可再分散乳膠粉通常為白色粉狀物,但也有少數其他的顏色。其主要成分如下聚合物樹脂:位于膠粉顆粒的核心部分,也是可再分散乳膠粉發揮作用的主要成分,如乙烯一醋酸乙烯(EVA)、丙烯酸酯(PAE)等。
添加劑(內):起著改性樹脂的作用,如增塑劑可降低樹脂的成膜溫度,通常乙烯一醋酸乙烯酯共聚樹脂不需要添加增塑劑,也并非每一種乳膠粉都需要添加劑成分。保護膠體:在可再分散乳膠粉顆粒的表面包裏的一層親水性的材料,絕大多數可再分散乳膠粉的保護膠體為聚乙烯醇。
添加劑(外):為了進一步擴展可再分散乳膠粉的性能又另外添加的材料,如添加超級減水劑在某些助流性的膠粉中,與內添加的添加劑一樣,不是每一種可再分散乳膠粉都含有這一類添加劑。
抗結塊劑:抗結塊劑為細礦物填料,主要用于防止膠粉在儲運過程中結塊以及便于膠粉流動(從紙袋或槽車中傾倒出來)。
1)乳液的聚合
乳液聚合所采用的單體決定了可再分散乳膠粉的類型,用于制備可再分散乳膠粉的聚合物單體主要為烯屬不飽和單體,包括各種乙烯酯類和丙烯酸酯類。由于可再分散乳膠粉主要用于建筑結合材和粘合劑中,而醋酸乙烯聚合物具有低廉的價格、較高的黏結強度、無毒無害、生產和使用安全方便等優勢,故其在應用于建筑結合材和粘合劑的聚合物乳液中用量最大。一般來講,制備可再分散乳膠粉所用的乳液,其聚合方法沒有特別的限制,可以使用各種以水為分散介質的乳液聚合方法,但大多推薦使用連續或半連續乳液聚合法,也可以使用種子乳液聚合法,一般使用保護膠體和陰離子或非離子乳化劑,或不用乳化劑。制備可再分收乳膠粉所得的聚合物乳液其固體含量一般在40%~60%,可以根據干燥器的性能、產品性能要求和干燥前需要加人的其他助劑量調節合適,對于乙烯一醋酸乙烯共聚型乳液,則應該稀釋到40%以下。為提高可再分散乳膠粉的可再分散性和防止在干燥和儲存時結塊,在干燥前一般應加入保護膠體或表面活性劑(乳化劑),使可再分散乳膠粉具有較強的親水性和對堿的敏感性,最常用的保護膠體是部分水解的聚乙烯醇。聚乙烯醇中含有大量的羥基,耐水性相當差,而且醋酸乙烯聚合物由于其帶有極性的雷基和羧基,本身的時水性,尤其是耐熱水性較差。在含在PVA和腹基的可再分散乳膠粉中,可以添加多價金屬鹽來提高其爾水性,尤其是耐熱水性,因為PVA和腹基可與金屬鹽反應面變得不溶于水,在含有PVA的乳液中,還可以加入置類,使PVA縮筐而降低其吸水性。除了PVA外,還可以選用其他一些耐水性較好的保護膠體,以保證產品的耐水性、如聚丙烯酸、改性聚丙烯酸等。在乳液干燥之前其他一些助劑如消泡劑、增稠劑、僧水劑等,可以和乳液分散體一起干燥。
2)乳液的干燥
制備可再分散乳膠粉最常用的干燥方法是噴霧干燥法,也可以用減壓干燥法和冰凍干燥法。干燥是可再分散乳膠粉制備中的一個難點,并不是所有的乳液都可以轉變成為可再分散乳膠粉的,因為必須在高溫下將這些室溫下就可成膜甚至發黏的熱塑性聚合物乳液轉變為可自由流動的粉末。乳液分散體中乳液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??稍俜稚⑷槟z粉的粒徑在10~500m之間,我們從掃描式電子顯微鏡SEM)下可以看到,乳膠粒子凝結形成空心結構??稍俜稚⑷槟z粉再分散后,乳膠粒子的直徑一般在0.1~5m之間,由于可再分散乳膠粉在分散時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粘合能力和作為添加劑時
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性質相近。
大部分可再分散乳膠粉使用并流式噴霧干燥工藝,即粉料運動方向和熱風一致,也有使用逆流式噴霧干燥工藝的,其干燥介質一般使用空氣或氮氣。由于在噴霧干燥時,乳膠粒子容易出現凝結和變色等問題,因此,要嚴格控制乳液的添加劑,分散情況、乳液固體含量以及噴霧形式、噴霧壓力、霧滴大小、進出口熱風溫度、風速等工藝因素。一般而言,雙噴嘴或多噴嘴的效果和熱利用率要優于單噴嘴,一般噴嘴的壓力在4×10°Pa左右,熱風進口溫度在100~250℃之間,出口溫度在80℃左右。加入高嶺土、硅藻土、滑石粉等惰性礦物結塊劑,可以防止結塊,但如在干燥之前加入,那么防結塊劑可能被聚合物包裹成微膠囊而失去作用,大部分都是在干燥器頂部與乳液分別獨立地噴入,但也容易隨氣流流失和在干燥器與輸送管道上結殼,較好的加入方法是分成兩部分加入,一部分在干燥器上部用壓縮空氣噴入,另一部分在底部與冷空氣一起進入,為防止結塊,也可以在乳液聚合時,當聚合達到80%~90%時,對剩余部分進行皂化,或是在乳液中加入三聚氯膠一甲醛縮合物或是利用某種乳化劑乳液。
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