(xué)名稱縮寫。在杜邦的專利文件中可以得知此類離子型聚合物的主要成分為乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸鈉共聚物，化學(xué)名稱縮寫為EMAA-Na+［1］。在國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)中，通過搜索EMAA材料，可以發(fā)現(xiàn)主要有商品名為Surlyn?和Nucrel?的兩款塑料的信息，這兩款都是美國陶氏杜邦生產(chǎn)的，Surlyn?和Nucrel?都有眾多牌號，其中大部分產(chǎn)品的主要成分為乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸鹽共聚物，而Nucrel?主要成分為乙烯-甲基丙烯酸共聚物［2］。從上述信息可以猜測得知SGP中間膜的主要材料是通過Surlyn?樹脂制得。

目前Surlyn?材料國內(nèi)沒有合成生產(chǎn)廠家，只有美國杜邦、韓國LG、沙特化學(xué)和法國阿科瑪?shù)仁突ぞ揞^可以生產(chǎn)［3］，而制作SGP中間膜所需的酸含量較高的Surlyn?樹脂，自其問世以來一直都被杜邦所壟斷。國內(nèi)生產(chǎn)的離子聚合物中間膜一般都是由杜邦SGP中間膜的邊角料、報廢料和其他牌號的Surlyn?樹脂混合制成，國產(chǎn)離子聚合物中間膜其性能最多達(dá)到杜邦SGP的70%～80%。

在眾多夾層玻璃建筑物中，離子聚合物中間膜因其高透明和高力學(xué)強(qiáng)度性能，常常會被承建開發(fā)商選中使用［4］。綜合國產(chǎn)離子聚合物中間膜的性能、價格和服務(wù)等綜合因素，離子聚合物中間膜國產(chǎn)化替代杜邦SGP的趨勢也日益明顯。由于這款材料目前我國還沒有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，因此本文對該離子聚合物中間膜進(jìn)行定性與基團(tuán)含量的定量分析，以及對不同廠家離子聚合物中間膜的物理性能進(jìn)行比較探究，可供玻璃深加工企業(yè)及其他相關(guān)單位參考研究。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中所需的主要原材料基本信息見表1。

表1 試驗(yàn)原材料

2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)中所需的主要測試設(shè)備基本信息見表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)備

3 樣品制作

3.1 PVB中間膜與離子聚合物中間膜夾層玻璃制作

本試驗(yàn)中PVB與離子聚合物夾層玻璃都是通過預(yù)壓機(jī)預(yù)壓和高壓釜高壓成型制得。預(yù)壓機(jī)的主要作用是將疊合好的中間膜與玻璃之間的殘余空氣排出，并且將四周邊部封住，防止高壓釜加壓時空氣貫穿；高壓釜的主要作用是加熱中間膜使之處于粘流態(tài)［5］，在高溫高壓的作用下使得中間膜與玻璃充分接觸粘合。建筑夾層玻璃工藝流程見圖1。

圖1 建筑夾層玻璃制作工藝流程圖

PVB與離子聚合物夾層玻璃加工設(shè)備和工藝流程是一致的，只是在預(yù)壓工藝參數(shù)與高壓釜工藝參數(shù)上有些區(qū)別，預(yù)壓工藝參數(shù)見表3，兩者的高壓釜參數(shù)分別見圖2和圖3。

圖2 PVB夾層玻璃高壓釜溫度壓力曲線

圖3 離子聚合物夾層玻璃高壓釜溫度壓力曲線

表3 預(yù)壓機(jī)工藝參數(shù)

3.2 夾層玻璃制作

光學(xué)測試用夾層玻璃，有些玻璃樣品的中間膜為6.35 mm，不適合通過輥壓的方式進(jìn)行制樣，必須使用平板硫化機(jī)與限高模具進(jìn)行壓制。先將中間膜裁切好疊高約10 mm，通過真空烤箱進(jìn)行加熱抽真空，排除空氣，150 ℃保溫1 h后，在平板硫化機(jī)上進(jìn)行成型，保壓10 min，維持壓力為0.5 MPa左右，取出樣品，待冷卻后修剪邊部。

