聚乙烯醇的特性及其在鐵氧體生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、聚乙烯醇（PVA）的特性及其在鐵氧體生產(chǎn)中的應(yīng)用陽開新（金川電子有限責(zé)任公司，四川宜賓  644005）    摘  要：聚乙烯醇作為暫時性粘合劑被鐵氧體行業(yè)普遍采用。選用適當(dāng)?shù)钠贩N，用合適的方法制備其水溶液，并對水溶液進行改性，才能達(dá)到最佳的使用效果。同時，必須了解聚乙烯醇的熱穩(wěn)定性及影響其從鐵氧體坯件中分解、排除的諸多因素，方能因勢利導(dǎo)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。    關(guān)鍵詞：聚乙烯醇；特性；鐵氧體；應(yīng)用1  引言    聚乙烯醇是水溶性高分子樹脂，它被各行各業(yè)廣泛地用作粘合劑。在

2、鐵氧體行業(yè)中，也被用作暫時性粘合劑。聚乙烯醇牌號的選擇、水溶液的制備方法及貯存條件和時間、是否使用了相應(yīng)的改性劑等，對鐵氧體粉料的物理特性都有不同程度的影響。使用的聚乙烯醇品種的熱穩(wěn)定性及影響其從鐵氧體坯件中分解、排出各個因素，直接影響鐵氧體產(chǎn)品的質(zhì)量，若處置不當(dāng)，可能會嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的成品率。2  聚乙烯醇的結(jié)構(gòu)、聚合度和醇解度    聚乙烯醇分子中存在兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)：    這兩種結(jié)構(gòu)在聚乙烯醇分子中所占比例的不同，將導(dǎo)致其在性能上產(chǎn)生一定的差異。    聚乙烯醇的聚合度按分子量等級可分為超高

3、聚合度、高聚合度、中聚合度、低聚合度四種1。一般，超高聚合度聚乙烯醇分子量為2530萬，高聚合度分子量為1722萬，中聚合度分子量為1215萬，低聚合度分子量為2.53.5萬。    聚乙烯醇的醇解度（摩爾分?jǐn)?shù)）通常有三種，即78%、88%和98%。完全醇解的聚乙烯醇的醇解度為98%100%；而部分醇解的聚乙烯的醇解度通常為87%89%；78%的則為低醇解度聚乙烯醇。    我國聚乙烯醇牌號命名是取聚合度的千、百位數(shù)放在牌號的前兩位，把醇解度的百分?jǐn)?shù)放在牌號的后兩位，如1799，即聚合度為1700，醇解度為99%，完全醇解的聚乙烯醇。

4、    一般說來，聚合度增大，相同濃度水溶液的粘度增大，但在水中的溶解度下降。醇解度增大，在冷水中的溶解度下降，在熱水中的溶解度提高。醇解度87%89%的產(chǎn)品水溶性最好，不管是在冷水中還是在熱水中它都能很快地溶解；醇解度為99%及以上的聚乙烯醇只溶于95以上的熱水中。隨著聚合度的增大，水溶液表面生成的皮膜強度都要增大。3  聚乙烯醇水溶液的制備    將聚乙烯醇慢慢地分散投入計量好的常溫水中，浸泡1h左右，并適當(dāng)攪拌，使其充分溶脹、分散。然后逐步提高溫度，并不停地攪拌，攪拌速度為60100r/min。為了避免劇烈地發(fā)泡，應(yīng)限

5、制升溫速度，一般不應(yīng)超過150/h。聚乙烯醇的醇解度不同，其溶解的溫度和保溫時間也不同。一般說來，完全醇解的聚乙烯醇的溶解溫度為95100，保溫時間為22.5h；醇解度為87%89%的聚乙烯醇溶解溫度為6585，保溫時間為0.51.0h，過高的溶解溫度可能會產(chǎn)生不良影響。    聚乙烯醇是否已完全溶解，僅用肉眼觀察是無法判斷的，必須進行檢驗。檢驗方法是：取少量溶液，加入12滴碘液，并適當(dāng)搖動，然后進行觀察。對完全醇解聚乙烯醇而言，若出現(xiàn)蘭紫色團粒狀透明體，對部分醇解聚乙烯醇而言，若出現(xiàn)紅紫色團粒狀透明體，則說明尚未完全溶解。若色澤能均勻擴散，說明已完全溶解。聚乙烯

