苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究
苯丙乳液的制备及其性能影响因素研究_巫朝剑
１ ０ ≤０． ４． ０． ５ ５． ０ ２． ４ ５． ６ ３
） ／ ／ ／ 注： 采用半 连 续 种 子 聚 合 工 艺 ， ｍ（ Ｓ ｔ ｍ（ Ｂ Ａ） ｍ（ ＡＡ） ＝４ ５ ／ ， 质量分数 ） 复合乳化剂 （ 阴／非 ＝１ ４ ５ ３， Ａ Ｐ Ｓ 用量为 ０． ４％ （ ） 。以下实验均以此条件进行 用量为 ２． 质量分数） ０％ （ ∶１ 。 单因素研究
７］ 。 如图 ２ 所示 ， 小［ 复 合 乳 化 剂 用 量 为 ２． 质量分 ０％ （ ） ， ， 数 时 乳胶粒平均粒径为１ １ ４． ７ ｎ ｍ 且 分 布 最 窄，
、 上结果表明 ， 单体 Ｓ ｔ Ｂ Ａ、 ＡＡ 发 生 了 自 由 基 无 规 共 聚 。 反应
８ ８． ３％ 分 布 在 ５ ０～２ ０ ０ ｎ ｍ 之 间。 但 当 乳 化 剂 用 量 高 于３． 质量分 数 ） 时， 聚 合 物 乳 液 呈 灰 白 色 糊 状， 体 ０％ （ 系中有大量小气泡和粗粒子 ， 乳液耐水性差 ， 钙离子稳 冻融稳定 性 、 热 稳 定 性 均 不 能 通 过 相 应 的 测 试。 定性 、 ／ 因此 ， 复合乳 化 剂 Ｓ 质 Ｄ Ｓ Ｏ Ｐ １ ０ 较 佳 用 量 为 ２． ０％ （ － 量分数 ） 左右 。 图 １ 聚合物乳液红外谱图 Ｆ ｉ １Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｏ ｆ ｅ ｍ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｌ ｍ ｅ ｒ － ｇ ｐ ｐ ｙ 乳化剂对乳液性能的影响 ３． ２ 乳化剂在乳液聚合中主要起分散 、 稳定 、 增溶的作 用， 其实际上是以一种特殊的结构“ 胶 束” 的形式分散 于水中 ， 不但可以增溶富积单体 ， 同时也是乳液聚合的 场所 。 其中 ， 阴离 子 型 乳 化 剂 主 要 以 双 电 子 层 结 构 分 散、 稳定乳液 ， 乳化 能 力 强； 非离子型乳化剂具有空间 位阻 作 用 、 屏 蔽 效 应， 可增加乳液对 ｐ 无机盐和 Ｈ 值、 。 冻融的稳定性 乳 液 聚 合 中 通 常 将 两 者 配 合 使 用 ， 产
苯丙乳液的改性研究
研究报告及专论粘接卸∞，Ｐ７（７）苯丙乳液的改性研究甘孟瑜，谈尊燕，杨治国（重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４）摘要：在苯丙乳液制备的基础上，探讨了丙烯酸、Ｎ－羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、丙烯腈和三聚氰腚等不同改性荆对乳液性能的影响。
关键词：苯丙乳液：改－胜剂：改性研究中图分类号：ＴＱ４３３４’３３文献标识码：Ａ文章编号：１００１—５９２２（２００６）叭一００２５一０２苯丙乳液是由苯乙烯、丙烯酸酯类和少量丙烯酸共聚的乳液，此乳液被广泛地用于涂料行业：虽然苯丙乳液具有优良的性能．但存在成膜温度高、胶膜硬度低、耐水性差等缺点。
本文采用种子半连续法合成了一种苯雨乳液，叉用多种改性单体对其进行了共聚改性，考查了各种改性方法的效果。