3.3 離子聚合物中間膜制作

先將不同牌號的Surlyn?樹脂按比例稱量好，放入液氮粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行液氮粉碎，得到粒徑約為0.270 mm（50目）的細(xì)微顆粒，粉碎前后粒徑對比見圖4。

圖4 粉碎前后的Surlyn ?樹脂粒徑

把混合粉碎好的顆粒粉末倒入干燥攪拌器中，進(jìn)行攪拌脫揮4 h。加入UV助劑攪拌0.5 h后，放入擠出機(jī)擠出成型和流延收卷，最后將成品打包密封，防止水分侵入。工藝流程見圖5，自制的主材質(zhì)量比配方及工藝參數(shù)見表4和表5。

表4 自制離子聚合物中間膜配方 %

表5 自制離子聚合物中間膜工藝參數(shù)

圖5 離子聚合物中間膜制作工藝流程

4 主要測試與表征

4.1 拉伸強(qiáng)度與斷裂延長率測試

將樣品展平，利用專用刻刀，在中間膜上刻出“啞鈴型”樣品［6］，具體尺寸見圖6。將裁剪好的樣品，夾緊在電子萬能試驗(yàn)機(jī)上，加載速度設(shè)定100 mm/min，進(jìn)行拉伸與斷裂延長率的測試，打開相應(yīng)的軟件程序，按照GB/T 1040.3—2006試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

圖6 試驗(yàn)樣品形狀尺寸示意

4.2 撕裂強(qiáng)度測試

將試驗(yàn)樣品鋪平，使用圖7形狀的刻刀把樣品裁剪好，保證試驗(yàn)樣品邊部無破損。將樣品夾入夾具，進(jìn)行拉伸加載，加載速度設(shè)定為500 mm/min，記錄試驗(yàn)中最大加載力，撕裂強(qiáng)度的計算公式見式（1）。

圖7 撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)樣品形狀尺寸示意

4.3 敲擊測試

敲擊樣品的尺寸為100 mm×300 mm，合片時需采用玻璃錫面儀進(jìn)行空氣面與錫面的區(qū)分（圖8）。將所有試驗(yàn)樣品放入20 ℃的保溫箱內(nèi)恒溫2 h后，依次放入自動敲擊機(jī)進(jìn)行敲擊試驗(yàn)，敲擊行徑如圖9所示。

圖8 玻璃錫面測試儀

圖9 自動敲擊機(jī)榔頭的行徑示意圖

試驗(yàn)完成后，需根據(jù)中間膜裸露的面積［7］，同時參照對比敲擊值標(biāo)準(zhǔn)樣品（圖10），進(jìn)行敲擊等級的判斷，敲擊等級判定依據(jù)見表6。

圖10 敲擊等級標(biāo)準(zhǔn)樣片

表6 夾層玻璃敲擊值判斷依據(jù)

4.4 透光率和霧度測試

使用無水乙醇擦去夾層玻璃表面的雜質(zhì)與油污，確保測試點(diǎn)無劃傷和灰塵。將樣品放入透光率霧度儀進(jìn)行測試。單層中間膜的夾層玻璃測試點(diǎn)為5個不同的位置，在測試過程中出現(xiàn)10%的偏差，需重新取樣測試，最后分別計算透光率與霧度的算術(shù)平均值。多層疊加6.35 mm的中間膜夾層玻璃，只需直接讀數(shù)即可。

4.5 黃色指數(shù)YI和b*值測試

將分光測試儀和色差計進(jìn)行零點(diǎn)和白板的校正，測試光源的入射角為2°。樣品表面需擦拭干凈，把樣品放入儀器進(jìn)行測試，樣品數(shù)據(jù)需測三個平行樣取算術(shù)平均值。

4.6 熔融指數(shù)測試

先將熔體流動速率儀開機(jī)預(yù)熱，同時需保證樣品的含水率在0～0.5%，使用剪刀將其剪碎成“米?！贝笮『螅褬悠费杆偬钊肓贤?，口模內(nèi)徑為2.095 mm。加熱溫度為190 ℃，保溫5 min后，裝填負(fù)荷2.16 kg。最后通過10 min內(nèi)流出熔體的質(zhì)量即為熔體質(zhì)量流動速率（MFR）。

