可再分散性乳膠粉,作為一種在建筑干混砂漿(如瓷磚膠、外墻保溫系統用砂漿、自流平砂漿等)中至關重要的聚合物改性添加劑,其生產過程融合了乳液聚合與噴霧干燥技術,工藝精密且控制嚴格。以下將系統闡述其典型的生產工藝流程。
一、乳液聚合:制備基礎聚合物乳液
這是生產流程的第一步,目的是合成出具有特定性能(如玻璃化轉變溫度Tg、柔韌性、耐水性)的聚合物乳液。
- 原料準備與預乳化:將單體(通常為醋酸乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯類等)、乳化劑、去離子水、引發劑和其他功能性助劑(如保護膠體、緩沖劑)按精確配方稱量。部分工藝會先將單體和乳化劑水溶液進行預乳化,形成穩定的預乳化液,以確保聚合反應平穩。
- 聚合反應:在反應釜中,先加入部分去離子水、乳化劑和緩沖劑,升溫至設定溫度。然后通過滴加的方式,緩慢加入單體混合物和引發劑溶液。此過程通常在惰性氣體(如氮氣)保護下進行,以防止氧氣阻聚。反應溫度和時間被嚴格控制,以確保單體完全轉化,得到顆粒均勻、穩定性高的聚合物乳液。
- 后處理與調整:反應結束后,可能需要進行熟化以徹底消耗殘余單體,并調節乳液的pH值和固體含量,為下一步噴霧干燥做準備。
二、噴霧干燥:將乳液轉化為粉末
這是賦予乳膠粉“可再分散性”的關鍵步驟,通過噴霧干燥使乳液瞬間脫水成粉,同時保留其再分散能力。
- 供料:調整好的聚合物乳液被輸送至干燥塔頂的高壓噴嘴或離心霧化器。
- 霧化與干燥:乳液被霧化成極其細微的液滴(直徑通常為幾十到幾百微米)。這些液滴與從塔頂吸入的經過濾和加熱的熱空氣(進氣溫度通常在150-200℃以上)順流或逆流接觸。在極短時間(數秒內)內,液滴中的水分迅速蒸發。
- 成粉原理:在水分蒸發過程中,乳液顆粒彼此靠近,但并未融合成連續的薄膜。干燥過程通常在添加了“抗結塊劑”(如礦物載體二氧化硅、高嶺土或特種纖維素醚)的條件下進行。這些助劑包裹在形成的初級粉末顆粒表面,防止其在干燥和儲存期間粘連結塊,并最終成為成品粉末的組成部分。
- 分離與收集:干燥后的粉末與濕熱空氣一同進入旋風分離器。大部分粉末在此處因離心力被分離收集。廢氣則經過袋式過濾器進一步回收細粉后排出。
三、后混與包裝:確保產品均一性與穩定性
- 篩分與均化:收集的粉末可能經過振動篩,去除可能形成的少量粗顆粒或結塊,確保粉末細度均勻。
- 功能性后混合:根據產品最終應用需求,有時會在成品粉中摻混少量其他功能性添加劑,如疏水劑、消泡劑等,以進一步提升性能。此過程在混合機中進行,確保高度均勻。
- 檢測與包裝:對成品進行嚴格的質量檢測,關鍵指標包括:堆積密度、灰分含量、篩余物、pH值,以及最重要的——再分散后乳液的穩定性、粒徑分布和成膜性能。合格產品使用防潮包裝(如多層覆膜閥口袋或鋁箔袋)進行密封包裝,儲存于陰涼干燥處。
工藝核心與質量控制要點
整個工藝的核心在于平衡:乳液聚合需控制顆粒大小與穩定性;噴霧干燥需精確控制進/出風溫度、霧化壓力及速率,溫度過高可能導致聚合物熱降解,失去再分散性;溫度過低則干燥不完全,粉末易結塊。添加適宜類型與用量的抗結塊劑,是保證粉末自由流動和優異再分散性的技術關鍵。
可再分散性乳膠粉的生產是一個涉及高分子化學與干燥工程的連續精密過程,其工藝水平直接決定了最終產品在干混砂漿中加水后能否迅速、均勻地重新分散成穩定乳液,并發揮優異的粘結、增韌、抗裂等關鍵功能。