聚乙烯醇的特性及其在铁氧体生产中的应用

1、聚乙烯醇（PVA）的特性及其在铁氧体生产中的应用阳开新（金川电子有限责任公司，四川宜宾  644005）    摘  要：聚乙烯醇作为暂时性粘合剂被铁氧体行业普遍采用。选用适当的品种，用合适的方法制备其水溶液，并对水溶液进行改性，才能达到最佳的使用效果。同时，必须了解聚乙烯醇的热稳定性及影响其从铁氧体坯件中分解、排除的诸多因素，方能因势利导，确保产品质量。    关键词：聚乙烯醇；特性；铁氧体；应用1  引言    聚乙烯醇是水溶性高分子树脂，它被各行各业广泛地用作粘合剂。在

2、铁氧体行业中，也被用作暂时性粘合剂。聚乙烯醇牌号的选择、水溶液的制备方法及贮存条件和时间、是否使用了相应的改性剂等，对铁氧体粉料的物理特性都有不同程度的影响。使用的聚乙烯醇品种的热稳定性及影响其从铁氧体坯件中分解、排出各个因素，直接影响铁氧体产品的质量，若处置不当，可能会严重地影响产品的成品率。2  聚乙烯醇的结构、聚合度和醇解度    聚乙烯醇分子中存在两种化学结构：    这两种结构在聚乙烯醇分子中所占比例的不同，将导致其在性能上产生一定的差异。    聚乙烯醇的聚合度按分子量等级可分为超高

3、聚合度、高聚合度、中聚合度、低聚合度四种1。一般，超高聚合度聚乙烯醇分子量为2530万，高聚合度分子量为1722万，中聚合度分子量为1215万，低聚合度分子量为2.53.5万。    聚乙烯醇的醇解度（摩尔分数）通常有三种，即78%、88%和98%。完全醇解的聚乙烯醇的醇解度为98%100%；而部分醇解的聚乙烯的醇解度通常为87%89%；78%的则为低醇解度聚乙烯醇。    我国聚乙烯醇牌号命名是取聚合度的千、百位数放在牌号的前两位，把醇解度的百分数放在牌号的后两位，如1799，即聚合度为1700，醇解度为99%，完全醇解的聚乙烯醇。

4、    一般说来，聚合度增大，相同浓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，在热水中的溶解度提高。醇解度87%89%的产品水溶性最好，不管是在冷水中还是在热水中它都能很快地溶解；醇解度为99%及以上的聚乙烯醇只溶于95以上的热水中。随着聚合度的增大，水溶液表面生成的皮膜强度都要增大。3  聚乙烯醇水溶液的制备    将聚乙烯醇慢慢地分散投入计量好的常温水中，浸泡1h左右，并适当搅拌，使其充分溶胀、分散。然后逐步提高温度，并不停地搅拌，搅拌速度为60100r/min。为了避免剧烈地发泡，应限

5、制升温速度，一般不应超过150/h。聚乙烯醇的醇解度不同，其溶解的温度和保温时间也不同。一般说来，完全醇解的聚乙烯醇的溶解温度为95100，保温时间为22.5h；醇解度为87%89%的聚乙烯醇溶解温度为6585，保温时间为0.51.0h，过高的溶解温度可能会产生不良影响。    聚乙烯醇是否已完全溶解，仅用肉眼观察是无法判断的，必须进行检验。检验方法是：取少量溶液，加入12滴碘液，并适当摇动，然后进行观察。对完全醇解聚乙烯醇而言，若出现兰紫色团粒状透明体，对部分醇解聚乙烯醇而言，若出现红紫色团粒状透明体，则说明尚未完全溶解。若色泽能均匀扩散，说明已完全溶解。聚乙烯

6、醇完全溶解后，边搅拌边冷却，直至常温，并补加水至计算量并搅拌均匀为止。再过60目筛，贮存备用。    聚乙烯醇水溶液长期存放，溶液中的水会腐败，若加入0.01%0.05%（以PVA为基准）的甲醛、水杨酸，则可以防腐。完全醇解聚乙烯醇水溶液的粘度随存放时间的延长而上升，若存放时间过长或贮存温度过低，甚至会产生凝胶化。为了使其粘度稳定，除保持其温度在常温外，还可向溶液中加入5%10%（以PVA为基准）的硫氰酸胺或苯酚丁醇。4  聚乙烯醇水溶液的性质4.1  粘度    聚乙烯醇水溶液的粘度随品种、浓度、温度和存放时间等

7、因素变化，表1给出了不同牌号聚乙烯醇水溶液的特性。其水溶液的粘度随浓度、温度、存放时间的变化曲线见图13。不同醇解度的溶液表面张力与浓度的关系如图4所示。     一般说来，聚合度增大，相同浓度的水溶液的粘度明显增高：醇解度增大，相同浓度的水溶液的粘度稍有增高；同一牌号聚乙烯醇的浓度增大，粘度增大；贮存温度升高，水溶液粘度降低；完全醇解聚乙烯醇的水溶液的粘度随存放时间的延长而升高；部分醇解聚乙烯醇的水溶液的粘度基本上不随时间的延长而变化。聚合度越高，浓度越高，聚乙烯醇水溶液的粘度稳定性就越差。适当延长溶解时间或加强搅拌，均能提高其水溶液的粘度稳定性。4.2