4.7 單邊支撐測試

試驗(yàn)夾層玻璃樣品尺寸為800 mm × 500 mm×8 mm，中間膜為2層0.76 mm疊加。將夾層玻璃放置在單邊支撐測試裝置（圖11）上，試驗(yàn)裝置幾何尺寸見圖12，邊部約20 cm用4個硅膠螺絲固定，記錄夾層玻璃前端距離水平地面的垂直高度H1，將夾層玻璃的上下二層鋼化玻璃破壞，試驗(yàn)裝置需放置在恒溫恒濕的場地，保證溫度為（20±3）℃，濕度為50%±10%。24 h之后再次記錄夾層玻璃最前端距離水平地面的垂直高度H2。最后計算出夾層玻璃前端下降距離H=H1－H2。

圖 11 單邊支撐試驗(yàn)裝置

圖12 單邊支撐試驗(yàn)裝置尺寸

4.8 霰彈袋沖擊測試

鋼化夾層玻璃的樣品尺寸為1070 mm×1220 mm×6 mm，中間膜為2層0.76 mm疊加。測試前試驗(yàn)樣品需在溫度為（20±3）℃，濕度為50%±10%的環(huán)境中放置24 h。試驗(yàn)從最低高度開始沖擊，依次按照國標(biāo)GB/T 15763.3—2009上關(guān)于霰彈袋沖擊試驗(yàn)的高度300、750、1200 mm進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。在每次沖擊試驗(yàn)前，應(yīng)將45 kg的霰彈袋（圖13）提升至相應(yīng)的高度并保持沖擊體靜止［8］。需保證沖擊體釋放前的初速度為零，使沖擊體以擺捶式自由下落垂直沖擊試樣的中部，沖擊示意如圖14所示［9］。

圖13 霰彈袋外觀尺寸

圖14 霰彈袋沖擊試驗(yàn)示意圖

在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)1200 mm的高度不足以將試驗(yàn)樣品擊碎，觀察中間膜樣品破碎后的撓曲強(qiáng)度情況，最終試驗(yàn)擊碎高度為1500 mm。對于測試的霰彈袋而言，要注意以完全相同的速度撞擊每塊試驗(yàn)玻璃板，因此需通過激光水平儀和測距儀，保證霰彈袋的位置在高于地面的相同高度。霰彈袋沖擊試驗(yàn)各個高度的力學(xué)數(shù)據(jù)見表7。，

表7 霰彈袋沖擊力學(xué)數(shù)據(jù)

4.9 紅外光譜測試

4.9.1 中間膜紅外光譜測試

選取清潔的中間膜，裁取小塊試樣，將樣品放入紅外光譜測試儀中進(jìn)行掃描測試得到樣品譜圖，并與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照比較。

4.9.2 灰分的紅外光譜測試保持室內(nèi)環(huán)境相對濕度在50%以下，粉末固體測試需要用溴化鉀KBr混合壓片［10］進(jìn)行樣品預(yù)處理，將處理過的樣品放入紅外光譜測試儀中進(jìn)行掃描測試，經(jīng)過軟件譜圖處理后得到相應(yīng)紅外光譜圖。

4.10 灰分測試

先稱量空坩堝質(zhì)量，再將5 g中間膜連同坩堝進(jìn)行稱量，樣品質(zhì)量精確至萬分之一克，放入箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行加熱。溫度設(shè)定在650 ℃，保溫4 h直至碳化物完全消失，冷卻至100 ℃后取出，放入干燥皿中繼續(xù)冷卻至室溫，稱量灰分及坩堝的質(zhì)量，進(jìn)行計算。

4.11 氧元素含量測試

預(yù)熱有機(jī)元素分析儀，通入載氣，做好試驗(yàn)前的氧模式調(diào)試。將樣品放入燃燒管內(nèi)后，在純氮?dú)夥障蚂o態(tài)裂解。通過熱導(dǎo)池的檢測，最終儀器自動計算出氧元素的含量。

