可再分散性乳胶粉研究报告.doc

可再分散乳胶粉研究报告第一章 可再分散乳胶粉产品简介一、可再分散乳胶粉产品概述由聚合乳液通过加入其它物质改性，经喷雾干燥而成，以水作为分散介质可再行程乳液，具有可再分散性的聚合物粉末。1.1理性性能：性能指标外观白色粉末，可自由流动固含量（wt%）98.0灰分（wt%）102%堆积密度（g/L）50050保护胶体聚乙烯醇粒径400um筛余不超过2%PH值6-8玻璃化转变温度Tg(DSC)不定成膜的性质半透明柔韧性最低成膜温度（）01.2可再分散乳胶粉的组成：通常为白色粉状，但也有少数有其他颜色，它的主要成分包括：聚合物树脂：位于胶粉颗粒的核心部分，也是可再分散乳胶粉发挥作用的主要成分。添加剂（内）：与树脂一起起到改性树脂的作用。添加剂（外）：为进一步扩展可再分散乳胶粉的性能的又另添加材料。保护胶体：在可再分散乳胶粉颗粒的表面包裹的一层亲水性材料，绝大数为聚乙烯醇。抗结块剂：细矿物填料，主要用于防止胶粉在储运过程中结块以及便于干粉流动。可再分散聚合物胶粉是水溶性的, 当这些粉末与水搅拌或在砂浆中与水混合时, 会生成与原始乳液性能相似的稳定分散体系, 聚合物颗粒自行分散并不会同水泥粘聚, 一个粒经在50300m 的可再分散聚合物胶粉颗粒中主要包含了许多分散粒子( 每个粒子的直径大约1m) 。1.3包装与贮存：需储存于阴凉干燥之场所，建议使用期限为六个月，在夏天使用时则请尽量早使用，若保存于温度潮湿之场所则会增加结块之几率，开袋后亦请尽可能一次使用完毕，否则需将袋口封好以避免从空气中吸收水分。1.4常用的可再分散乳胶粉按聚合物种类进行分类如下表：聚合物种类代号醋酸乙烯酯均聚物PVAc丙烯酸酯类AC乙烯-醋酸乙烯酯共聚物E/VAc醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共物VAc/VeoVa丙烯酸酯-苯乙烯共聚物A/S苯乙烯-丁二烯共聚物SBR乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物E/VC/VL醋酸乙烯酯-乙烯-叔碳酸乙烯酯共物VAc/E/VeoVa醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔醋酸乙烯酯共物VAc/A/VeoVa醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物VAc/E/A醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物VAc/E/MMA1.5分辨可再分散乳胶粉优劣的几种方法：（1）溶解法，取一定量的可再分散性乳胶粉溶解于5倍质量的水中，充分搅拌后静置5分钟后观察。原则上沉淀到底层的不容物越少，可再分散性乳胶粉的质量越好。这种方法简单易行。（2）成膜法，取一定质量的可再分散性乳胶粉，溶解于2倍的水中，搅拌均匀后静置2分钟，再次搅拌均匀，将溶液倒在一块平放的洁净玻璃上，玻璃置于通风背阴处。待充分干燥后，揭下。观察揭下的聚合物膜。透明度高的质量好。然后进行适度拉扯，弹力好的质量好。再将膜切割成条状，浸泡到水中，1天后观察，被水溶解的少的质量好。这种方法更加客观。（3）灰分法，取一定量的可再分散性乳胶粉，称重后放置到金属容器中，升温到500度左右，经过500度高温烧灼后，冷却到常温，再次称重。重量轻的质量好。二、可再分散乳胶粉产品主要用途及性能简介由于可再分散乳胶粉具有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性，施工性及隔热性等，因此，它们的应用范围是极其广泛的。