陶瓷漿料之粘結(jié)劑

    粘結(jié)劑是陶瓷漿料體系中最重要的添加劑之一，常用的粘結(jié)劑主要包括乙烯基類、丙烯酸類和纖維素醚類。

    乙烯基類粘結(jié)劑在不同行業(yè)中被廣泛應用，如適用于制作硬質(zhì)管材的PVC(聚氯乙烯)、應用于紡織工業(yè)和水系流延的PVA(聚乙烯醇)、廣泛用于流延成型的PVB(聚乙烯醇縮丁醛)。最常報道和廣泛研究的是PVB，它屬于熱熔性高分子化合物，包含醛基、羥基和乙?；?/strong>三種功能團，結(jié)構(gòu)式如圖2所示。決定PVB性能的，主要有四個因素，即聚合度和三種功能團各自的含量。

上述性能中，溶液粘度會影響流延效果；膜片強度會影響疊層，熱壓著性則會同時影響疊層、層壓；與塑化劑的相溶性和耐溶性均影響漿料的均勻性；吸濕性影響疊層和膜片質(zhì)量?？梢愿鶕?jù)配方粉體及產(chǎn)品要求來選擇合適的PVB規(guī)格。

    丙烯酸類聚合物是應用于陶瓷流延成型中另一種長鏈型粘結(jié)劑，常以乳液形態(tài)作為水基型粘結(jié)劑，其結(jié)構(gòu)式如圖3所示。丙烯酸類粘結(jié)劑通過分解或蒸發(fā)即可除去，這有利于其在還原氣氛下燒除，且基本不殘留灰分或碳。此外，丙烯酸類粘結(jié)劑還具有價格低、強度大、溶解能力強、能降低T_g、污染小等優(yōu)點。但是因丙烯酸類聚合物的制備方法，引入堿金屬離子雜質(zhì)以及導致球磨過程易產(chǎn)生氣泡等因素，在選擇粘結(jié)劑時也因考慮在內(nèi)。

圖3. 聚丙烯酸的結(jié)構(gòu)式

    纖維素類粘結(jié)劑，一般用作水系流延成型的粘結(jié)劑，更具安全和環(huán)保性。纖維素聚合物有個特點即增稠性能，這導致在合適粘度下，漿料的固含量會相對降低，進而引發(fā)干燥慢，收縮率大等問題。此外，纖維素類粘結(jié)劑在使用過程中，還存在漿料氣泡較多，難以除泡的問題；其粘結(jié)性能也會隨著空氣濕度的變化而改變。

1、粘結(jié)劑與分散劑的交互作用

    陶瓷漿料中，粉體顆粒被包裹入粘結(jié)劑中，聚合物位于粉體顆粒之間，起到了連接顆粒的作用。在未加粘結(jié)劑前，分散劑充分覆蓋在粉體顆粒表面，這也使得后加的粘結(jié)劑只能置于顆粒之間，在顆粒間構(gòu)建搭橋而非對多個顆粒進行包裹，即在分散劑有效發(fā)揮作用的前提下，粘結(jié)劑利用位阻分散機制，進一步起到分散的效果。在一定情況下，當兩者同時加入時，會在顆粒表面形成競爭吸附。此時，部分粘結(jié)劑占據(jù)了顆粒表面原本屬于分散劑的吸附點位置，從而導致顆粒間粘結(jié)劑減少而分散劑過多。競爭吸附使得流延片密度和燒結(jié)密度低。

2、粘結(jié)劑與塑化劑的交互作用

    大多數(shù)聚合物粘結(jié)劑有遠高于室溫的T_g，導致流延帶相對強度大，脆性高，這對后續(xù)的打孔、切割、疊層等工序要求是極為不利的。塑化劑I被稱為T_g修正劑，用于軟化粘結(jié)劑聚合物鏈，通過縮短聚合物鏈的長度和部分溶解聚合物鏈來改變聚合物的T_g。T_g降低后，聚合物鏈更能無斷裂的伸長和縮短，促使分子鏈卷曲和伸展的變形量有所提高。所以塑化劑I目的即交互粘結(jié)劑，可以降低粘結(jié)劑的T_g來增加流延帶的柔韌性。塑化劑II在聚合物長鏈之間作用，可以使其在干燥過程中更好地遷移，同時能有效阻止長鏈之間的交聯(lián)反應，起到“潤滑”的效果。