纖維素醚表面改性對瓷磚膠拉伸膠粘強度的影響

李玉海，賀平

（山東邁瑞克新材料有限公司，山東 菏澤 274000）

纖維素醚表面改性對瓷磚膠拉伸膠粘強度的影響

李玉海，賀平

（山東邁瑞克新材料有限公司，山東 菏澤 274000）

纖維素醚特別是羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）是商品砂漿中的重要組分。纖維素醚對水泥基材料的作用包括保水、增稠、引氣和緩凝，在賦予商品砂漿優(yōu)異的操作性能的同時，也影響水泥水化產(chǎn)物的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)，從而對商品砂漿的力學性能產(chǎn)生影響。纖維素醚通常分為表面改性和非表面改性2大類，這2類纖維素醚對水泥基瓷磚膠在不同養(yǎng)護條件下的拉伸膠粘強度有不同的影響。

羥丙基甲基纖維素醚；商品砂漿；瓷磚膠；拉伸膠粘強度

0 引言

纖維素醚特別是羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）在商品砂漿中具有極其廣泛的用途，可作為保水劑、增稠劑和粘結(jié)劑。在普通干粉砂漿、外墻外保溫砂漿、自流平砂漿、瓷磚粘結(jié)砂漿、高性能建筑膩子、抗裂內(nèi)外墻膩子、防水砂漿、石膏基砂漿、填縫劑等材料中，纖維素醚起到重要的作用[1]。纖維素醚對于砂漿體系的操作性能、濕粘性和砂漿的施工方法都有著重要的影響。

建材領(lǐng)域常用的羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）除了黏度和取代度的不同，還有表面改性與非表面改性的區(qū)別，纖維素醚的表面改性是指在一定溫度與pH值條件下用乙二醛對纖維素醚進行表面處理，經(jīng)此處理的纖維素醚在投入到中性的冷水中只分散而不會溶脹產(chǎn)生黏度，起到延遲溶脹作用[2]，而此時的水溶液再攪拌5～10 min后或?qū)⑷芤涵h(huán)境調(diào)整為堿性時，纖維素醚開始溶脹產(chǎn)生黏度，這是為了簡單、快速地得到纖維素醚膠體，這種經(jīng)過表面處理的類型即通常所指速溶型。當速溶型纖維素醚處于堿性環(huán)境時，如pH值＞9時，乙二醛的保護作用會快速失效，纖維素醚會快速地溶脹形成膠體，也就是說，在水泥基材料中速溶型與非速溶型的溶解速度是沒有差別的。

速溶型纖維素醚是為水性產(chǎn)品設(shè)計的，基于認知、宣傳及生產(chǎn)上的原因，市場上的羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）多為速溶型，速溶型纖維素醚是否適合于水泥基產(chǎn)品是很多砂漿生產(chǎn)廠家一直關(guān)心的問題。本文闡述了表面改性（速溶型）與非表面改性（非速溶型）纖維素醚應(yīng)用于瓷磚膠中，在不同養(yǎng)護條件下拉伸膠粘強度的差異。

1 實驗

1.1 原材料

（1）水泥：山東山水水泥集團生產(chǎn)的山水牌42.5級普通硅酸鹽水泥，其基本性能如表1所示。

表1 水泥的基本性能

（2）砂：采用山東本地河砂，2種河砂（30～50目與50～140目）的粒徑分布見圖1。

圖1 2種河砂的篩分曲線

（3）纖維素醚：選用山東邁瑞克新材料有限公司生產(chǎn)的取代度在同一范圍，黏度為120 Pa·s左右的羥丙基甲基纖維素醚，分為表面處理（速溶型）與非表面處理（非速溶型）各16個樣品，為同一廠家不同批次的同類產(chǎn)品。纖維素醚的主要技術(shù)性能指標見表2。

表2 2類纖維素醚的相關(guān)技術(shù)性能指標

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗方案

研究參考目前市場上典型的最基本的瓷磚膠配方，保持其它組分及比例不變，為減少影響因素，不添加乳膠粉，僅變化纖維素醚種類，以比較不同類型纖維素醚對水泥基瓷磚膠拉伸膠粘強度的影響。瓷磚膠的基本配比見表3。

表3 瓷磚膠的基本配比

1.2.2 性能測試方法

試件的成型、養(yǎng)護和測試參照JC/T 547—2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》進行，以滿足工作性為標準加水（23%）攪拌，在標準條件[（23±2）℃，濕度（50±5%）]下成型。分別測試在不同養(yǎng)護條件下，瓷磚膠的拉伸膠粘強度，包括拉伸粘結(jié)原強度（28 d標準條件養(yǎng)護）、浸水后拉伸膠粘強度（7 d標準條件養(yǎng)護+ 21 d水養(yǎng)），晾置時間20 min拉伸膠粘強度和2 d標準養(yǎng)護條件下的拉伸膠粘強度。本研究中，拉伸膠粘強度的測試采用中國建筑材料科學研究總院的LBY-V型拉拔儀進行，對混凝土板拉伸膠粘強度加荷速度為250 N/s。力學性能測試的基板采用JC/T 547—2005附錄A中所描述的混凝土板。采用FORMTEST自動維卡儀測試各個試樣的凝結(jié)時間。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 纖維素醚對瓷磚膠早期強度的影響

分別采用速溶型與非速溶型2大類纖維素醚，各16個樣品按表3配比制備瓷磚膠（下同），于標準實驗室環(huán)境下養(yǎng)護48 h后測試瓷磚膠與混凝土板基面的拉伸膠粘強度。從統(tǒng)計學的角度對比速溶型與非速溶型纖維素醚對瓷磚膠早期拉伸膠粘強度的影響。圖2為拉伸膠粘強度平均值。