１实验部分１１实验原料甲基丙烯酸甲酯，化学纯，天津市化学试剂研究所；丙烯酸丁酯，分析纯，天津市光复精细化工研究所；丙烯酸，分析纯，中国医药Ｅ海化学试剂公司；苯乙烯，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；过硫酸钾，化学纯，中国上海建新试剂厂；十二烷基苯磺酸钠，化学纯．中国医药集团上海化学试剂公司；碳酸氧钠，化学纯，重庆北碚化学试剂厂；ｏＰ－１０，化学纯，无锡市科技实验二厂：丙烯腈，化学纯，上海三爱思试剂有限公司；三聚氰胺，化学纯，北京福星化工厂；Ｎ一羟甲基丙烯酰胺，化学纯，天津化学试剂研究所；二乙烯基苯．化学纯，天津化学试剂研究所。
１．２实验方法１２．１苯丙乳液的制备在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入乳化剂、水及苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯（１：１），搅拌预乳化，然后升温至８００ｃ，加入部分引发剂和缓冲剂制各种子乳液。
在２～３ｈ内滴加完丙烯酸丁酯和丙烯酸（１２：１）的混合单体，同时滴加剩余引发剂，滴加完毕后，保温３ｈ并以氨水调节ｐＨ值到７～８，得到苯丙乳液。
１２２乳液的改性在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入２０％的苯丙乳液，搅拌、升温到８０℃，将剩余乳液、改性单体及改性剂在ｌｈ左右同时连续匀速滴加到体系中，滴加完毕后，保温１ｈ左右并【＝ｌ氨水调节ｐＨ值到７—８，自然冷却，出料。
改性苯丙乳液的制备
1735.41
1237.00 1170.39
3000
2000
1500
1000
cmcm--11
450.0
图 2 环氧苯丙乳液红外光谱图
Fig.2 FT-IR spectra of styrene-acrylic emulsiom
图 3 环氧苯丙乳液的粒径图 Fig.3 Particle size diagram of styrene-acrylic emulsion
但乳化剂用量过多，会导致涂膜吸水率提高。综合考虑，最佳 的乳化剂用量约为单体总量的 4 %。乳化剂配比对乳液的性能 也有一定的影响，实验中，通过固定乳化剂用量不变(4 %)而 改变乳化剂配比以确定其影响如表 3 所示，综合考虑固含量、 粘度以及吸水率表现，以最后两种情况较为符合要求。 2.4.2 环氧树脂用量的影响
2 测试结果与讨论
2.1 红外光谱检测
醚(OP-10)
采用 Perkin-Elmer Spectrum-2000 型傅立叶变换红外光谱
十二烷基硫酸钠(SDS) 烷基酚聚氧乙烯醚磺
化琥珀酸单酯钠盐
分析纯 化学纯
天津市光复精细化工研究所 上海忠诚精细化工有限公司
仪对样品进行分析，得到的光谱分别如图 1、图 2 所示。 图 1 为环氧树脂的红外光谱图，其中于 3492 cm-1 处的是
环氧树脂用量对乳液的稳定性和涂膜的交联程度均有一 定影响。从表 4 可以看出随着环氧树脂用量的增加，凝聚率先 下降后增加，这是因为环氧树脂与丙烯酸酯树脂发生化学键 合，增加了聚合物的交联度，从而改善了其稳定性，但过多的 环氧树脂由于与丙烯酸不相容而发生微相分层，影响了聚合稳
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广东化工
2010 年 第 3 期 第 37 卷 总第 203 期
丙烯酸乳液改性水泥加固砂浆的性能研究
丙烯酸乳液改性水泥加固砂浆的性能研究
本文旨在探讨丙烯酸乳液改性水泥加固砂浆的性能。
主要研究内容如下：
一、丙烯酸乳液的来源和原理
1、丙烯酸乳液的来源：丙烯酸乳液是由丙烯酸和其他添加剂混合而成，可用于改善水泥砂浆和混凝土材料的力学性能。
2、乳液改性水泥的原理：乳液改性水泥是在普通水泥基础上掺加丙烯
酸乳液，通过乳液对水泥的隔离效应，形成了多孔体系，从而改善砂