4.12 SEM - EDS測試

將樣品灰分粘附于試驗(yàn)樣品臺上并進(jìn)行真空處理，調(diào)節(jié)SEM進(jìn)入EDS分析狀態(tài)，進(jìn)入ESPRIT軟件，重置并檢查系統(tǒng)設(shè)定，檢查設(shè)備狀態(tài)設(shè)置及電鏡參數(shù)［11］。調(diào)節(jié)電鏡束流、圖像亮度和對比度，對樣品進(jìn)行元素掃描分析。

5 結(jié)果與討論

5.1 PVB與離子聚合物SGP中間膜的力學(xué)和光學(xué)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述測試方法，對比了可樂麗生產(chǎn)的PVB中間膜與離子聚合物SGP中間膜，測試數(shù)據(jù)見表8。

表8 PVB與SGP力學(xué)和光學(xué)數(shù)據(jù)對比

從表8中明顯可以看出，SGP中間膜的透光率要高于PVB，且霧度明顯要低于PVB。SGP的拉伸強(qiáng)度和斷裂延長率都約為PVB的1.5倍，SGP的撕裂強(qiáng)度約為PVB的3倍。綜合目測與試驗(yàn)數(shù)值，PVB的黃色程度明顯要高于SGP。從圖15和圖16的單邊支撐試驗(yàn)與霰彈袋沖擊試驗(yàn)可以看出，SGP均保持直立狀態(tài)，從而證明SGP的剛性支撐性和彎曲撓度比PVB強(qiáng)。

圖15 單邊支撐試驗(yàn)

圖16 霰彈袋沖擊試驗(yàn)

將PVB與離子聚合物SGP的力與形變的關(guān)系圖對比合成，見圖17。

圖17 PVB與SGP力與形變的關(guān)系曲線

從圖17中可以看出，SGP中間膜的最大峰值力為195 N，PVB中間膜的最大峰值力為125 N；SGP中間膜的最大形變?yōu)?2 mm，PVB中間膜的最大形變?yōu)?1 mm。無論是從承受的最大力還是形變量上看，SGP中間膜都比PVB要表現(xiàn)更優(yōu)。

圖18為PVB與SGP溫度與熔融指數(shù)的關(guān)系曲線。從圖18中可以發(fā)現(xiàn)，PVB與SGP中間膜在80～120 ℃溫度區(qū)間段熔體流動速率基本相同，在120～180 ℃溫度段，明顯可以發(fā)現(xiàn)PVB的熔體流動指數(shù)比SGP高，也驗(yàn)證了PVB在高壓釜壓制時，保溫保壓的時間比SGP短一些。

圖18 PVB與SGP溫度與熔融指數(shù)的關(guān)系曲線

5.2 離子聚合物基團(tuán)組分及含量分析

試驗(yàn)樣品為歐洲可樂麗有限公司生產(chǎn)，經(jīng)過紅外光譜儀的掃描測試，根據(jù)各類高聚物中的特殊官能團(tuán)的吸收峰特點(diǎn)，2912 cm-1和2849 cm-1處的特征峰為聚乙烯紅外光譜特點(diǎn)［12］，720 cm-1和1700 cm-1處的特征峰為聚甲基丙烯酸紅外光譜特點(diǎn)［13］，見圖19。

圖19 離子聚合物紅外光譜

結(jié)合譜圖庫匹配率確定了離子聚合物主要成分為乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸鹽共聚物。1460 cm-1、1060 cm-1、879 cm-1和701 cm-1處的特征峰，結(jié)合譜圖庫匹配率確定了灰分的主要成分為碳酸鈉［14］，見圖20。

圖20 灰分（碳酸鈉）紅外光譜

為了進(jìn)一步確保此離子聚合物中的甲基丙烯酸基團(tuán)中的金屬元素，通過SEM - EDS進(jìn)行金屬元素含量掃描，見圖21、圖22。結(jié)果顯示有效金屬元素只有鈉元素。

圖21 樣品灰分放大500倍的SEM掃描圖

根據(jù)樣品x射線能量與計數(shù)的能譜分析圖（圖23），經(jīng)軟件分出鈉元素含量為1.42%。已知灰分測試樣品5 g，灰分為0.1615 g，灰分含量為3.23%，如果灰分按照純碳酸鈉進(jìn)行計算，得出離子聚合物中的鈉元素含量為1.40%，計算公式為：

