以VAE乳液－707為主要原料，利用噴霧干燥設備制備了可再分散乳膠粉。用激光粒度分析儀對可再分散乳膠粉的再分散性進行了研究，并用綜合熱分析儀進行了差熱分析，證明噴霧干燥不會破壞VAE的分子結構。試驗證明，可再分散乳膠粉對砂漿的力學性能和耐久性能都有顯著的改善。

0 前言

    可再分散乳膠粉的研究始于1934年德國的聚醋酸乙烯（pVAC）類可再分散乳膠粉和二戰中日本的粉末乳膠。但由于可再分散乳膠粉的可再分散性、zui低成膜溫度、耐水性和耐堿性等性能的局限，其使用受到了較大限制。直到20世紀60年代，zui低成膜溫度為0℃、有較好耐水性和耐堿性的可再分散乳膠粉被開發成功后，才使其獲得廣泛應用。目前國內對可再分散乳膠粉的研發總體上還處于起步階段，市場上的可再分散乳膠粉基本上依賴國外進口，而且價格較高，影響了可再分散乳膠粉的推廣與應用。我們采用噴霧干燥法制備了醋酸乙烯酯－乙烯共聚物（VAE）類可再分散乳膠粉并已經中試生產，產品在工程中應用取得了較好的技術經濟效益。

1 試驗

    1.1 噴霧試驗原材料及設備

    原料：VAE乳液－707；抗粘結劑，如碳酸鈣、黏土、二氧化硅、*、硅灰石粉、高嶺土等，以上原材料均為市售工業品，無其它特殊要求；保護膠體：非*類，實驗室合成。噴霧干燥設備：濟南奧諾能源科技有限公司生產的小型噴霧干燥機，為二流體氣流式噴嘴，適用于小試和中試階段物料的直接干燥。

    1.2 砂漿性能試驗原材料

    水泥：p?O32.5水泥、基準水泥；標準砂：符合GB/T17671-1999要求；中黃砂：細度模數2.36，符合JGJ52-92要求；水：自來水。

    1.3 可再分散乳膠粉的制備

    噴霧乳液的組成為：VAE乳液50%-60%，保護膠體10%-20%，抗粘結劑4%-6%，加入水攪拌混合均勻，固含量控制在40%。利用噴霧干燥試驗機進行噴霧干燥，控制熱風進口溫度為150-190℃，出口溫度為50-60℃。當進風溫度達到設定溫度后，開始進料，進料速度必須由低到高逐步調節，流量調節適當，一直調節到出口溫度符合要求、穩定為止。噴出的產品即為NC－V可再分散乳膠粉。

2 可再分散乳膠粉的性能

    2.1 再分散性

    乳液分散體中乳膠粒子的直徑在數微米左右，在噴霧干燥過程中，乳膠粒子會凝聚，因此通常可再分散乳膠粉的粒徑為10-500um。可再分散乳膠粉再分散后，再分散液的乳膠粒子粒徑分布是可再分散乳膠粉的主要質量指標之一，它決定了可再分散乳膠粉的黏合能力和作為添加劑的各種效果。因而，要選用適當的分散和干燥方法，盡量使再分散液的粒子粒徑與原來乳液的粒子粒徑有相同的分布，以保證再分散液與原來乳液的性質相近。用JＬ9200型高分辨率激光粒度分析儀，分別測試VAE乳液、可再分散乳膠粉再分散液、抗粘結劑的粒徑分布，結果見圖1和圖2。

    由圖1和圖2可以看出，可再分散乳膠粉再分散液的粒徑分布主要受抗粘結劑的粒徑分布的影響。在噴霧干燥過程中，用平均粒徑為13.5um的抗粘結劑生產的可再分散乳膠粉，溶于水后的平均粒徑為14.2um；用平均粒徑為1.9um的抗粘結劑生產的可再分散乳膠粉，溶于水后的平均粒徑為2.0um，其再分散液的粒徑分布與VAE乳液的粒徑分布相近。由此可見，在噴霧干燥工藝中基本沒有引起分散液乳膠粒子的二次團聚，從而使得制備的乳膠粉具有較好的粒徑還原性。因此，在生產中，要盡量選用粒徑小的抗粘結劑，這樣，可再分散乳膠粉在水中再分散后，再分散液的粒徑分布更接近于原來的乳液，以保證可再分散乳膠粉與原來乳液的性質相近。
    由圖3可以看出，可再分散乳膠粉與VAE乳液的DTA和TG曲線線形相近。在230℃以下基本上沒有質量損失，在570℃左右有一個明顯的氧化分解放熱峰。由此可見，在生產可再分散乳膠粉時，進風溫度控制在150-190℃，不會造成VAE的分解或化學變化。

    2.3可再分散乳膠粉的物理性能（見表1）

    由表1可以看出，與國外同類產品相比，NC－V可再分散乳膠粉的物理性能，如堆積密度、含水率、灰分、pH值和細度等都相差不多。

3 可再分散乳膠粉改性砂漿的性能

    可再分散乳膠粉摻入水泥砂漿中，具有一定的減水作用，減水率隨著聚灰比的增大而增大。而且由于聚合物與水泥形成互穿網絡結構，加強了骨料之間的粘結，堵塞了砂漿內的部分孔隙，所以硬化后的聚合物改性砂漿的各項性能都比普通砂漿好。

    3.1 抗折強度和抗壓強度抗折強度和抗壓強度試驗按GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》（ISO法）進行，聚灰比為0-0.1，試驗結果見表2。
 由表2可以看出，在固定膠砂流動度條件下，由于可再分散乳膠粉的減水作用，隨著聚灰比的增大，水膠比減小，抗折強度和抗壓強度都呈現增大的趨勢。