圖2 混凝土基面上瓷磚膠標準養(yǎng)護48 h的拉伸膠粘強度主效應(yīng)

從圖2可見，速溶型與非速溶型纖維素醚對于瓷磚膠早期拉伸膠粘強度的影響相差不大，其均值僅相差2%左右，非速溶型略高于速溶型。因此可以認為，2種類型的纖維素醚對瓷磚膠早期拉伸膠粘強度方面的影響沒有本質(zhì)差異。

2.2 纖維素醚對瓷磚膠拉伸粘結(jié)原強度的影響（見圖3）

圖3 混凝土基面上瓷磚膠標準養(yǎng)護28 d的拉伸粘結(jié)原強度主效應(yīng)

從圖3可見，速溶型與非速溶型纖維素醚對瓷磚膠拉伸膠粘原結(jié)強度的影響相差不大，從均值上僅相差1%左右，非速溶型略低于速溶型。因此可以認為，2種類型纖維素醚對瓷磚膠的28 d拉伸粘結(jié)原強度的影響基本一致。

2.3 纖維素醚對瓷磚膠浸水后拉伸膠粘強度的影響（見圖4）

圖4 混凝土基面上瓷磚膠的浸水后拉伸膠粘強度的主效應(yīng)

從圖4可見，速溶型與非速溶型纖維素醚對于瓷磚膠浸水后的拉伸膠粘強度的影響較大，其均值相差10%左右，速溶型明顯于高于非速溶型。因此可以認為，速溶型更有利于保證瓷磚膠的耐水拉伸膠粘強度。

2.4 纖維素醚對瓷磚膠晾置時間20 min

拉伸膠粘強度的影響（見圖5）

圖5 混凝土基面上瓷磚膠晾置時間20 min拉伸膠粘強度的主效應(yīng)

從圖5可見，速溶型與非速溶型纖維素醚對瓷磚膠晾置時間的影響比較大，其均值相差20%左右，速溶型明顯于高于非速溶型。因此可以認為，速溶型纖維素醚更有利于保證瓷磚膠的表面狀態(tài)，延長瓷磚膠表面封皮的時間。

2.5 纖維素醚對瓷磚膠凝結(jié)時間的影響

分別采用速溶型與非速溶型2大類纖維素醚，各16個樣品按表3配比制備瓷磚膠，固定加水量，瓷磚膠的初凝時間和終凝時間綜合值測試結(jié)果見圖6。

從圖6可見，采用速溶型與非速溶型纖維素醚的瓷磚膠其初、終凝時間均相差近60 min，速溶型纖維素醚的緩凝效果明顯弱于非速溶型。

圖6 纖維素醚種類對瓷磚膠凝結(jié)時間的影響

3 分析與結(jié)論

速溶型纖維素醚是用乙二醛對纖維素醚作了表面處理，使得纖維素醚能在中性的冷水中快速分散而不結(jié)團，更有利于纖維素醚在水中形成均一的膠體，當處于堿性環(huán)境時，如pH值＞9時，乙二醛的保護作用會很快失去，纖維素醚會在堿性的環(huán)境快速溶解形成膠體，也就是說在水泥基材料中，速溶型與非速溶型的溶解速度沒有差別，但2類纖維素醚對水泥基材料的力學性能和凝結(jié)時間有不同的影響。

（1）對于標準條件下，2類纖維素醚對瓷磚膠的拉伸膠粘強度的影響非常小，拉伸膠粘強度沒有本質(zhì)差異。

（2）耐水強度方面，選用速溶型纖維素醚的瓷磚膠，其拉伸膠粘強度優(yōu)于采用非速溶型纖維素醚的。

（3）晾置時間方面，選用速溶型纖維素醚的瓷磚膠，其晾置時間20 min拉伸膠粘強度明顯優(yōu)于選用非速溶型纖維素醚的瓷磚膠，有更長的晾置時間。

（4）速溶型纖維素醚的緩凝效果明顯弱于非速溶型。

綜上，速溶型纖維素醚不但適用于水性產(chǎn)品，在水泥基干粉產(chǎn)品中同樣有不錯的表現(xiàn)，部分性能優(yōu)于非速溶的纖維素醚。

[1] 李俏，張琳.纖維素醚在干混砂漿中的作用特點及選用原則[J].化學建材，2009（3）：25-27.

[2] 張發(fā)愛.纖維素醚及其應(yīng)用[J].化工新型材料，2001（11）：21-23.

Effect of cellulose ethers surface treatment on bonding strength of tile adhesive

LI Yuhai，HE Ping
（Shandong Merica New Materials Co.Ltd.，Heze 274000，Shandong，China）

Cellulose ethers particularly HPMC fulfill important tasks in dry mixed mortars.Cellulose ethers have the effect of thickening，water retention，air entraining and retardation on fresh cement-based materials.The mortar containing cellulose ether has excellent operational performance，but the macroscopic and microscopic structure of cement hydration also been effect by cellulose ether.In general，there have two major categories cellulose ether，surface modification and non-surface modification.They all can be used in cement base materials，but they have different effect on bonding strength of cement base materials，special under different curing condition.

cellulose ethers（HPMC），dry-mixed mortars，tile adhesive，tensile strength

TU58+1.23

A

1001-702X（2015）04-0081-03

2014-10-11；

2014-11-28

李玉海，男，1972年生，河北承德人，工程師。