浆的力学特性。
二、丙烯酸乳液改性砂浆的性能研究
1、抗拉强度：通过实验设计，研究结果表明，加入丙烯酸乳液可显著
提高砂浆的抗拉强度，而且随着乳液用量的增加，抗拉强度也呈现出
相应的增强趋势。
2、抗压强度：通过实验设计，研究发现，掺加丙烯酸可以明显改善水
泥砂浆的抗压强度，当乳液改性比例达到5％时，砂浆的抗压强度显著增加，而随着乳液改性比例的增加，砂浆的抗压强度也会逐步增强。
3、耐久性：丙烯酸乳液改性水泥对砂浆具有良好的耐久性。
通过试验
可以发现，乳液改性水泥砂浆在总量控制下具有更高的耐久性和耐压
力，而且具有耐卤素性能，可耐受振动及补偿性能等。
三、丙烯酸乳液改性砂浆的应用
实验证明，添加丙烯酸乳液后，水泥砂浆的力学性能明显改善，对墙体的强度、刚度及耐久性有着重要的影响，因此应运用于墙体修复、地基加固及渗漏处理等行业。
此外，丙烯酸乳液改性水泥砂浆还具有耐磨性和耐腐蚀性，可用于道路、桥梁加固和抗湿化等领域。
综上所述，丙烯酸乳液改性水泥对加固砂浆具有重要的改善作用；丙烯酸乳液改性水泥砂浆具有良好的抗拉强度、抗压强度和耐久性，可依次应用于道路、桥梁、墙体修复、地基加固和渗漏处理等行业。
2011苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究
用乙醇终止水化， 烘干后对其进行扫描电镜和能谱分 析，采用压汞法测定其孔径分布。 2 结果与讨论
2.1 力学强度 表 4 列出了苯丙乳液不同掺量时改性水泥砂浆
3d、7d、28d 三个龄期的抗压强度和抗折强度。
表 4 PMCM 的抗折、抗压强度
老混凝土被修补的表面一般存在较多的结构孔 隙 ，用 PMCM 对 其 进 行 修 补 时 ，由 于 聚 合 物 分 子 扩 散 能力强，在修补过程中会渗透到老混凝土的孔隙中，乳 液凝聚后产生的细丝能在修补界面形成聚合物联接 桥，增强了新老材料之间的联接作用；同时聚合物本身 具有较好的粘附性，在修补界面易形成柔性界面层，既 提高了 PMCM 与老混凝土的粘结强度，又改善了界面 过渡区的抗变形能力 。 可见，聚合物乳液通过 在修补界 面形成聚合物联结桥及柔性界面层来改善界面结构及 界面结合，从而有效提高了 PMCM 与老混凝土的粘结 强度。 2.3 收缩性
表 1 水泥的化学组成
%
CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 SO3 MgO K2O Na2O 烧失量 40.79 29.41 8.97 2.17 11.99 1.54 0.04 0.06 4.4
苯丙乳液
表 2 苯丙乳液的主要技术指标
固含量/% 56
pH 值 平均粒径/nm 黏度/MPa·s
7.0~8.3
聚灰 比/%
0 5 10 15 20 25
减水 剂/% 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
消泡 剂/% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
缓凝 剂/% 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1.2.2 成型和养护 用 拌 和 水 将 苯 丙 乳 液 稀 释 ， 参 照 欧 洲 标 准 EN
苯丙乳液与PVA纤维对水泥砂浆力学性能的影响及增强机理研究_王毓发
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ Ｅｍｕｌｓｉｏｎ ａｎｄ ＰＶＡ Ｆｉｂｅｒ ｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