6、醇完全溶解后，邊攪拌邊冷卻，直至常溫，并補加水至計算量并攪拌均勻為止。再過60目篩，貯存?zhèn)溆谩?#160;   聚乙烯醇水溶液長期存放，溶液中的水會腐敗，若加入0.01%0.05%（以PVA為基準(zhǔn)）的甲醛、水楊酸，則可以防腐。完全醇解聚乙烯醇水溶液的粘度隨存放時間的延長而上升，若存放時間過長或貯存溫度過低，甚至?xí)a(chǎn)生凝膠化。為了使其粘度穩(wěn)定，除保持其溫度在常溫外，還可向溶液中加入5%10%（以PVA為基準(zhǔn)）的硫氰酸胺或苯酚丁醇。4  聚乙烯醇水溶液的性質(zhì)4.1  粘度    聚乙烯醇水溶液的粘度隨品種、濃度、溫度和存放時間等

7、因素變化，表1給出了不同牌號聚乙烯醇水溶液的特性。其水溶液的粘度隨濃度、溫度、存放時間的變化曲線見圖13。不同醇解度的溶液表面張力與濃度的關(guān)系如圖4所示。     一般說來，聚合度增大，相同濃度的水溶液的粘度明顯增高：醇解度增大，相同濃度的水溶液的粘度稍有增高；同一牌號聚乙烯醇的濃度增大，粘度增大；貯存溫度升高，水溶液粘度降低；完全醇解聚乙烯醇的水溶液的粘度隨存放時間的延長而升高；部分醇解聚乙烯醇的水溶液的粘度基本上不隨時間的延長而變化。聚合度越高，濃度越高，聚乙烯醇水溶液的粘度穩(wěn)定性就越差。適當(dāng)延長溶解時間或加強攪拌，均能提高其水溶液的粘度穩(wěn)定性。4.2

8、0; 相容性    聚乙烯醇的水溶液與很多水溶性樹脂的水溶液相容，混合后的水溶液具有原來所沒有的特性。這就大大地擴展了聚乙烯醇的使用范圍，可以根據(jù)使用的具體需要改變水溶液的特性。其水溶液與部分水溶性高分子的水溶液的相容性見表2。其水溶液與鐵氧體料漿的改性劑（分散劑、減阻劑、消泡劑等）2也具有很好的相容性。可以利用其水溶液的相容性改善聚乙烯醇水溶液的特性及改善料漿的特性，同時，也可改善有機添加劑（粘性劑、改性劑）從鐵氧體坯件中排出的曲線，提高鐵氧體的質(zhì)量。4.3  對鹽類的容忍度和凝膠化作用    聚乙烯醇溶液對氯化物有很強的

9、容忍度。低濃度下作沉淀劑的鹽類有：碳酸鈣、硫酸鹽等。各種鹽類對聚乙烯醇水溶液的凝析能力順序為：陰離子陽離子。    聚乙烯醇水溶液對硼砂及硼的化合物特別敏感。將硼砂或硼酸水溶液與聚乙烯醇水溶液混合，靜置2min，即可失去流動性。即使很少劑量的硼砂也可使聚乙烯醇水溶液失去流動性。在鐵氧體中摻入少量的三氧化二硼，當(dāng)聚乙烯醇水溶液與鐵氧體粉料混合時，會大大降低聚乙烯醇的滲透性，而形成柔韌性很好的表層或粗大的結(jié)團。    除此以外，某些鉻的化合物，釩、鋯及高錳酸鉀等化合物也使聚乙烯醇水溶液發(fā)生凝膠作用。鈦酸酯、氫氧化銅與聚乙烯醇形成具有良好化

