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陈小华，等：硅酸盐水泥用水性环氧乳液的制备及性能评价

环氧树脂改性水泥基材料在水泥水化过程中，环 性环氧乳液。
氧树脂分子由于聚合形成交联结构（三维网状结构），
1.4 乳液水泥浆的配方
该交联结构又穿插进水泥中， 形成互穿网络结构，促
进了水泥基材料各方面性能的改善 [4-6] 。 采用水性环氧 乳液水泥浆配方：100%水泥+4%降失水剂 （RK-
乳液改性硅酸盐水泥， 能有效减小水泥材料的孔隙 12S）+0.5%消泡剂（BL-100）+乳液（5%~10%）+去离子
率，提高耐渗透性能，并提高拉伸强度和耐水耐腐蚀 水（配方中的百分数为质量分数），水灰比为 0.44。
性能。 同时，环氧树脂相对于水泥基材料，其弹性模量
较大，可以有效地改善水泥材料的脆性，增加其韧性， 2 结果与讨论
[7]
达到性能互补 。
2.1 水性环氧乳液的粒度分布
本文制备了一种适用于硅酸盐水泥体系的水性
环氧乳液，其粒径小，抗盐稳定性好。 研究了水性环氧 用激光粒度分析仪测定水性环氧乳液的粒径和粒
乳液改性硅酸盐水泥的力学性能、抗渗性和耐腐蚀性 径分布，得出粒径分布图如图 1 所示。
能，并通过水泥石的微观结构分析了水性环氧乳液在
硅酸盐水泥材料中的作用。

1 实验部分
1.1 主要试剂和仪器

环氧树脂 （E-44）： 凤凰牌环氧树脂； 聚乙二醇
(PEG-2000)、酸酐、氯化钙、氯化钠：国药试剂；硅酸盐

水泥：华银特种水泥有限公司；降失水剂（RK-12S）：
锐科助剂；消泡剂（BL-100）：苏州百斯盾。
激光粒度分析仪：德国新帕泰克 sympatec；水泥强
度抗压抗折测试仪：旭联 YAW-300C；抗渗仪：康博德 图 1 水性环氧乳液粒径分布
HP-4.0；SEM 扫描电镜：日立 SU3500。 水性环氧乳液的粒径大小对乳液的稳定性有一定
的影响，粒径分布太宽，平均粒径太大，乳液易发生团
1.2 环氧乳化剂的合成
聚沉淀等，且性能较差。 由图 1 可知，制备的水性环氧
将聚乙二醇（PEG-2000）和酸酐按一定的化学计 乳液的粒径分布较窄，粒径主要集中在 0.1~0.9 μm，其
量比加入到反应瓶中，在 150 ℃下反应 4 h。 期间每间 平均粒径较小为 0.29 μm，乳液的稳定性较好。
隔 0.5 h 取样检测体系的酸值； 然后将化学计量的 E-
2.2 乳液的抗盐稳定性
44 环氧树脂加入到反应体系中，继续反应，反应期间每
间隔 0.5 h 取样检测体系的酸值，直至降为 10 mgKOH/ 由于在某些特殊的使用环境中经常遇到盐膏层，
g 以下；停止反应，得到环氧乳化剂。 导致乳液在矿物盐水溶液中发生絮凝或者破乳，限制
了乳液在盐水和水敏等复杂环境中的使用 [8-9] 。 因此，
1.3 水性环氧树脂乳液的制备
乳液的抗盐稳定性决定着乳液水泥浆体系的稳定性。
将制备的环氧乳化剂与环氧树脂（E-44）按质量 测定了水性环氧乳液在不同质量浓度盐溶液中
比 12.5︰100 加入到容器中， 通过分散机搅拌分散均 的抗盐稳定性，见表 1。 从表 1 可以看出，制备的水性
匀后，向容器中缓慢滴加去离子水并加热到一定的温 环氧乳液无论是在 5%、7.5%、10%、15%的氯化钙溶液
度。 当加去离子水至整个体系黏度突然下降的时候， 中，还是在[m(CaCl 2)∶m(NaCl)=1∶1]复配的盐溶液中，静
开始发生相反转，搅拌一段时间后继续加入去离子水 置 72 h 后均未出现任何沉淀和分层的现象，说明随着
乳化，通过控制加入的水量，制备出所需固体份的水 CaCl 2 浓度的增加和复配盐溶液中都不会导致乳液出

40 探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT