可再分散乳膠粉是由一種醋酸乙烯酯與叔碳酸乙烯酯-VeoVa或乙烯或丙烯酸酯等二元或三元的共聚物,經(jīng)過噴霧干燥得到的改性乳液粉末,它具有良好的可再分散性,與水接觸時重新分散成乳液,并且其化學(xué)性能與初始乳液完全相同。
一、可再分散膠粉的發(fā)展歷史
可再分散膠粉的研究始于1934年德國的I.G.FarbenindusAC公司的聚醋酸乙烯類可再分散乳膠粉和日本的粉末乳膠。二戰(zhàn)后勞動力和建筑資源嚴重缺乏,迫使歐洲尤其是德國采用各種粉體建材來提高建設(shè)效率,上世紀50年代后期,德國的赫斯特公司和瓦克化學(xué)公司開始可再分散乳膠粉的工業(yè)化生產(chǎn)。當時,可再分散乳膠粉也主要為聚醋酸乙烯類型,主要用于木工膠,墻面底漆和水泥系壁材等。但是由于PVAc膠粉的**低成膜溫度高,耐水性差,耐堿性差等性能的局限,其使用受到較大的**。
隨著VAE乳液和VA/VeoVa乳液的工業(yè)化成功,上個世紀60年代,**低成膜溫度為0℃,具有較好耐水性和耐堿性的可再分散乳膠粉被開發(fā)出來,之后,其應(yīng)用在歐洲得到廣泛的推廣,使用的范圍也逐漸擴展到各種結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)建筑粘合劑,如干混水泥砂漿、墻體保溫及飾面系統(tǒng)、墻體抹平膠和密封灰膏、粉末涂料、建筑膩子、非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料等領(lǐng)域。
近幾年,歐洲和北美地區(qū)可再分散乳膠粉的需求增長較為緩慢,與之相反,隨著我國建筑節(jié)能政策逐步實施及建筑干混水泥砂漿、非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的大力推廣,可再分散乳膠粉在中國大陸的使用迅猛增長,國外的跨國公司和國內(nèi)的一些企業(yè)也紛紛在全國各地上馬可再分散乳膠粉項目。
據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計,2003年,可再分散乳膠粉全球產(chǎn)量19萬噸,主要在歐洲和北美地區(qū)使用,中國市場的消費量不足5000噸,而2007年,中國可再分散乳膠粉市場消費量已達4~5萬噸,主要供應(yīng)廠家是德國瓦克,美國國民淀粉,山西三維,預(yù)測2010年,國內(nèi)可再分散乳膠粉的需求量將達到10萬噸。
目前,在中國,德國瓦克已投產(chǎn)10000噸膠粉裝置,在建一套年產(chǎn)30000噸可再分散乳膠粉的裝置;美國國民淀粉在建的一套年產(chǎn)35000噸可再分散乳膠粉生產(chǎn)線預(yù)計2008年底投產(chǎn);三維現(xiàn)有兩套生產(chǎn)線,產(chǎn)能30000噸;川維現(xiàn)有一套年產(chǎn)2000噸裝置,已著手建設(shè)年產(chǎn)10000噸膠粉項目。其他還有臺灣大連化學(xué),科萊恩,羅地亞,陶氏,可樂麗,意大利VINAVIL以及二,三十家國內(nèi)生產(chǎn)廠家,臺灣大連已在國內(nèi)建廠。華東地區(qū),安徽皖維也在建立可再分散膠粉的項目。
近幾年,國內(nèi)可再分散乳膠粉的需求呈現(xiàn)快速增長的勢頭,銷量逐年增長較快。從側(cè)面了解到,盡管今年國家財政實行銀根緊縮政策以及房地產(chǎn)市場表現(xiàn)出不景氣狀況,但這并沒有影響到瓦克,國民淀粉,三維等幾個大的膠粉廠家的今年前幾個月的銷售量(當然了,這也和北京有機化工廠在VAE乳液在銷售旺季時停產(chǎn)有很大關(guān)系)。目前市場上可再分散乳膠粉主要以瓦克(29~31元/公斤),國民淀粉(28~30元/公斤),三維(22.4~23.5元/公斤),臺灣大連(25~28元/公斤)為主,其他國內(nèi)廠家的產(chǎn)品價格約為20~26元/公斤不等,市場銷售情況也不盡相同。