２．４
０．５０
由图３、图 ４ 可 知，ＰＶＡ 掺 量 在 ０～１．６ｋｇ／ｍ３ 范 围 内 时，随 ＰＶＡ 纤维掺量的增加，水泥砂浆的抗折和抗压强度明 显提高，分析其原因，主要 有 两 个 方 面：（１）ＰＶＡ 纤 维 贯 穿 在 水泥砂浆中，当水泥砂浆 受 到 外 力 作 用 时，ＰＶＡ 纤 维 能 分 散 和转移基体内的应力，此 外，ＰＶＡ 纤 维 还 具 有 延 缓 和 阻 止 基 体中微裂纹的扩展的作用，从而 使水泥砂浆的 强 度 提 高；（２） ＰＶＡ 纤维的 掺 入 大 大 增 强 了 水 泥 基 体 之 间 的 物 理 结 合 强
水泥
ห้องสมุดไป่ตู้
凝
结
时 间／ｍｉｎ 安
定
性
３ｄ强
度／ＭＰａ ２８ｄ
强
度／ＭＰａ
标号 初凝 终凝
抗折 抗压 抗折 抗压
４２．５Ｒ １５ ２３ 合格 ６．５ ３７．５ ７．０ ４２．５
表 ２ 苯 丙 乳 液 的 物 理 性 能
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ
在受到外力作用 时，这 种 结 构 有 利 于 应 力 的 分 散 和 转 移，从 而使水泥砂浆的抗折强度提高。苯丙乳液掺量 超过 １２％，砂 浆的抗折强度下降，而抗压强度随苯丙乳液掺 量 增 加 一 直 下 降，可能有以下３ 个 方 面：（１）苯 丙 乳 液 具 有 引 气 效 应，掺 入 后造成水泥砂浆孔隙率增大，结 构疏松，密 实 性 降 低，从 而 使 强度下降；（２）苯 丙 乳 液 的 加 入 破 坏 了 原 有 的 无 机 物 质 体 系 间的离子键，而在一定掺量下苯丙乳液与无机 体 系 间 所 形 成 的离子键、氢键、范 德 华 力 及 互 交 网 络 的 结 构 力 尚 不 足 以 弥 补所损失的键力，从而使强度下 降；（３）苯丙 乳 液 在 水 泥 水 化 产物中聚合后，成 为 水 泥 砂 浆 的 组 成 相，该 相 在 水 泥 砂 浆 中 占有一定体 积，其 弹 性 模 量 低 于 水 泥 浆 体 和 骨 料 的 弹 性 模 量，因此几乎不能承受力的作用，从而使强度下降 。 ［４，６，７］
矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备与性能调控
矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备与性能调控矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备与性能调控一、引言近年来，复合材料在各个领域得到了广泛的应用，尤其是在建筑材料、汽车制造等领域。
矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料作为一种新型的复合材料，具有优异的性能。
本文将介绍矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料的制备方法以及如何调控其性能。
二、矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备方法1. 矿渣处理：首先，将矿渣进行预处理，去除其中的杂质和冶金残留物。
然后，将矿渣进行研磨，使其粒径达到所需的要求。
2. 地聚物改性：取一定量的地聚物，通过溶液中添加交联剂，使地聚物形成网状结构。
同时，还可以添加一些助剂，以提高地聚物的性能。
3. 苯丙乳液制备：将苯丙乳液进行搅拌，使其中的苯丙烯单体均匀分散。