2.1推荐用途：瓷砖粘结剂外墙外保温系统粘结砂浆外墙外保温系统抹面砂浆瓷砖勾缝剂自流性水泥砂浆内、外墙柔性腻子柔性抗裂砂浆胶粉聚苯颗粒保温砂浆 干粉涂料 对柔韧性由较高要求的聚合物砂浆产品2.2加入可再分散聚合物胶粉的砂浆具有下列优点:2.2.1 对不同基体有很好的粘结性能聚合物在砂浆中作为第二粘结剂与无机粘结剂水泥相辅相成,两种胶凝材料体系即水泥和可再分散聚合物胶粉各自发挥其各自的优势, 使砂浆的性能得到很好的互补, 从而使砂浆的粘结性能得到改善。可再分散聚合物胶粉使砂浆的粘结性能得以改善的原因可能有以下几点: 聚合物在水泥浆体和骨料间形成具有较高粘结力的聚合物膜, 并堵塞砂浆内的孔隙。水泥水化与聚合物成膜同时进行, 最后形成水泥浆体与聚合物膜相互交织在一起的互穿网络结构。具有可反应基团的聚合物可能会与固体氢氧化钙表面的硅酸盐发生化学反应, 改进水泥水化产物与骨料之间的粘结, 从而改善砂浆与不同基体的粘结性能。砂浆中最薄弱的环节是砂浆和水泥浆体间的界面, 这个区域成为过渡区。过渡区是收缩裂缝形成并导致粘结混凝土力损失的特殊区域, 如果砂浆受到应力作用, 最容易在过渡区产生裂纹。在砂浆中加入可再分散聚合物胶粉, 在砂浆颗粒表面形成的聚合物膜在砂浆和基体之间形成桥接, 使砂浆和水泥浆体间的界面的微裂纹减少, 使收缩裂缝得以愈合, 从而提高了砂浆的粘结强度。而且聚合物膜抗拉强度比普通砂浆的抗拉强度要大10倍以上。2.2.2 使新拌砂浆具有良好的保水性水泥的水化过程是一个较缓慢的过程, 如水泥不能长期和水接触, 水泥将无法继续水化, 从而影响后期强度的发展。约翰舒尔茨模拟典型的夏季西墙情况, 在混凝土板上使用了10mm厚的干混砂浆修补砂浆, 试验表明没有经过聚合物胶粉改性的砂浆失败, 而聚合物改性的砂浆则出现了比28d 标养更高的强度, 其原因是聚合物胶粉提高了保水能力, 使水泥后期强度增加, 另一方面, 砂浆中形成了小的聚合物相, 提高了粘结强度。2.2.3 改善新拌砂浆的施工和易性能在干混砂浆中掺入可再分散乳胶粉后, 砂浆的和易性得到很好的改善, 这主要是因为以下几个方面的原因: 可再分散乳胶粉与砂浆进行拌和时, 由于可再分散乳胶粉颗粒是由水溶性的保护胶体包覆, 该包覆层可以防止聚合物颗粒之间不可逆聚结使颗粒间存在润滑效应, 聚合物颗粒可以在水泥浆体中均匀分散, 这些分散的颗粒可以如“滚珠”一样使砂浆的组分能够单独流动而使砂浆的工作性得到改善。可再分散乳胶粉本身具有一定的引气作用, 再分散乳胶粉对空气的诱导效应赋予了砂浆可压缩性, 使砂浆有很好的施工和易性。另外, 微小气泡的存在也在拌合物中起到了滚动轴承式的作用从而使拌合物的和易性得到改善。2.2.4 可再分散乳胶粉改善砂浆的柔韧性和抗裂性能在砂浆中加入可再分散乳胶粉后, 砂浆的折压比、拉压比均有较大程度的提高, 这说明砂浆的脆性大大降低, 韧性有较大的提高, 从而使砂浆的抗裂性得到了提高。再分散乳胶粉在砂浆中失水成膜, 不仅对水泥石中的缺陷和孔隙进行填补, 而且使水泥水化产物之间及骨料相互胶接形成聚合物的互穿网络, 由于聚合物膜的弹性模量比砂浆低, 因此使砂浆的脆性降低。砂浆的柔韧性增加了砂浆破坏时的最大变形极限, 能最大限度的吸收缺陷和微裂纹扩展所需的能量, 使砂浆在破坏前能承受更大的应力。此外, 聚合物膜具有自拉伸机制, 聚合物膜在水泥水化后的砂浆中形成的刚性骨架中具有活动接头的功能, 可以保证刚性骨架的弹性和韧性。砂浆颗粒表面形成的聚合物膜上部分表面有气孔, 而气孔表面被砂浆填充, 使应力集中降低, 并在外力的作用下会产生松弛而不破坏, 高柔性和高弹性聚合物区域的存在也改善了砂浆的柔性和弹性。2.2.5 改善了砂浆的耐磨性和抗渗性能乳胶粉具有一定的引气作用, 如果乳胶粉掺量较大, 会使砂浆内的气泡过量, 微小气泡间相互连接而成为大气泡, 从而溢出砂浆体, 使砂浆的含气量降低, 因此乳胶粉使砂浆的干表观密度随着乳胶粉掺量的增加而增加, 改性砂浆有一定的耐磨性和抗渗性能。砂浆的耐磨性对应用在地面材料显得特别重要, 是自流平垫层和自流平地坪材料的重要性能。