10、學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性的絡(luò)合物，即鈦、銅與聚乙烯醇所形成的絡(luò)合鹽。4.4  表面張力    在一定濃度范圍內(nèi)，聚乙烯醇水溶液的表面張力隨濃度的增高而下降，隨醇解度的上升而增大，如圖4所示。聚乙烯醇的表面活性和表面膠體效應(yīng)都隨醇解度下降而提高。保護膠體能力隨分子量增大而提高，但表面活性則隨分子量的減小而提高。5  聚乙烯醇的改性5.1  增塑劑    所有牌號的聚乙烯醇在未增塑時，其肖氏硬度均在100以上。加入增塑劑后可得到肖氏硬度小于10的柔韌產(chǎn)物。聚乙烯醇最有效的增塑劑是含羥基的酰胺基或氨基的有機化合物。&#

11、160;   甘油是最廣泛使用的聚乙烯醇增塑劑，它可以和聚乙烯醇以適當(dāng)?shù)谋壤龘胶?，增塑效果好。但一縮甘油與聚乙烯醇的相容性較差。    乙二醇和某些分子量較低的聚乙二醇也是有效的增塑劑。一般說來，對完全醇解的聚乙烯醇而言，乙二醇比甘油的相容性差。    另外，甲酰胺也有很好的增塑效果。上述增塑劑都是吸濕的，因而，其增塑效果也隨濕度的不同而有差異。所以，濕氣也是單獨有效的增塑劑。5.2  防（消）泡劑    如前所述，在制備聚乙烯醇水溶液過程中，過快的升溫速度和過高的攪拌速度都

12、會引起大量的泡沫產(chǎn)生；在聚乙烯醇水溶液與鐵氧體料漿一起攪拌時，也要產(chǎn)生氣泡。為了消除氣泡，應(yīng)加入適量的防（消）泡劑。三丁基磷酸鹽、聚乙二醇醚及正辛醇等均可抑制泡沫的產(chǎn)生。一般加入量為0.01%0.05%(以PVA為基準(zhǔn))。5.3  增粘劑    若需要提高聚乙烯醇水溶液的粘度，除提高其濃度外，還可以加入適量的淀粉、羧甲基纖維素（CMC）、酪等，可獲得較好的增粘效果。6  熱穩(wěn)定性    在空氣中，將聚乙烯醇加熱至100以上，它就會慢慢地變色、脆化；在150以上，會充分軟化而熔融；加熱至160以上，顏色會變得很深；在

13、170以上，顏色更深；加熱至220以上，聚乙烯醇很快分解，生成醋酸、乙醛、丁烯醇和水；至250以上來不及分解的聚乙烯醇則變成含有共軛雙鍵的聚合物。聚乙烯醇的分解速度受加熱溫度、保溫時間及氣氛中的氧含量和分解物的蒸氣壓等因素的影響。在空氣中，聚乙烯醇開始分解的溫度為230左右，而在氧氣中卻為180。氣氛中氧含量過低，開始分解的溫度會增高。聚乙烯醇由于規(guī)格、品種不同，兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)所占的比例不同，開始分解溫度和分解曲線也有一定的差異，其開始分解的溫度差異可達(dá)80左右，如圖5所示。7  鐵氧體坯件中PVA的排出    鐵氧體坯件中的聚乙烯醇在升溫過程中要逐漸排出

14、，其排出速度受到多種因素的影響3。在生產(chǎn)過程中要注意處理好這些因素間的關(guān)系，限制聚乙烯醇的分解、排出速度，避免其在某一特定條件下集中揮發(fā)、快速排出。在升溫過程中，鐵氧體坯件中的聚乙烯醇受各種各樣因素影響的排出趨勢曲線如圖5所示。8  結(jié)束語    在工業(yè)生產(chǎn)中，用聚乙酸乙烯醇解制備聚乙烯醇。制備過程中通常用堿作催化劑，叫做堿法醇解。氫氧化鈉作為醇解的催化劑使用。隨著工藝方法的不同，用堿量也不同；聚乙烯醇醇解度不同，用堿量也不同。作為催化劑的氫氧化鈉在醇解后以鈉的化合物或絡(luò)合物的形式存在于聚乙烯醇中。聚乙烯醇燃燒后的灰分，一般都是鈉的化合物。若以Na2O計，對完全醇解聚乙烯醇，含量在1%以內(nèi)，對部分