TWI824484B - 液態黏結劑及螢石塊 - Google Patents
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Abstract
一種液態黏結劑，具有650cps以上的黏度且包含具有分子量為8萬以上的水性丙烯酸酯聚合物。該液態黏結劑是由一方法所形成，且該方法包含使包含反應組分、起始劑及水的組成物進行聚合反應，其中，該反應組分包括第一類丙烯酸酯材料、第二類丙烯酸酯材料及丙烯酸。以該反應組分的總量為100wt%計，該第一類丙烯酸酯材料的用量範圍為50wt%至65wt%，該第二類丙烯酸酯材料的用量範圍為20wt%至45wt%，且該丙烯酸的用量範圍為5wt%至16wt%。本發明還提供一種包含複數螢石粉及將該等螢石粉凝聚成塊的黏結材料的螢石塊，且該黏結材料包含上述的液態黏結劑。
Description
本發明是有關於一種黏結劑，特別是指一種液態黏結劑。
中國專利公告第103146914號揭示一種用於將螢石粉黏結成螢石球的黏結劑。該黏結劑包含50wt%至85wt%的五水偏矽酸鈉、10wt%至45wt%的水玻璃及0.1wt%至5wt%的聚丙烯醯胺。該黏結劑的使用方法是將螢石粉送入石碾混合機，然後，依序加入五水偏矽酸鈉、水玻璃及聚丙烯醯胺，接著，送入冷壓成型機壓製成螢石球，最後，送入烘乾爐中，並在150℃至170℃的條件下進行20分鐘至30分鐘的乾燥處理，獲得成本低且抗壓強度高的螢石球。
雖然該黏結劑能夠將螢石粉黏結成螢石球，但該黏結劑是以細粉末型態與螢石粉進行結合，因此，在投料過程中有粉塵爆炸的風險，此外，也會對投料人員造成吸入性危害。
因此，本發明的一目的，即在提供一種液態黏結劑。
於是，本發明液態黏結劑，包含：具有分子量為8萬以上的水性丙烯酸酯聚合物，且該液態黏結劑具有650cps以上的黏度。該液態黏結劑是由一方法所形成，且該方法包含使包含反應組分、起始劑及水的組成物進行聚合反應，其中，該反應組分包括第一類丙烯酸酯材料、第二類丙烯酸酯材料及丙烯酸。以該反應組分的總量為100wt%計，該第一類丙烯酸酯材料的用量範圍為50wt%至65wt%，該第二類丙烯酸酯材料的用量範圍為20wt%至45wt%，且該丙烯酸的用量範圍為5wt%至16wt%。
該第一類丙烯酸酯材料選自於第一混合物、第二混合物或第三混合物，且該第一混合物包括選自於由三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的物質群中至少兩種，該第二混合物包括選自於由季戊四醇單丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯及季戊四醇三丙烯酸酯組成的物質群中至少兩種，該第三混合物包括選自於由具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷二丙烯酸酯及具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的物質群中至少兩種。
該第二類丙烯酸酯材料包含至少兩種丙烯酸酯，且該丙烯酸酯選自於雙季戊四醇單丙烯酸酯、雙季戊四醇二丙烯酸酯、雙季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇四丙烯酸酯、雙季戊四醇五丙烯
酸酯或雙季戊四醇六丙烯酸酯。
本發明的另一目的，即在提供一種螢石塊。
於是，本發明螢石塊，包含複數螢石粉；及將該等螢石粉凝聚成塊的黏結材料，其中，該黏結材料包含上述的液態黏結劑。
本發明的功效在於：透過該反應組分及該反應組分中各成分的比例的設計，使得該液態黏結劑具有650cps以上的黏度且形成分子量為8萬以上的水性丙烯酸酯聚合物，因此，該液態黏結劑不僅具有適當的流動性以利於操作，且也不會有粉塵爆炸的問題產生，同時，當該液態黏結劑用於將複數螢石粉凝聚成塊的黏結材料時，能夠提升該螢石塊的強度，進而避免因運送過程中的碰撞而導致碎裂。
本發明液態黏結劑，包含：具有分子量為8萬以上的水性丙烯酸酯聚合物，且該液態黏結劑具有650cps以上的黏度。該液態黏結劑是由一方法所形成，且該方法包含使包含反應組分、起始劑及水的組成物進行聚合反應，其中，該反應組分包括第一類丙烯酸酯材料、第二類丙烯酸酯材料及丙烯酸(acrylic acid，簡稱AA)。以該反應組分的總量為100wt%計，該第一類丙烯酸酯材料的用量範圍為50wt%至65wt%，該第二類丙烯酸酯材料的用量範圍為
20wt%至45wt%，且該丙烯酸的用量範圍為5wt%至16wt%。