三、可再分散乳胶粉产品市场概述3.1市场概述可再分散性乳胶粉的研究始于1934年德国的I.G.Farbenindus AC 公司的聚醋酸乙烯类可再分散乳胶粉和日本的粉末乳胶。二战后劳动力和建筑资源严重缺乏，迫使欧洲尤其是德国采用各种粉体建材来提高建设效率，上世纪50年代后期，德国的赫斯特公司和瓦克化学公司开始可再分散乳胶粉的工业化生产。当时，可再分散乳胶粉也主要为聚醋酸乙烯类型，主要用于木工胶、墙面底漆和水泥系壁材等。但是由于PVAc胶粉的最低成膜温度高、耐水性差、耐碱性差等性能的局限，其使用受到较大的限制。随着VAE乳液和VA/VeoVa等乳液的工业化成功，上个世纪60年代，最低成膜温度为0、具有较好耐水性和耐碱性的可再分散乳胶粉被开发出来，之后，其应用在欧洲得到广泛的推广，使用的范围也逐渐扩展到各种结构和非结构建筑粘合剂、干混砂浆改性、墙体保温及饰面系统、墙体抹平胶和密封灰膏、粉末涂料、建筑腻子的领域。近几年，国内可再分散乳胶粉的需求呈现快速增长的势头，销量逐年增长较快。从侧面了解到，尽管2013年国家财政实行银根紧缩政策以及房地产市场表现出不景气状况，但这并没有影响到瓦克、国民淀粉、山西三维等几个大的胶粉厂家的今年前几个月的销售量（当然了，这也和北京有机化工厂在VAE乳液在销售旺季时停产有很大关系）。目前市场上可再分散乳胶粉主要以瓦克（20-24元/公斤）、国民淀粉（19-22元/公斤）、三维(17-19元/公斤)、台湾大连（19-22元/公斤）、山东美凯（15-18元/公斤）为主，其他国内厂家的产品价格约为16-18元/公斤不等，麦斯胶粉（16-18元/公斤）市场销售情况也不尽相同。3.2可再分散性乳胶粉厂家国内主要生产厂家国内目前可再分散性乳胶粉厂家很多，除却国外进口品牌，现在还有好多国内厂家进行生产，甚至国外厂家也在国内进行建厂并投产。现将市场上比较常见的胶粉厂家及牌号简单介绍一下：（1） 台湾大连化学：总部位于台北。股东为长春人造树脂厂股份有限公司、长春石油化学股份有限公司和南宝树脂化学厂股份有限公司。工厂在2003年设立于江苏省仪征市经济开发区大连路1号。在2004年4月正式投产，年产乙烯-醋酸乙烯共聚合物乳胶（VAE乳液）60,000吨、年产粉末可再分散乳胶粉（VAE胶粉）30，000吨。主要牌号有DA-1420、DA-1220、DA-1410、DA-1100、1200、1210、1400、TP-2300、3300、1130、1141、0050等系列产品。（2）德国瓦克WACKER VINNAPAS：总部位于德国慕尼黑。中国上海公司为国内注册地，在张家港设有年产5000吨的胶粉生产基地，后又在南京新设年生产30000吨能力的生产基地。主要牌号有LL5055、RE5044N、R1551Z、R1554Z等，现为了抢断低端市场又推出4015和4023新的牌号。价位在1823元kg之间。（3）国民淀粉化学ELOTEX（易来泰）：美国国民淀粉有限公司是世界主要的精细化工公司，全球的业务分成黏合剂、特殊树脂、电子材料、工业和食用特殊淀粉，主要牌号有FL1212、FL3210、HD1500等。价位和瓦克相仿。（4）戈麦斯化工（中国）有限公司：工厂设在江苏扬州化学工业园，主要牌号“麦斯”6070N、6090N,价位在1517元/kg之间，主要由北方市场部和南方市场部负责招商和销售。其主要产品还有羟丙基甲基纤维素等。（5）美国罗门哈斯ROVACE： 其总公司设于美国宾州费城。胶粉牌号主要有DP-8208、DP-8218、DP8229等。 （6）意大利维纳欧VINAVIL：主要牌号有E06PA、5603P、T05PA等（7）克莱恩化工：克莱恩化工集团总部位于瑞士。主要牌号有LDM1646P、DM200、DM2072P。市面上推广都说是德国克莱恩。（8）山西三维集团：主要牌号SWF-04、 SWF-05价格在20元kg左右。（9）河南天盛集团：主要牌号HW5111、HW5115、HW5116、5118、5119。