圖23 樣品灰分EDS的元素能譜關(guān)系

兩者的數(shù)據(jù)基本一致，因此可以斷定該離子聚合物的主要成分為乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸鈉共聚物。乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸鈉共聚物化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

從化學(xué)結(jié)構(gòu)式中可以看出，離子聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為沿著乙烯的主鏈和支鏈分布著羧酸基團(tuán)，它易與極性物質(zhì)結(jié)合，且能提供極優(yōu)良的粘合性和韌性［15］。由于羧酸基團(tuán)含量影響著夾層玻璃的粘結(jié)強(qiáng)度，所以對離子聚合物中基團(tuán)含量的確定尤為重要。

在該離子聚合物中一共存在四種元素，分別為碳、氫、氧和鈉元素［16］。確定了主要材料的基團(tuán)和元素組成，通過灰分算出鈉元素含量。由于三種基團(tuán)中僅甲基丙烯酸鈉基團(tuán)中含有鈉元素，這樣就能算出甲基丙烯酸鈉基團(tuán)的含量。經(jīng)過氧元素分析測試，得出離子聚合物中的氧元素含量為8.64%。利用元素和質(zhì)量守恒定律［17］，結(jié)合氧元素存在于甲基丙烯酸和甲基丙烯酸鈉中，可以推算出甲基丙烯酸基團(tuán)含量，剩下的便是乙烯基團(tuán)含量，三種基團(tuán)含量的計算公式見式（3）、（4）和（5）。

根據(jù)以上的測試和計算方法，自制離子聚合物中間膜所需的4款Surlyn?樹脂和1款Nucrel?樹脂原材料元素組成和各基團(tuán)含量組成如表9所示，從表9可以得知，Nucrel?樹脂是無甲基丙烯酸鈉基團(tuán)，PC 2200具有最高的酸含量，也表明其擁有最好的粘結(jié)性能，PC 2000與HC 8000的基團(tuán)組成基本一致。

表9 離子聚合物中間膜原材料的基團(tuán)含量 %

5.3 自制離子聚合物的性能測試

Surlyn?和Nucrel?樹脂樹脂廠商TDS信息見表10。Nucrel?樹脂自身的透光率較低并且霧度較高。

表10 Surlyn ?和Nucrel ?樹脂樹脂廠商TDS信息［19］

對6種自制方案的離子聚合物中間膜進(jìn)行光學(xué)性能測試，測試結(jié)果見表11。

表11 自制離子聚合物中間膜光學(xué)性能數(shù)據(jù)

方案2和方案3由于Nucrel?樹脂的加入導(dǎo)致制得的中間膜透光率與霧度水平都明顯下降，其余自制配方的光學(xué)性能都滿足內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，綜合比較方案1的光學(xué)性能最佳。

表12為6種自制離子聚合物中間膜的力學(xué)性能測試數(shù)據(jù)。

表12 自制離子聚合物中間膜力學(xué)性能數(shù)據(jù)

PC 2200樹脂的熔融指數(shù)為12 g/10 min。由于方案4和方案5PC 2200樹脂的占比較高，影響成膜后的中間膜熔融指數(shù)。綜合自制離子聚合物中間膜的光學(xué)性能與力學(xué)性能數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)方案1和6滿足實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)每種樹脂的市場價折算，方案1比方案6的成本低。

5.4 各廠家離子聚合物的性能測試對比

測試的各廠家樣品均搜集自玻璃深加工企業(yè)，為了保護(hù)企業(yè)利益，對企業(yè)名字進(jìn)行了隱藏，以拉丁字母形式代替。由于樣本數(shù)低，測試結(jié)果可能存在偶然性，僅供行業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員參考。圖24為各廠家6.35 mm離子聚合物中間膜夾層玻璃的橫切面對比，K企業(yè)具有明顯的白透優(yōu)勢。各廠家的力學(xué)和光學(xué)等性能數(shù)據(jù)見表13 、表14和表15。

表14 各廠家離子聚合物中間膜力學(xué)性能數(shù)據(jù)