另據(jù)統(tǒng)計,中國每年約有20多億平方米的新建建筑,還有幾百個億平方米的存量建筑需要改造,隨著國家建筑節(jié)能法律,法規(guī)的實施和非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料技術(shù)的大力推廣,以及各省市對非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在工地現(xiàn)場攪拌的**,可在分散乳膠粉的應(yīng)用必將得到大力發(fā)展。
二、可再分散乳膠粉的種類:
1.目前市場主要應(yīng)用的可再分散乳膠粉有:
醋酸乙烯酯與乙烯共聚膠粉(Vac/E),乙烯與氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚膠粉(E/Vc/VL),醋酸乙烯酯與乙烯及**脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(Vac/E/VeoVa),醋酸乙烯酯與**脂肪酸乙烯酯共聚膠粉(Vac/VeoVa),丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉(A/S),醋酸乙烯酯與丙烯酸酯及**脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(Vac/A/VeoVa),醋酸乙烯酯均聚膠粉(PVac),苯乙烯與丁二烯共聚膠粉(SBR)等。
2.可再分散乳膠粉組成結(jié)構(gòu)
⑴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(fā)揮作用的主要成分。
?、铺砑觿▋?nèi)):與樹脂在一起起到改性樹脂的作用。
⑶添加劑(外):為進一步擴展可再分散乳膠粉的性能又另添加材料。
?、缺Wo膠體:在可再分散乳膠粉顆粒的表面包裹的一層親水性材料,絕大多數(shù)可再分散乳膠粉的保護膠體為聚乙烯醇。
?、煽菇Y(jié)塊劑:細礦物填料,主要用于防止膠粉在儲運過程中結(jié)塊以及便于膠粉流動(從紙袋或槽車中傾倒出來)
三、可在分散乳膠粉的作用:
可再分散乳膠粉分散后成膜并作為第二種膠粘劑發(fā)揮增強作用;
1.保護膠體被水泥砂漿或非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料體系吸收成膜后不會被水破壞掉,或“二次分散”;
2.成膜的聚合物樹脂作為增強材料分布于整個水泥砂漿或非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料體系中,從而增加了水泥砂漿或非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的內(nèi)聚力;
四、可再分散乳膠粉在非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中的作用:
1.提升施工性能:可再分散乳膠粉能夠優(yōu)化施工操作的便利性。在施工過程中,它有助于涂料更好地附著于鋼結(jié)構(gòu)表面,使得施工人員能夠更均勻、順暢地涂抹涂料,減少施工過程中的阻礙,提高整體施工效率和質(zhì)量。
2.改良流動性能:對涂料的流動性能有著積極的改善作用。它能夠調(diào)整涂料的流變特性,使涂料在鋼結(jié)構(gòu)表面的流動更加自然、均勻,避免出現(xiàn)局部堆積或流動不暢的情況,從而確保鋼結(jié)構(gòu)表面能夠被涂料完整、均勻地覆蓋。
3.增強觸變與抗垂性:可顯著增強涂料的觸變性和抗垂性。觸變性使涂料在受到外力作用時(如攪拌或涂抹時)能夠迅速改變其粘度,便于施工操作;而抗垂性則保證了涂料在垂直或傾斜的鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹后不會因重力作用而過度流淌,確保涂層厚度均勻一致。
4.優(yōu)化內(nèi)聚力:有助于改進涂料內(nèi)部的內(nèi)聚力。這意味著涂料中的各個成分能夠更好地相互結(jié)合在一起,形成一個更加穩(wěn)定、緊密的結(jié)構(gòu),提高涂料整體的結(jié)構(gòu)完整性,從而增強對鋼結(jié)構(gòu)的防護效果。