其主要产品还有羟丙基甲基纤维素醚等产品。（10）广州原野：主要牌号DY5010、DY5020、DY5030等。（11）陕西旭泰（兵马俑）：主要牌号BMYP312、BMYP313等。 （12）徐州兆佳：ZJF10、20、30、40，三聚氰胺类高效减水剂、SM高效减水剂等。（13）上海东升高旭化工：DS-VAP160A、160B。水泥憎水剂、减水剂。另外还有天津科垣，天津欧莱斯，赤峰中城建，湖州璟宝，中石化重庆川维，北京东方澳汉，北京化工建材应用研究所，上海（法国）荣欧，濮阳银泰保力威，宜兴达凯，宜兴华邦，石家庄瑞鑫化工，河北天伟化工（圣鸽），美国赫克力士，台湾劳恩，新加坡等等很多国内外厂家的产品，由于在市场上的影响力不是太大，在此就不一一列举了。3.3可再分散乳胶粉产品下游主要消费领域分析可再分散乳胶粉主要用作外墙保温工程施工用材料“干混砂浆”的重要添加剂和其他干混砂浆的添加剂。当前,我国是一个发展中大国,又是一个建筑大国,每年新建房屋面积高达17亿平方米一18亿平方米,超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。随着全面建设小康社会的逐步推进,建设事业迅猛发展,建筑能耗迅速增长。我国既有的近400亿平方米建筑,仅有1%为节能建筑,其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量,均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相于纬度相近的发达国家的2倍一3倍。这是由于我国的建筑围护结构保温隔热性能差,采暖用能的2/3白白浪费。而每年的新建建筑中真正称得上节能建筑的还不足1亿平方米,建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过27%,逐渐接近三成。为实行建筑节能,降低能源消耗和环境污染,提高能源利用率我国全面实施的建筑节能政策，对建筑外墙保温和干混砂浆等行业的发展创造了极有利的条件，由此也带动了可再分散乳胶粉产品的快速发展。干混砂浆又称干粉砂浆( dry-mixed mortar) , 是指由胶凝材料( 水泥、石膏、石灰) 、骨料( 砂子或工业废渣) 和外加剂按使用用途的不同配合比进行配比, 计量后在专业搅拌设备中混合均匀而成的混合物, 以袋装或散装形式送到工地, 并按照规定的比例直接加水搅拌均匀。近年来，随着国家环保要求的不断提高，在建筑工地推广符合环保要求的干混砂浆已成为各地方建设主管部门的迫切任务。国内大部分地区都已经出台相应地方标准和政策法规，积极推广干混砂浆。随着政策的明朗化，市场时机渐趋成熟，一片诱人的广阔产业蓝海初现端倪。从欧美发达国家的历史经验来看，干混砂浆是预拌砂浆市场发展的主流和趋势。且未来五年，全球干混砂浆产销规模还将持续上升。目前，全球干混砂浆市场的中心正逐步向亚洲转移，而亚洲尤其是中国市场则是重中之重，使得中国干混砂浆市场跟随进入一个快速发展通道。在欧洲所有的砂浆产品中，干混砂浆占据90%以上的份额。按这个比例，我国需建2500条左右的生产线。我国每年新开工建筑面积均达20亿平方米左右，建筑砂浆的需求量应为3.5-6亿吨，现阶段干混砂浆产量仅为需求量的5%。有专家预测，未来三年，干混成套设备年均增长率将超过70%。到2017年，中国干混设备市场容量有望突破百亿。未来几年干混砂浆必将是继商品混凝土之后, 国家大力发展的又一新兴产业。第二章 可再分散乳胶粉产品生产工艺路线举例一、 原料及工艺2.1将以下物质按所附重量百分比配料：聚合物乳液 72-85% ；保护胶体 4-9% ；隔离剂 11-15% ；功能性添加剂 0-5% ；2.2采用以下工艺生产:a、配制保护胶体：在反应釜中将配料量的保护胶体粉末与水混合加热调制成胶水，并加入消泡剂，加热保温，形成透明的粘稠状保护胶体，使粘度达到2500Mpas，固含量达到19.520.5%。