圖24 各廠家的中間膜顏色對比

從表13可以看出，6家公司的1.52 mm厚度樣品透光率區(qū)別不大；K公司的霧度水平最高，M公司的黃色指數(shù)、霧度和b*值最差。F和E公司的拉伸強(qiáng)度、斷裂延長率和撕裂強(qiáng)度都低于標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)公司的熔融指數(shù)也超出標(biāo)準(zhǔn)。綜合各家的性能數(shù)據(jù)，可以得出K公司的產(chǎn)品性能最優(yōu)。

表13 各廠家離子聚合物中間膜光學(xué)性能數(shù)據(jù)

6家公司中間膜除了基本力學(xué)與光學(xué)的性能做了對比外，還進(jìn)行了表15中的性能測試，以進(jìn)一步評估其性能優(yōu)劣情況。從表15中可以看出，F(xiàn)公司紫外透射比有50%，一般標(biāo)準(zhǔn)需在10%以內(nèi)。超標(biāo)原因是配方為90%以上的新Surlyn?樹脂與少量的Sentry Glas?中間膜回收料混合，未加入紫外吸收劑［18］。

表15 各廠家離子聚合物中間膜其他物理性能數(shù)據(jù)

由于離子聚合物中間膜的使用群體為玻璃深加工企業(yè)，其中輥壓工藝對夾層玻璃質(zhì)量及成品率有著很大的影響，輥壓工藝的主要目的就是使夾層玻璃與中間膜中存在的少量空氣排出，并將邊部粘合以獲得良好的封邊效果。輥壓工藝的排氣效果對中間膜的表面粗糙度及表面紋路形式有著很高的要求，通過表15的數(shù)據(jù)可以看出，所有廠商的表面粗糙度都為10～40 mm，都能滿足排氣要求［19］。

為了進(jìn)一步了解6個公司的中間膜產(chǎn)品的成分信息，分別對6家產(chǎn)品進(jìn)行了定性化驗(yàn)及基團(tuán)含量分析，具體數(shù)據(jù)見表16。

表16 各廠家離子聚合物中間膜基團(tuán)含量數(shù)據(jù)

由表16可知，除F公司的成分與進(jìn)口產(chǎn)品的成分含量有一些區(qū)別，其余產(chǎn)品的成分含量都接近進(jìn)口產(chǎn)品。由此可以推斷，除F公司外，其余廠家的離子聚合物中間膜都是使用滿足要求的Surlyn?樹脂新料或Sentry Glas?中間膜回收料制成。

5.5 H公司的中間膜穩(wěn)定性分析研究

為了驗(yàn)證國產(chǎn)離子聚合物中間膜的批次穩(wěn)定性，對H公司進(jìn)行20組批次的性能對比測試。根據(jù)以上研究，推測國產(chǎn)離子聚合物中間膜主要材料為回收料，因此在性能測試過程中黃色指數(shù)、敲擊值、透光率和霧度作為重點(diǎn)追蹤對比。圖25為20組的6.35 mm夾層玻璃橫切實(shí)拍對比。黃色指數(shù)的穩(wěn)定性如圖26所示，1.52 mm的黃色指數(shù)變化趨勢不明顯，相對比較穩(wěn)定，而6.35 mm厚度的黃色指數(shù)變化趨勢較為明顯。圖27顯示其敲擊穩(wěn)定性出現(xiàn)3次較低的等級波動，敲擊值的波動可能與材料的水分含量變高和材料整體甲基丙烯酸基團(tuán)含量及分布不均有關(guān)［20］。

圖25 H企業(yè)20個批次中間膜橫切對比

圖26 H企業(yè)20個批次黃色指數(shù)變化趨勢

圖27 H企業(yè)20個批次敲擊值統(tǒng)計

透光率與霧度的批次穩(wěn)定性同黃色指數(shù)一樣，1.52 mm厚度情況下，變化趨勢不明顯；6.35 mm厚度情況下波動較大。透光率與霧度在6.35 mm厚度的情況下，由于放大效應(yīng)，將原本材料的光學(xué)性能品質(zhì)展現(xiàn)了出來，所以評價離子聚合物中間膜透光率霧度水平需做6.35 mm的放大測試實(shí)驗(yàn)，才能看出材料的真實(shí)光學(xué)水平。H企業(yè)20個批次的透光率與霧度具體數(shù)據(jù)與變化趨勢見圖28和圖29。