5.延長開放時間:能夠有效地延長涂料的開放時間。開放時間的延長為施工提供了更充裕的操作時間,尤其是在較大面積或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工過程中,施工人員有更多時間對涂料進行處理,如調(diào)整涂層厚度、修補局部缺陷等,有助于提高施工質(zhì)量。
6.強化保水性:在增強涂料保水性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。保水性的提高能夠防止涂料中的水分過快蒸發(fā),確保涂料在干燥過程中能夠保持適當?shù)乃趾?,這對于涂料的固化過程以及**終形成的涂層質(zhì)量有著重要影響,有助于形成質(zhì)量更好、性能更穩(wěn)定的防火涂層。
五、可再分散乳膠粉在非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料固化后的作用:
可再分散乳膠粉在非室內(nèi)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料固化后具有諸多重要作用:
1.提升拉伸強度:可再分散乳膠粉能夠有效提高防火涂料固化后的拉伸強度。這使得涂料在受到拉伸力作用時,更不容易出現(xiàn)斷裂或破損的情況,從而增強了整個防火涂層對鋼結(jié)構(gòu)的保護能力,確保其在復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下仍能維持結(jié)構(gòu)的完整性。
2.增強抗彎折強度:它有助于增加防火涂料的抗彎折強度。在鋼結(jié)構(gòu)可能面臨的各種外力作用下,如震動、碰撞或結(jié)構(gòu)變形等情況,抗彎折強度的增強可以使防火涂層更好地抵御彎折應(yīng)力,避免涂層出現(xiàn)裂縫或剝落,進而持續(xù)有效地發(fā)揮防火功能。
3.降低彈性模量:可再分散乳膠粉能夠減小防火涂料的彈性模量。較低的彈性模量意味著涂料在受到外力時更容易發(fā)生彈性變形,這種特性有助于涂料更好地適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)在不同工況下的微小變形,從而減少因應(yīng)力集中而導(dǎo)致的涂層損壞風(fēng)險。
4.提高可變形性:對提高防火涂料的可變形性有著積極意義??勺冃涡缘奶岣呤沟猛苛显阡摻Y(jié)構(gòu)發(fā)生變形時能夠隨之相應(yīng)地改變自身形狀,而不會輕易破裂或失去防護功能,確保在鋼結(jié)構(gòu)的動態(tài)使用過程中,防火涂層始終保持完好。
5.增加材料密實度:能夠增加防火涂料的材料密實度。密實的材料結(jié)構(gòu)可以減少涂層中的孔隙和缺陷,提高防火涂料的物理性能,如抗?jié)B透性和抗腐蝕性等,從而為鋼結(jié)構(gòu)提供更**、更持久的防火保護。
6.增強耐磨強度:可顯著增強防火涂料的耐磨強度。在鋼結(jié)構(gòu)的日常使用或維護過程中,可能會受到各種摩擦和磨損,耐磨強度的提高可以使防火涂層更耐磨損,延長其使用壽命,確保防火功能不受影響。
7.提高內(nèi)聚強度:有助于提高防火涂料的內(nèi)聚強度。內(nèi)聚強度的提升意味著涂料內(nèi)部各成分之間的結(jié)合更加緊密,形成一個更加穩(wěn)固的整體結(jié)構(gòu),這不僅有助于提高涂層的力學(xué)性能,還能增強其抵抗外界侵蝕的能力。
8.降低碳化深度:可再分散乳膠粉能夠有效降低防火涂料的碳化深度。在火災(zāi)發(fā)生時,較低的碳化深度可以使防火涂層在更長時間內(nèi)保持其結(jié)構(gòu)完整性和防火性能,為鋼結(jié)構(gòu)提供更可靠的防火保護。
9.減少材料吸水性:它有助于減少防火涂料的材料吸水性。較低的吸水性可以防止水分進入涂層內(nèi)部,避免因水分引起的涂層膨脹、軟化或其他性能下降的問題,確保防火涂層在不同濕度環(huán)境下都能穩(wěn)定發(fā)揮作用。
10.賦予材料**憎水性(加入憎水性膠粉):當加入憎水性膠粉后,可再分散乳膠粉能使防火涂料材料具有**的憎水性。這種憎水性能可以使涂料表面不易被水浸濕,有效防止水分對涂層和鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕,進一步提高防火涂層的耐久性和防護效果。