4. 复合材料制备：将矿渣、地聚物溶液和苯丙乳液按一定比例混合，通过机械搅拌使各组分充分混合。
然后，将混合物进行浇铸，通过自然固化或热固化的方法使其形成固体。
最后，对复合材料进行切割、研磨等后续处理，得到所需的复合材料制品。
三、性能调控方法1. 矿渣掺量调控：矿渣的掺量直接影响到复合材料的性能。
一方面，过多的矿渣会导致复合材料的强度降低，另一方面，适量的矿渣掺入可以降低复合材料的成本。
因此，矿渣的掺量需要根据具体需求进行调控。
2. 地聚物改性调控：地聚物改性是提高复合材料性能的重要手段。
通过改变地聚物的交联结构、添加助剂等方式，可以调控复合材料的强度、硬度、耐磨性等性能。
3. 苯丙乳液调控：苯丙乳液中苯丙烯单体的含量、乳化剂的种类和用量等因素，都会影响到复合材料的性能。
因此，可以通过调控苯丙乳液的制备工艺和配方来达到调控复合材料性能的目的。
4. 后续处理调控：复合材料在后续处理过程中，如切割、研磨等，可以调控复合材料的形貌和表面性能。
合理的后续处理操作可以进一步提高复合材料的性能。
四、结论矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料作为一种新型材料，具有广阔的应用前景。
苯丙乳液的合成及其改性
i.单体预乳化
在250ml三口烧瓶中，加入50ml水，1.7g十二烷基硫酸钠，1.7gJS86，搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸，6.6ml甲基丙烯酸甲酯，15.6ml丙烯酸丁酯，15.7ml苯乙烯，室温下搅拌乳化30min。
ii.聚合
称取0.5g过硫酸钾于锥形瓶中，用10ml水溶解配成引发剂溶液，置于三口烧瓶中。将所有的单体预乳化液置于恒压滴液漏斗中，搅拌并升温至78℃后，缓慢滴加至单体预乳化液的2/3，约20min滴完，使三口瓶中的溶液呈微蓝色。然后加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液，并将剩余的单体预乳化液，2.5h内滴完。当单体预乳化液滴加完毕后，再加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液。缓慢升温至90℃，熟化1h，冷却反应液至60℃，加氨水调pH至8（微碱性），出料。
iv．乳化搅拌时间：越长越好，反应前总时间多于 1 个半小时。
(4)实验数据处理方法
a.乳液凝胶率：将制备的乳液过滤，残余物置于烘箱中烘干称重。
凝胶率=[（凝胶物质量）/（单体总质量）]*100%
b.乳液固含量：将大约1ml产品滴加到玻璃片上，并称量其质量，然后将产品置于烘箱中烘干称重。
固含量=[(烘干后总质量)/（烘干前总质量）]*100%
c.乳液Ca离子稳定性：分别量取1ml产品和10ml的5%氯化钙溶液，加入到小烧杯中，并观察现象。
d.耐水性：分别量取1ml产品和10ml的水，加入到小烧杯中，并观察现象。
e.乳液粘度：使用NDJ-4型旋转粘度计测量产品的粘度。
f.涂膜附着力：将产品涂抹在铝片上，烘干，制作成膜，并用尺子和刀在铝片上画0.5*0.5的正方格，最后观察膜的脱落情况（拿起来看掉落几格）。
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２１ 苯 丙 乳 液掺 量 对 稠 度 的 影 响 ．
使 水 泥砂 浆 的水 化 硬 化 时 间 延 长 ， 同 时 由于 乳液 具 有 引 气 作 用 ， 消 泡 剂 而 只 能 消 除一 部 分 气 泡 ， 以改 性 砂 浆 所 存 在 较 多 的气 孔 ， 丙 乳 液 掺 量 越 多 苯 气 孔 也 越 多 ， 以强 度 持 续 结果表 明 ， 准砂浆 中 ， 基 随 苯 丙 乳 液 的增 加 ， 浆 的 ７ 抗 折 强 砂 ｄ 度 逐 步 降低 ， ２ ｄ 折 强 度 则 接 近 而 ８抗