    3.2 粘結強度可再分散乳膠粉對改性砂漿粘結強度的影響見表3。試驗選用p?O32.5水泥、河砂，m（水泥）∶m（砂）∶m（水）＝1∶2∶0.4

    表3可再分散乳膠粉對改性砂漿粘結強度的影響

    可再分散乳膠粉對改性砂漿粘結強度的影響

    由表3可以看出，只要在入少量的可再分散乳膠粉，就可以明顯改善砂漿的粘結強度。在聚灰比為0.01時，7D的粘結強度比空白砂漿28D的粘結強度還要高。隨著聚灰比的增加和齡期的增長，粘結強度持續增長。而且，在VAE乳液摻量為聚灰比0.073（折合成固體含量為0.04）時，與可再分散乳膠粉摻量為聚灰比0.04的砂漿相比，粘結強度接近；而且由于選擇了合適的保護膠體，雖然可再分散乳膠粉中VAE的有效含量降低，但是與VAE乳液相比，粘結強度并沒有降低。

    3.3 其它力學性能（見表4）

    表4可再分散乳膠粉改性砂漿的其它性能

    可再分散乳膠粉改性砂漿的其它性能

    由表4可見：（1）與基準砂漿相比，可再分散乳膠粉改性砂漿的48H吸水量比大大降低，透水壓力比顯著提高。聚灰比為0.06時，可達到JC474-1999《砂漿、混凝土防水劑》一等品的要求。（2）可再分散乳膠粉可以顯著改善砂漿的抗氯離子滲透性能，聚灰比為0.06時，與空白砂漿相比，7D氯離子擴散系數降低了72.4%，28D氯離子擴散系數降低了72.9%，而且隨著聚灰比的增大和齡期的增長，氯離子擴散系數呈降低的趨勢。（3）可再分散乳膠粉可以顯著改善砂漿的抗凍融循環性能，而且隨著聚灰比的增大，抗凍融循環性能逐漸提高。基準砂漿凍融循環150次，相對動彈性模量損失已經達到55.46%；而聚灰比大于0.04的改性砂漿，凍融循環可達300次以上。

    3.4 對硬化水泥漿體孔結構的影響

    壓汞法是研究硬化水泥漿體孔隙率及孔徑分布的主要方法。我們用壓汞法測試未摻可再分散乳膠粉的空白試樣和聚灰比分別為0.04、0.08的對比試樣，結果見圖4。試驗所用水泥為基準水泥，水膠比為0.3。從圖4可以看出，隨著聚灰比的增大，總孔隙率增大，空白試樣的總孔隙率為12.1%，聚灰比為0.04試樣的總孔隙率為14.7%，聚灰比為0.08試樣的總孔隙率為19.1%。加入可再分散乳膠粉后，明顯改變了水泥凈漿的孔徑分布。雖然隨著可再分散乳膠粉摻量的增加，總孔隙率提高，但是增加的孔主要是10-30Nm的細孔，所以砂漿宏觀的物理性能表現為改性砂漿的抗滲性能、抗氯離子滲透性能和抗凍融循環性能得到明顯改善，吸水量也大大降低。

4 工程應用

    用普通混凝土或砂漿作為修補材料時，與舊混凝土的粘結性能差，通常不能滿足要求，所以聚合物改性砂漿和混凝土在混凝土結構的修補中成為一種非常重要的材料。用NC－V可再分散乳膠粉配制的聚合物改性修補砂漿在臨沂天元混凝土工程有限公司修補路面的工程中應用，施工配合比為m（水泥）∶m（砂）∶m（NC－V可再分散乳膠粉）∶m（水）＝1∶2∶0.04∶0.4。養護7D后，對修補砂漿進行鑿除檢查，結果鑿除的砂漿普遍能粘下舊混凝土，這說明用NC－V可再分散乳膠粉配制的改性砂漿粘結性能非常好。至今工程狀況良好，沒有出現砂漿脫落和裂縫現象。

5 結語

    通過試驗確定了生產可再分散乳膠粉的配比及工藝參數：VAE乳液50%-60%，保護膠體為10%-20%，抗粘結劑4%-6%，加入水攪拌混合均勻，固含量控制在40%。熱風進口溫度為150-190℃，出口溫度為50-60℃。生產出的NC－V可再分散乳膠粉性能與國外同類產品相近。

    通過對VAE乳液和可再分散乳膠粉進行差熱分析，發現它們的DTA和TG曲線線形相近，在230℃以下基本上沒有質量損失，在570℃左右有一個明顯的氧化分解放熱峰。由此可見，在生產可再分散乳膠粉時，不會造成聚合物的分解或化學變化。

    在保持膠砂流動度不變的條件下，由于可再分散乳膠粉的減水作用，隨著聚灰比的增加，水膠比降低，抗折強度和抗壓強度呈現增大的趨勢。可再分散乳膠粉可明顯改善水泥凈漿的孔結構，雖然隨著聚灰比的增大，總孔隙率提高，但是增加的孔主要是直徑為10-30Nm的細孔，所以砂漿的抗滲性能和抗凍性能明顯提高。與不摻可再分散乳膠粉的基準砂漿相比，可再分散乳膠粉改性砂漿的粘結強度要高得多，而且抗滲性、抗氯離子滲透性能、抗凍融循環性能等耐久性能也得到明顯的改善。

    工程應用表明，生產的NC－V可再分散乳膠粉的再分散性和粘結性能良好，今后將進一步推廣應用。

可再分散乳膠粉的實驗研究及工程應用