圖28 H企業(yè)20個批次透光率變化趨勢

圖29 H企業(yè)20個批次霧度變化趨勢

6 結(jié)論

（1）在測試Sentry Glas?中間膜的物理性能中，通過與PVB中間膜的數(shù)據(jù)對比，力學(xué)性能上發(fā)現(xiàn)Sentry Glas?中間膜的拉伸強(qiáng)度比PVB大，斷裂延長率比PVB高。在鋼化夾層玻璃破壞后，水平與垂直方向都能支撐起玻璃，Sentry Glas?中間膜能保持原有的狀態(tài)，有很強(qiáng)的剛性；PVB夾層玻璃會坍塌，不能保持原有的形態(tài)。在光學(xué)性能上Sentry Glas?中間膜擁有更高的透光率、更低的霧度以及更低的黃色指數(shù)。

（2）對Sentry Glas?離子聚合物中間膜進(jìn)行成分表征時，利用紅外光譜確定其為乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸鹽共聚物，通過SEM-EDS對其灰分進(jìn)行元素掃描分析，確定了甲基丙烯酸鹽中的金屬元素為鈉元素。利用元素分析儀測定出氧元素含量，根據(jù)元素與摩爾質(zhì)量守恒定律，計算出乙烯基團(tuán)含量∶甲基丙烯酸基團(tuán)含量∶甲基丙烯酸鈉基團(tuán)含量 = 75.4∶18∶6.6。

（3）利用市售的Surlyn?和Nucrel?樹脂，進(jìn)行離子聚合物中間膜的配方設(shè)計，并通過不同配方，在一定的實(shí)驗(yàn)工藝下，自制了6種方案。其中混有Nucrel?樹脂的中間膜會出現(xiàn)透光率偏低和霧度偏高的光學(xué)表現(xiàn)，而牌號為 Surlyn PC 2200樹脂的比例超過20%的中間膜會出現(xiàn)較低的撕裂強(qiáng)度和較高的熔融指數(shù)。根據(jù)6種配方的中間膜力學(xué)和光學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出，Surlyn AE 4500、Surlyn HC 8000、Surlyn PC 2000和Surlyn PC 2200在一定的比例調(diào)配下，可以制得力學(xué)和光學(xué)性能滿足實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的中間膜。

（4）搜集6家不同企業(yè)的離子聚合物，通過測試發(fā)現(xiàn)，除了K企業(yè)滿足實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)外，其余廠家都有不同性能上的不足。根據(jù)測試結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)室擠出試驗(yàn)和該樹脂材料的市場情況，可以判定K企業(yè)樣品接近Sentry Glas?中間膜性能；M和E企業(yè)樣品基本采用潔凈度較差的Sentry Glas?中間膜回收料制成；Q企業(yè)樣品采用了70%以上Sentry Glas?中間膜回收料和30%左右的上述Surlyn?樹脂制得，Q企業(yè)在回收料潔凈度控制上更為嚴(yán)格，猜測回收料來源為進(jìn)口離子聚合物中間膜廠家的大卷或大板面報廢品；F企業(yè)樣品則采用了100%的熔融指數(shù)較高的Surlyn樹脂制得；H企業(yè)樣品采用了60%以上Sentry Glas?中間膜回收料和40%左右的上述Surlyn?樹脂制得；H企業(yè)在回收料潔凈度控制上較差，猜測回收料來源以玻璃深加工企業(yè)裁邊料和廢棄料為主。

（5）對H企業(yè)的多批次樣品性能跟蹤測試，可以發(fā)現(xiàn)其性能穩(wěn)定性略有波動，波動的主要原因與廢舊塑料的市場情況、各種Surlyn?樹脂的成本、客戶要求以及生產(chǎn)工藝都有一定的關(guān)系。

綜合本文分析研究，國內(nèi)離子聚合物中間膜技術(shù)想要有更大的進(jìn)步，需在合成Surlyn?樹脂上加大研發(fā)資金投入，與國內(nèi)大型乙烯共聚物合成廠家深度合作。相信在不久的未來，國內(nèi)企業(yè)在樹脂合成上將會有新的突破。