該第一類丙烯酸酯材料選自於第一混合物、第二混合物或第三混合物，且該第一混合物包括選自於由三羥甲基丙烷單丙烯酸酯(Trimethylolpropane monoacrylate)、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯(Trimethylolpropane diacrylate)及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(Trimethylolpropane triacrylate，簡稱TMPTA)組成的物質群中至少兩種，該第二混合物包括選自於由季戊四醇單丙烯酸酯(Pentaerythritol monoacrylate)、季戊四醇二丙烯酸酯(Pentaerythritol diacrylate)及季戊四醇三丙烯酸酯(Pentaerythritol triacrylate，簡稱PETIA)組成的物質群中至少兩種，該第三混合物包括選自於由具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷單丙烯酸酯[Trimethylolpropane ethoxylate(3~20)monoacrylate]、具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷二丙烯酸酯[Trimethylolpropane ethoxylate(3~20)diacrylate]及季戊四醇三丙烯酸酯[Trimethylolpropane ethoxylate(3~20)triacrylate，簡稱TMP(3~20EO)TA]組成的物質群中至少兩種。
該第二類丙烯酸酯材料包含至少兩種丙烯酸酯，且該丙烯酸酯選自於雙季戊四醇單丙烯酸酯(Dipentaerythritol monoacrylate)、雙季戊四醇二丙烯酸酯(Dipentaerythritol diacrylate)、雙季戊四醇三丙烯酸酯(Dipentaerythritol
triacrylate)、雙季戊四醇四丙烯酸酯(Dipentaerythritol tetraacrylate)、雙季戊四醇五丙烯酸酯(Dipentaerythritol pentaacrylate)或雙季戊四醇六丙烯酸酯(Dipentaerythritol hexaacrylate，簡稱DPHA)。
以下就本發明進行詳細說明。
[組成物]
在本發明的一些實施態樣中，該液態黏結劑的黏度範圍為650cps至2400cps。在本發明的一些實施態樣中，該水性丙烯酸酯聚合物的分子量範圍為8萬至16萬。
在本發明的一些實施態樣中，該液態黏結劑具有25wt%以上的固含量。在本發明的一些實施態樣中，該液態黏結劑具有25wt%至45wt%的固含量。
該聚合反應的溫度及時間是依據該液態黏結劑所需的特性進行調整。在本發明的一些實施態樣中，該聚合反應的溫度範圍為60℃至85℃。在本發明的一些實施態樣中，該聚合反應的時間範圍為7小時至12小時。
<<反應組分>>
在本發明的一些實施態樣中，以該組成物的總量為100wt%計，該反應組分的用量範圍為大於20wt%且小於50wt%。在本發明的一些實施態樣中，以該組成物的總量為100wt%計，該
反應組分的用量範圍為25wt%至30wt%。
<<第一類丙烯酸酯材料>>
在本發明的一些實施態樣中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第一類丙烯酸酯材料的用量範圍為50wt%至65wt%。在本發明的一些實施態樣中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第一類丙烯酸酯材料的用量範圍為55wt%至60wt%。
在本發明的一些實施態樣中，該第一混合物包括三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
在本發明的一些實施態樣中，該第二混合物包括季戊四醇單丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯及季戊四醇三丙烯酸酯。
在本發明的一些實施態樣中，該第三混合物包括具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷單丙烯酸酯，例如具有3至15個乙氧基的三羥甲基丙烷單丙烯酸酯。該第三混合物包括具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷二丙烯酸酯，例如具有3至15個乙氧基的三羥甲基丙烷二丙烯酸酯。該第三混合物包括具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，例如具有3至15個乙氧基的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。在本發明的一些實施態樣中，該第三混合物包括具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、具有3至20個乙氧基的
