聚合物改性水泥外墻膩子的研究

張新坤，閆麗穎

(1.河北聯(lián)合大學 輕工學院，河北 唐山 063009;2.唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000)

聚合物改性水泥外墻膩子是一種復合材料。它是由兩種或兩種以上異質(zhì)、異性、異形的材料復合而成的新型材料。通過對原材料的選擇、各組份分布設計，使原組份材料優(yōu)點互補，表現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能。就改性效果而言，聚合物改性后的水泥外墻膩子有良好的力學性質(zhì)，主要原因是聚合物在膩子中有增塑、增韌、填孔和固化作用。另外，聚合物改性的膩子質(zhì)感自然細膩、色澤分布均勻，對環(huán)境污染小。膩子對環(huán)境的主要污染是揮發(fā)性有機物(Volatile organic compounds，VOC)。目前降低VOC的途徑主要有:提高固體含量;以活性溶劑代替揮發(fā)性溶劑;以水作為溶劑代替有機溶劑。聚合物改性的膩子是以水作為溶劑的水性膩子。在對“抗裂技術(shù)路線”進行實驗研究的基礎上，制備一種滿足水泥外墻要求、污染小、具有逐層漸變?nèi)嵝裕瑫r對人體無害、綠色環(huán)保的聚合物改性膩子。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

聚合物;增稠劑;石粉;英砂;水泥;防腐劑;消泡劑;天平;膩子涂刮器;DM－打磨性測定儀;JTX－建筑涂料耐洗刷儀;單相串勵電動機;QTB型膩子柔韌性測定儀;DM－I干燥抗裂儀;粘度測定儀;比重杯。

1.2 基本配方

經(jīng)過試驗研究以及各種性能檢測確定聚合物改性水泥外墻膩子的基本配方，如表1所示。

表1 聚合物改性水泥外墻膩子的基本配方

按配方中的比例及先后順序?qū)⒃显谌萜鲀?nèi)充分攪拌均勻，靜置待用。在要求規(guī)格的石棉水泥板或砂漿塊上，將膩子填充在相應尺寸及厚度的型框內(nèi)，用鋼制刮刀用力反復壓批，確保膩子層密實、表面平整、無殘留氣泡，除操作性外所有試板均為一次成形。

1.3 性能測試結(jié)果

將按表1基本配方制成的膩子產(chǎn)品，按JG/T157－2004《建筑外墻用膩子》的標準進行性能測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2 聚合物改性膩子的性能

2 結(jié)果與討論

2.1 水泥用量對柔韌性和粘結(jié)強度的影響

水泥用量通常是影響膩子性能的主要因素。做為基層和外涂層間的膩子，我們要求做到其柔韌性和附著性的統(tǒng)一。一般要求其抗壓強度和彈性低于基材，以便更好的適應基材的形變和協(xié)調(diào)自身在外界因素作用下產(chǎn)生的形變，降低應力，減少開裂和剝落的可能。表3和表4分別給出了膠液中乳液含量20%和30%情況下，水泥用量對柔韌性、粘結(jié)強度影響。

表3 不同水泥用量時膩子的性能(膠液中乳液含20%)

表4 不同水泥用量時膩子的性能(膠液中乳液含30%)

由表3和表4可以看出:膠液中乳液(聚合物)的含量為20%時，與建筑外墻膩子技術(shù)指標相比，改性膩子的粘結(jié)強度不能達到規(guī)范要求;膠液中乳液含量為30%時，水泥摻量在25% ～30%時，膩子各項指標均能達標。實驗采用水泥摻量為28%。

2.2 乳液用量的影響

由于建筑外墻要求膩子層有較高的硬度、耐水性、耐堿性。我們選擇了低Tg值與高Tg值的乳液進行拼混措施，這樣既滿足彈性要求，又解決涂抹較軟，耐水性、耐堿性差的問題。固定水泥摻量28%情況下，對不同乳液用量的改性膩子性能進行測試，測試結(jié)果如表5所示。

表5 不同乳液用量時膩子性能

由表5可以看出，當水泥摻量28%時，乳液含量在30～35%的乳液配制形成的膩子，各種性能得到最優(yōu)搭配。這與聚合物乳液性能有關(guān)。當聚合物乳液加到膩子中與水泥石粉等混合后，聚合物顆粒劑分散到膠凝材料連續(xù)相內(nèi)，隨著水泥和水發(fā)生水化反應，水泥逐漸吸收聚合物分散體中的水分使水泥充分水化形成硬化水泥石結(jié)構(gòu)，失水后的長鏈狀聚合物微粒子也逐漸形成凝聚的膠體。凝聚的膠體成為具有粘結(jié)性和連續(xù)性的聚合物薄膜，這種膜與水泥水化物和砂子牢固的粘結(jié)成一個堅固整體，避免了膩子的應力集中。由于聚合物具有較高的抗拉強度和變形能力，填塞了膩子中部分大的空隙，特別是在成膜過程中使毛細孔堵塞，把孔壁聯(lián)系起來，起著橋梁作用，形成致密連續(xù)的結(jié)構(gòu)，從而改善膩子的性能。

2.3 增稠劑用量的影響

增稠劑是一種纖維素，溶于水后形成一種粘稠的液體，其作用是提高操作性。雖然也在干燥后形成膜物質(zhì)，但不能形成一個遍及整體的膜物質(zhì)，增稠劑膜脆而不完全，對膩子的耐水性、打磨性、柔韌性都不利。增稠劑的作用主要是使操作性變?nèi)菀?，在固定水泥用?8%、乳液(聚合物)用量32%的情況下，對不同增稠劑用量的膩子性能進行測試，結(jié)果如表6所示。

表6 不同增稠劑用量時膩子性能

由表6可以看出，當增稠劑含量為0.2%時，改性膩子的粘結(jié)強度、操作性以及透氣性非常優(yōu)越。

2.4 石粉細度的影響

石粉在膩子中是一種復合體質(zhì)填料。石粉中含有活性二氧化硅和碳酸鈣，能增加膩子的流平性，提高膩子抗裂性。通過80－120目石粉與200目石粉進行對比試驗，結(jié)果如表7所示。

表7 石粉細度對膩子性能的影響

由表7可以看出，細度高的石粉是較好的復合體質(zhì)填料。

2.5 水用量的影響

水是一種無機液體，其主要作用是使膩子操作性更容易，水用量過少則不易操作，水過多則影響粘結(jié)強度。水用量一般視情況而定，主要使膩子呈現(xiàn)均勻、無塊狀態(tài)。正是用水作溶劑，聚合物改性的膩子才具有綠色環(huán)保的特點。

3 結(jié)論

聚合物、水泥、填料、多種助劑等均對膩子粘結(jié)強度、吸水量、柔韌性、耐堿性等性能產(chǎn)生影響。通過參數(shù)優(yōu)化，確定各組分的類型及配比，制得各項性能優(yōu)異的聚合物改性水泥外墻膩子。

［1］中華人民共和國家建筑工業(yè)標準.JG/T157-2004.

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