8、0; 相容性    聚乙烯醇的水溶液与很多水溶性树脂的水溶液相容，混合后的水溶液具有原来所没有的特性。这就大大地扩展了聚乙烯醇的使用范围，可以根据使用的具体需要改变水溶液的特性。其水溶液与部分水溶性高分子的水溶液的相容性见表2。其水溶液与铁氧体料浆的改性剂（分散剂、减阻剂、消泡剂等）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浆的特性，同时，也可改善有机添加剂（粘性剂、改性剂）从铁氧体坯件中排出的曲线，提高铁氧体的质量。4.3  对盐类的容忍度和凝胶化作用    聚乙烯醇溶液对氯化物有很强的

9、容忍度。低浓度下作沉淀剂的盐类有：碳酸钙、硫酸盐等。各种盐类对聚乙烯醇水溶液的凝析能力顺序为：阴离子阳离子。    聚乙烯醇水溶液对硼砂及硼的化合物特别敏感。将硼砂或硼酸水溶液与聚乙烯醇水溶液混合，静置2min，即可失去流动性。即使很少剂量的硼砂也可使聚乙烯醇水溶液失去流动性。在铁氧体中掺入少量的三氧化二硼，当聚乙烯醇水溶液与铁氧体粉料混合时，会大大降低聚乙烯醇的渗透性，而形成柔韧性很好的表层或粗大的结团。    除此以外，某些铬的化合物，钒、锆及高锰酸钾等化合物也使聚乙烯醇水溶液发生凝胶作用。钛酸酯、氢氧化铜与聚乙烯醇形成具有良好化

10、学稳定性和耐热性的络合物，即钛、铜与聚乙烯醇所形成的络合盐。4.4  表面张力    在一定浓度范围内，聚乙烯醇水溶液的表面张力随浓度的增高而下降，随醇解度的上升而增大，如图4所示。聚乙烯醇的表面活性和表面胶体效应都随醇解度下降而提高。保护胶体能力随分子量增大而提高，但表面活性则随分子量的减小而提高。5  聚乙烯醇的改性5.1  增塑剂    所有牌号的聚乙烯醇在未增塑时，其肖氏硬度均在100以上。加入增塑剂后可得到肖氏硬度小于10的柔韧产物。聚乙烯醇最有效的增塑剂是含羟基的酰胺基或氨基的有机化合物。&#

11、160;   甘油是最广泛使用的聚乙烯醇增塑剂，它可以和聚乙烯醇以适当的比例掺和，增塑效果好。但一缩甘油与聚乙烯醇的相容性较差。    乙二醇和某些分子量较低的聚乙二醇也是有效的增塑剂。一般说来，对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。上述增塑剂都是吸湿的，因而，其增塑效果也随湿度的不同而有差异。所以，湿气也是单独有效的增塑剂。5.2  防（消）泡剂    如前所述，在制备聚乙烯醇水溶液过程中，过快的升温速度和过高的搅拌速度都

12、会引起大量的泡沫产生；在聚乙烯醇水溶液与铁氧体料浆一起搅拌时，也要产生气泡。为了消除气泡，应加入适量的防（消）泡剂。三丁基磷酸盐、聚乙二醇醚及正辛醇等均可抑制泡沫的产生。一般加入量为0.01%0.05%(以PVA为基准)。5.3  增粘剂    若需要提高聚乙烯醇水溶液的粘度，除提高其浓度外，还可以加入适量的淀粉、羧甲基纤维素（CMC）、酪等，可获得较好的增粘效果。6  热稳定性    在空气中，将聚乙烯醇加热至100以上，它就会慢慢地变色、脆化；在150以上，会充分软化而熔融；加热至160以上，颜色会变得很深；在

13、170以上，颜色更深；加热至220以上，聚乙烯醇很快分解，生成醋酸、乙醛、丁烯醇和水；至250以上来不及分解的聚乙烯醇则变成含有共轭双键的聚合物。聚乙烯醇的分解速度受加热温度、保温时间及气氛中的氧含量和分解物的蒸气压等因素的影响。在空气中，聚乙烯醇开始分解的温度为230左右，而在氧气中却为180。气氛中氧含量过低，开始分解的温度会增高。聚乙烯醇由于规格、品种不同，两种化学结构所占的比例不同，开始分解温度和分解曲线也有一定的差异，其开始分解的温度差异可达80左右，如图5所示。7  铁氧体坯件中PVA的排出    铁氧体坯件中的聚乙烯醇在升温过程中要逐渐排出

14、，其排出速度受到多种因素的影响3。在生产过程中要注意处理好这些因素间的关系，限制聚乙烯醇的分解、排出速度，避免其在某一特定条件下集中挥发、快速排出。在升温过程中，铁氧体坯件中的聚乙烯醇受各种各样因素影响的排出趋势曲线如图5所示。8  结束语    在工业生产中，用聚乙酸乙烯醇解制备聚乙烯醇。制备过程中通常用碱作催化剂，叫做碱法醇解。氢氧化钠作为醇解的催化剂使用。随着工艺方法的不同，用碱量也不同；聚乙烯醇醇解度不同，用碱量也不同。作为催化剂的氢氧化钠在醇解后以钠的化合物或络合物的形式存在于聚乙烯醇中。聚乙烯醇燃烧后的灰分，一般都是钠的化合物。若以Na2O计，对完全醇解聚乙烯醇，含量在1%以内，对部分