三羥甲基丙烷二丙烯酸酯，及具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
<<第二類丙烯酸酯材料>>
在本發明的一些實施態樣中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第二類丙烯酸酯材料的用量範圍為20wt%至35wt%。在本發明的一些實施態樣中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第二類丙烯酸酯材料的用量範圍為20wt%至25wt%。
在本發明的一些實施態樣中，該第二類丙烯酸酯材料包含至少三種丙烯酸酯。
<<丙烯酸>>
在本發明的一些實施態樣中，以該反應組分的總量為100wt%計，該丙烯酸的用量範圍為14wt%至16wt%。
<<第三類丙烯酸酯材料>>
在本發明的一些實施態樣中，該反應組分還包括第三類丙烯酸酯材料，且該第三類丙烯酸酯材料選自於三丙二醇單丙烯酸酯(Tripropylene glycol monoacrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯(Tripropylene glycol diacrylate，簡稱TPGDA)、己二醇單丙烯酸酯(1,6-Hexanediol monoacrylate)、己二醇二丙烯酸酯(1,6-Hexanediol diacrylate，簡稱HDDA)、二丙二醇單丙烯酸
酯(Dipropylene glycol monoacrylate)、二丙二醇二丙烯酸酯(Dipropylene glycol diacrylate，簡稱DPGDA)、新戊二醇二丙氧基單丙烯酸酯[Neopentyl glycol propoxylate(2)monoacrylate]、新戊二醇二丙氧基二丙烯酸酯[Neopentyl glycol propoxylate(2)diacrylate，簡稱NPG(2PO)DA]、乙氧基化雙酚A(10)單丙烯酸酯[Bisphenol A ethoxylate(10)monoacrylate]、乙氧基化雙酚A(10)二丙烯酸酯[Bisphenol A ethoxylate(10)diacrylate，簡稱BPA(10)EODA]、聚乙二醇(400)單丙烯酸酯[Polyethylene glycol(400)monoacylate]、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯[Polyethylene glycol(400)diacylate，簡稱PEG(400)DA]、甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate，簡稱MMA)，或上述任意的組合。
在本發明的一些實施態樣中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第三類丙烯酸酯材料的用量範圍為大於0wt%且8wt%以下。
<起始劑>
該起始劑例如但不限於過硫酸銨(Ammonium persulphate，簡稱APS)、過硫酸鉀(Potassium persulfate，簡稱KPS)、偶氮二異丁腈(2,2'-Azobisisobutyronitrile，簡稱AIBN)、過氧化苯甲醯(Benzoyl Peroxide，簡稱BPO)、過氧化氫等。在本
發明的一些實施態樣中，該起始劑選自於過硫酸銨、過硫酸鉀，或上述任意的組合。在本發明的一些實施態樣中，以該組成物的總量為100wt%計，該起始劑的用量範圍為0.5wt%至10wt%。在本發明的一些實施態樣中，以該組成物的總量為100wt%計，該起始劑的用量範圍為0.5wt%至1wt%。
本發明螢石塊包含複數螢石粉；及將該等螢石粉凝聚成塊的黏結材料，其中，該黏結材料包含液態黏結劑。該液態黏結劑如上所述，故不在贅述。在本發明的一些實施態樣中，以該螢石塊的總量為100wt%計，該黏結材料的用量範圍為1.0wt%至10wt%。在本發明的一些實施態樣中，以該螢石塊的總量為100wt%計，該黏結材料的用量範圍為2wt%至9wt%。