b、配制分散液：将配制好的保护胶体置于调配釜中，然后加入配料量的聚合物乳液，混合均匀，再添加消泡剂并加水调整粘度到70-200Mpas，固含量达到39% -42%，升温到50-55C，待用；C、喷雾干燥：开启喷雾干燥塔，升温到喷雾干燥塔顶部的进料口温度为140-150C时，用螺杆泵将配制好的分散液输送到喷雾干燥塔顶部的进料口中，通过进料口中的高速离心雾化盘将分散液雾化成液滴直径为10100微米的微液滴，同时用高温气流快速加热微液滴，同时在高温气流中补入隔离剂，在微液滴受热产生粘性时将隔离剂及时粘附在微液滴上，随后，微液滴中的水份被高温气流快速蒸干，形成气固混合物；d、降温分离：保持喷雾干燥塔出风口气流的温度为79C -81C，将气固混合物迅速从喷雾干燥塔下部的出风口导出，降温后导入到大型布袋收尘器中，将气流中的粉体分离出来，出离出来的粉体通过分级过筛，即得到再分散乳胶粉成品。二、具体实施方式：在干净的反应釜中按比例加入一定量的净水，升温到50C左右，开启搅拌机构，按加入反应釜中水量的25%加入保护胶体粉末，添加的过程要慢慢加入，防止粉末在水中团聚，不要加到反应釜的侧壁上，添加完成后加入相当于总量1%的消泡剂，推荐选用有机硅为主的消泡剂。盖好加料孔，升温到95C左右。保温I小时，待反应釜中的液体形成透明的粘稠胶水状，无白色颗粒，取样，测试粘度和固含量，要求粘度达到2500Mpas左右，固含量达到 19.5 20.5%。将调制好的保护胶体加入到调配釜中，然后按比例加入聚合物乳液，将保护胶体与乳液混合均匀，适当添加消泡剂，一般相当于总量的0.1%左右，消泡剂宜用自乳化型有机硅类消泡剂，并加水调整粘度达到70-200Mpas，固含量达到39% -42%。升温到50_55C。取样测试，待用。开启开燥设备，本发明采用喷雾干燥塔，升温到进口温度145C左右，用螺杆泵将调配好的分散液输送到喷雾干燥塔顶部的进料口中，高速离心雾化盘会将分散液雾化成微液滴，液滴直径约为10100微米，分散液雾化成微液滴的同时用高温气流快速加热微液滴，同时补入隔离剂，在分散液微液滴受热产生粘性时会将含在热气流中的隔离剂及时粘附住，微液滴中的水份会被高温气流快速蒸干，然后将气固混合物迅速从干燥塔中导出，保持干燥设备下出风口气流温度为79C -81C。气固混合物从干燥设备中导出后，加入经除湿处理的5C干风降温，含有粉体的气流导入到大型布袋收尘器中，通过旋风分离和过滤分离两种方式一起作用，将气流中的粉体分离出来，出离出来的粉体通过分级过筛，以获得可再分散乳胶粉成品。将固体份为42%的分散液1000公斤以一定的压力输送到干燥塔中，同时按上述方法添加隔离剂51公 斤，通过喷雾干燥、固气分离后，得到细度合适的粉末产品461公斤。第三章 产业政策及环保规定国家有关干混砂浆的政策法规主要体现在建筑节能和环保两方面，如下图：为响应国家号召，各省市都在陆续出台相关的规章制度加快推广，促进节能减排，此举必将使干混砂浆的市场需求量增大，也必将带动可再分散性乳胶粉市场的发展。第四章 中国可再分散乳胶粉行业存在的问题及发展趋势一、 中国可再分散乳胶粉行业存在的问题（1）可再分散乳胶粉产品还未实现国产化，成本依然偏高。（2）相关政策法规不健全，产品质量良莠不齐。行业标准2013年9月1日刚开始实施，但并无相关政策法规强化对产品的检测手段，并对生产企业起到制约作用，导致市场上的产品质量参差不齐，不能尽快实现优胜劣汰，为其市场创造一个良好的发展环境。 （3）相关企业缺少自主创新，科研投入偏少，未能实现工艺创新和实现国有化标准。（4）未能提高产品性能和外墙保温体系和干混砂浆类产品的施工操作性。（5）未能根据市场需求，开发出更多符合市场需要的特种砂浆类产品，从而不断扩大产品的应用领域。二、中国可再分散乳胶粉行业发展趋势根据市场反馈的信息得到的数据显示，在2000年，我国建筑砂浆用可再分散乳胶粉的使用量大约