普 通 砂 浆 的抗 折 强 度 （ ４ ， 要 是 图 ）主
聚 合 物 的保 水 性 能 在 起 作 用 。 抗 压
量为 ３ ％时 ， 水 量达 到最 小 值 ， 水 用 减 率 最 大 ， 达 到 ２ ． ， 后 随 着 苯 可 ２ ％ 随 ９ 丙 乳 液 掺 量 继 续 增 加 ， 浆 所需 水 量 砂 又 逐 渐 增 加 （ ２ 。 随 着 苯 丙 乳 液 图 ） 的 加 入 ， 泥 砂 浆 的 凝 结 时 间 延 长 水
合 物 的 改 性 作 用 是 因 为 乳 液 在 水 泥 水 化 的 同 时 ， 水 成 膜 ， 住 了 水 泥 失 包
实 验结 果 表 明 ， 丙 乳 液 的掺 人 苯 显著 改 善 了水 泥砂 浆 的流 动性 （ 图
动 性 变 化 具 有 一 定 的 规律 性 ， 量 为 掺 ３ ％时 ， 准 砂 浆 与 掺 入 高 岭 土 砂 浆 基 的流 动 性 最佳 ， 度 值 分 别 达 １ ８ 稠 ０ ｍｍ 和 ８ ｍｍ； 量 为 ５ ８ 掺 ％时 ， 人 煅 烧 膨 掺
是 苯 丙 乳 液 可 以起 到 “ 滚珠 ” 效应 ， 而
且 其 中含 有 的 表 面 活 性 剂 可 对 水 泥 有 分 散 的作 用 ， 此 可 以增 加 稠 度 ， 因
显 著降低 ， 虽然其柔性 增加 ， 但在强
图 ２ 苯 丙 乳 液 掺 量 对 用 水 量 的 影 响 ３２
强 度 数 据 表 明 改 性 后 的 砂 浆 强 度 远
图 １ 苯 丙 乳 液 掺 量 对 砂 浆 稠 度 的 影 响
低 于未 改 性 的砂 浆 ， 苯丙 乳液 掺 量 随
的 增 加 ， 浆 的抗 压 强 度 下 降很 快 ， 砂
度检 验 方 法 》 定 其抗 压 、 折 强 度 。 测 抗
图 ３ 苯 丙 乳 液 掺 量 对 凝 结 时 间 的 影 响
ＣＥＭ ＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ ／ ０ｌ ３ ２ ｌ
水 化 产 物 和 未 水 化 颗 粒 嵌 填 在 水 泥 砂 浆 基 体 空 隙 中 ， 止砂 浆 裂 纹 的扩 阻 展 ， 而 提 高 了 粘 接 材 料 的 粘 接 强 从
度 。加 入 苯 丙 乳 液后 ， 浆 的压 折 比 砂
润 土 砂 浆 的 稠 度达 ９ ｍ ３ ｍ。 主要 原 因
２ 结 果 与讨 论
但 乳液过 多时 ， 易形成 聚合物膜 ， 容 反 而 会 降 低 稠度 ； 烧 膨 润 土 和 偏 高 煅
岭土颗 粒较细 ， 较强 的吸水作用 ， 有
苯丙 乳 液 掺 量 越 多 ， 浆 的 抗 压强 度 砂
越 低 。 分 析 原 因 主 要 是 聚 合 物 乳 液
致 使其 稠 度 较 低 。 ２ 苯 丙 乳 液 掺 量 对 减 水 率 与 凝 结 ． ２
苯 丙 乳 液 可 提 高 砂 浆 的 工 作 性 能 ， 着 苯 丙 乳 液 掺 量 的增 加 ， 浆 随 砂 所 需 用 水 量 逐 渐 减 少 ， 苯丙 乳 液 掺 在
１ 。随苯丙乳 液掺量 的增加 ， ） 砂浆流 时 间 的影 响
（ ３ ， 要 原 因 是 ， 丙 乳 液 的加 图 ）主 苯 入 ， 成 了 聚 合 物 膜 ， 止 了 水 泥 的 形 阻
进一 步水 化 ， 降低 了水 泥 水 化 反 应 的
速率 ， 成 凝 结 时 间 的延 长 。 造
２３ 苯 丙 乳 液 掺 量 对 抗 折 、 压 强 ＿ 抗