本發明將就以下實施例作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明用，而不應被解釋為本發明實施的限制。
〔實施例1〕
將15重量份的第一混合物(包括三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)、6重量份的第二類丙烯酸酯材料(包含雙季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇四丙烯酸酯，及雙季戊四醇六丙烯酸酯)、4重量份的丙烯酸、2重量份的第三類丙烯酸酯材料(包含三丙二醇單丙烯酸酯及三丙二醇二丙烯酸酯)及72重量份的水混合，形成99重量份且包含27重量
分的反應組分及水的丙烯酸酯水溶液，其中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第一混合物的用量為55.56wt%、該第二類丙烯酸酯材料的用量為22.22wt%，且該丙烯酸的用量為14.81wt%，且該第三類丙烯酸酯材料的用量為7.41wt%。將99重量份的該丙烯酸酯水溶液與1重量份的過硫酸鉀混合，形成組成物，其中，以該組成物的總量為100wt%計，該反應組分的用量為27wt%且該過硫酸鉀的用量為1wt%。在70℃的條件下，使該組成物的丙烯酸酯水溶液的反應組分進行7小時的聚合反應，獲得黏度為2400cps且固含量為27wt%的液態黏結劑，其中，該液態黏結劑包含分子量為15.1萬的水性丙烯酸酯聚合物。
〔實施例2至10及比較例1至10〕
實施2至10及比較例1至10是以與實施例1相同的步驟進行，差別在於：改變反應組分的種類、該起始劑的種類及聚合反應的條件，且陳列於表1及表2中。
〔應用例1〕
將460克的螢石粉置於溫度設定為200℃的烘箱中進行20分鐘的乾燥處理，得到乾燥螢石粉，接著，使用機械攪拌機(廠牌：EUPA；型號：TSK-9416)將該乾燥螢石粉與25克的實施例1的液態黏結劑混合，獲得均勻混合物，然後，取50克的該均勻混合物填充至直徑為4公分且厚度為2.3公分的圓柱狀模具中，利用壓力
設定為2500kgf/cm2的成型設備(廠牌：巨輪興；型號：DER-006)進行壓鑄成型處理，並於200℃的條件下進行15分鐘的乾燥處理，製得螢石塊。
〔應用例2至10及比較應用例1至10〕
應用例2至10及比較應用例1至10是以與應用例1相同的步驟進行，差別在於：改變螢石粉的使用量與該液態黏結劑的使用量，且陳列於表3中。
評價項目
重量平均分子量量測：使用凝膠滲透層析儀器(Gel Permeation Chromatograph，簡稱GPC；廠牌：Shimadzu；型號：RID-10A)對實施例1至10及比較例1至10的液態黏結劑的水性丙烯酸酯聚合物進行量測。
黏度量測(單位：cps)：使用轉子式黏度計(廠牌：Brookfield；型號：LVDVE)對實施例1至10及比較例1至10的液態黏結劑進行量測。
固含量量測(單位：%)：將實施例1至10及比較例1至10的液態黏結劑設置於溫度設定為105℃的烘箱中進行3小時的烘烤處理，形成固體物。固含量(%)=[固體物的重量(克)/液態黏結劑的重量(克)]x100%。
抗壓強度量測(單位：kgf/cm2)：使用成型設備(廠牌：巨輪興；型號：DER-006)對應用例1至10及比較應用例1至10的螢石塊施予不同的破壞力，直到該等螢石塊的形狀改變，並紀錄當時的破壞力。然後，依據該破壞力，並搭配該成型設備的數據處理器，從而獲得抗壓強度的數值。
由表1及表2的分子量數據與黏度數據可知，在實施例1至10中，透過反應組分的種類與用量的設計，致使該水性丙烯酸酯聚合物的分子量範圍介於8萬至16萬間，且該液態黏結劑的黏度範圍為650cps至2400cps，具有適當的流動性。
反觀比較例1至10。在比較例1中，該反應組分中無添加第一丙烯酸酯材料；在比較例2至4中，該反應組分中無添加第二丙烯酸酯材料；在比較例5至7中，該反應組分中無添加丙烯酸，上述三種情況下，皆會導致該水性丙烯酸酯聚合物的分子量範圍低於8萬，且該液態黏結劑的黏度範圍低於650cps，以致於該液態黏結劑的流動性不佳。
此外，在實施例1至10中，透過該第一混合物、該第二混
合物或該第三混合物中含有2種以上的丙烯酸酯的設計，獲得具有流動性質的液態黏結劑，反觀比較例8至10，該第一類丙烯酸酯材料的第一混合物中僅有一種三羥甲基丙烷丙烯酸酯、第二混合物中僅有一種季戊四醇丙烯酸酯，且第三混合物中僅有一種具有乙氧基的三羥甲基丙烷丙烯酸酯時，皆不易促使該液態黏結劑的生成，且經聚合反應所得到的產物呈現膠體化狀態，而不具流動性。由此可知，相較於比較例8至10的黏結劑的操作性，本發明的液態黏結劑在操作性上更為便利，且比較例8至10的黏結劑因呈膠體化狀態，於後續使用上需研磨成粉末狀，如此狀態下，於輸送的操作過程中，易會有粉塵爆炸的問題產生。
表4
由表3及表4的螢石塊的抗壓強度數據可知，應用例1至10的螢石塊的抗壓強度為40kgf/cm2以上，而比較應用例1至10的該螢石塊的抗壓強度為36kgf/cm2以下。由此可見，本發明由該反應組分的設計所獲得的液態黏結劑確實能夠有效地提升該螢石塊的抗壓強度，進而避免因運送過程中的碰撞而導致碎裂。
綜上所述，透過該反應組分及該反應組分中各成分的比例的設計，使得該液態黏結劑具有650cps以上的黏度且形成分子量為8萬以上的水性丙烯酸酯聚合物，因此，該液態黏結劑不僅具有適當的流動性以利於操作，且也不會有粉塵爆炸問題產生，同時，當該液態黏結劑用於將複數螢石粉凝聚成塊的黏結材料時，能夠提升該螢石塊的強度，進而避免因運送過程中的碰撞而導致碎裂，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
無。
Claims (7)
- 一種液態黏結劑，包含：具有分子量為8萬以上的水性丙烯酸酯聚合物，且該液態黏結劑具有650cps以上的黏度，且該液態黏結劑是由一方法所形成，且該方法包含使包含反應組分、起始劑及水的組成物進行聚合反應，其中，以該組成物的總量為100wt%計，該反應組分的用量範圍為大於20wt%且小於50wt%；該反應組分包括第一類丙烯酸酯材料、第二類丙烯酸酯材料及丙烯酸，且以該反應組分的總量為100wt%計，該第一類丙烯酸酯材料的用量範圍為50wt%至65wt%，該第二類丙烯酸酯材料的用量範圍為20wt%至45wt%，且該丙烯酸的用量範圍為5wt%至16wt%；該第一類丙烯酸酯材料選自於第一混合物、第二混合物或第三混合物，且該第一混合物包括選自於由三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯組成的物質群中至少兩種，該第二混合物包括選自於由季戊四醇單丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯及季戊四醇三丙烯酸酯組成的物質群中至少兩種，該第三混合物包括選自於由具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷二丙烯酸酯及具有3至20個乙氧基的三羥甲基丙烷二丙烯酸酯組成的物質群中至少兩種；及該第二類丙烯酸酯材料包含至少兩種丙烯酸酯，且該丙烯酸酯選自於雙季戊四醇單丙烯酸酯、雙季戊四醇二丙 烯酸酯、雙季戊四醇三丙烯酸酯、雙季戊四醇四丙烯酸酯、雙季戊四醇五丙烯酸酯或雙季戊四醇六丙烯酸酯。
- 如請求項1所述的液態黏結劑，其中，該反應組分還包括第三類丙烯酸酯材料，且該第三類丙烯酸酯材料選自於三丙二醇單丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇單丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇單丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙氧基單丙烯酸酯、新戊二醇二丙氧基二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A(10)單丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A(10)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)單丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯，或上述任意的組合。
- 如請求項1所述的液態黏結劑，其中，該起始劑選自於過硫酸銨、過硫酸鉀、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲醯、過氧化氫，或上述任意的組合。
- 如請求項1所述的液態黏結劑，其中，以該組成物的總量為100wt%計，該起始劑的用量範圍為0.5wt%至10wt%。
- 如請求項2所述的液態黏結劑，其中，以該反應組分的總量為100wt%計，該第三類丙烯酸酯材料的用量範圍為大於0wt%且8wt%以下。
- 如請求項1所述的液態黏結劑，還具有25wt%以上的固含量。
- 一種螢石塊，包含：複數螢石粉；及將該等螢石粉凝聚成塊的黏結材料，其中，該黏結材料包含請求項1至6中任一項所述的液態黏結劑。
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