聚合物改性水泥外墙腻子的研究

2012-08-28张新坤闫丽颖

华北理工大学学报(自然科学版) 2012年1期

张新坤，闫丽颖

(1.河北联合大学轻工学院，河北唐山 063009;2.唐山师范学院化学系，河北唐山 063000)

聚合物改性水泥外墙腻子是一种复合材料。它是由两种或两种以上异质、异性、异形的材料复合而成的新型材料。通过对原材料的选择、各组份分布设计，使原组份材料优点互补，表现出优良的综合性能。就改性效果而言，聚合物改性后的水泥外墙腻子有良好的力学性质，主要原因是聚合物在腻子中有增塑、增韧、填孔和固化作用。另外，聚合物改性的腻子质感自然细腻、色泽分布均匀，对环境污染小。腻子对环境的主要污染是挥发性有机物(Volatile organic compounds，VOC)。目前降低VOC的途径主要有:提高固体含量;以活性溶剂代替挥发性溶剂;以水作为溶剂代替有机溶剂。聚合物改性的腻子是以水作为溶剂的水性腻子。在对“抗裂技术路线”进行实验研究的基础上，制备一种满足水泥外墙要求、污染小、具有逐层渐变柔性，同时对人体无害、绿色环保的聚合物改性腻子。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

聚合物;增稠剂;石粉;英砂;水泥;防腐剂;消泡剂;天平;腻子涂刮器;DM－打磨性测定仪;JTX－建筑涂料耐洗刷仪;单相串励电动机;QTB型腻子柔韧性测定仪;DM－I干燥抗裂仪;粘度测定仪;比重杯。

1.2 基本配方

经过试验研究以及各种性能检测确定聚合物改性水泥外墙腻子的基本配方，如表1所示。

表1 聚合物改性水泥外墙腻子的基本配方

按配方中的比例及先后顺序将原料在容器内充分搅拌均匀，静置待用。在要求规格的石棉水泥板或砂浆块上，将腻子填充在相应尺寸及厚度的型框内，用钢制刮刀用力反复压批，确保腻子层密实、表面平整、无残留气泡，除操作性外所有试板均为一次成形。

1.3 性能测试结果

将按表1基本配方制成的腻子产品，按JG/T157－2004《建筑外墙用腻子》的标准进行性能测试，测试结果如表2所示。

表2 聚合物改性腻子的性能

2 结果与讨论

2.1 水泥用量对柔韧性和粘结强度的影响

水泥用量通常是影响腻子性能的主要因素。做为基层和外涂层间的腻子，我们要求做到其柔韧性和附着性的统一。一般要求其抗压强度和弹性低于基材，以便更好的适应基材的形变和协调自身在外界因素作用下产生的形变，降低应力，减少开裂和剥落的可能。表3和表4分别给出了胶液中乳液含量20%和30%情况下，水泥用量对柔韧性、粘结强度影响。

表3 不同水泥用量时腻子的性能(胶液中乳液含20%)

表4 不同水泥用量时腻子的性能(胶液中乳液含30%)

由表3和表4可以看出:胶液中乳液(聚合物)的含量为20%时，与建筑外墙腻子技术指标相比，改性腻子的粘结强度不能达到规范要求;胶液中乳液含量为30%时，水泥掺量在25% ～30%时，腻子各项指标均能达标。实验采用水泥掺量为28%。

2.2 乳液用量的影响

由于建筑外墙要求腻子层有较高的硬度、耐水性、耐碱性。我们选择了低Tg值与高Tg值的乳液进行拼混措施，这样既满足弹性要求，又解决涂抹较软，耐水性、耐碱性差的问题。固定水泥掺量28%情况下，对不同乳液用量的改性腻子性能进行测试，测试结果如表5所示。

表5 不同乳液用量时腻子性能

由表5可以看出，当水泥掺量28%时，乳液含量在30～35%的乳液配制形成的腻子，各种性能得到最优搭配。这与聚合物乳液性能有关。当聚合物乳液加到腻子中与水泥石粉等混合后，聚合物颗粒剂分散到胶凝材料连续相内，随着水泥和水发生水化反应，水泥逐渐吸收聚合物分散体中的水分使水泥充分水化形成硬化水泥石结构，失水后的长链状聚合物微粒子也逐渐形成凝聚的胶体。凝聚的胶体成为具有粘结性和连续性的聚合物薄膜，这种膜与水泥水化物和砂子牢固的粘结成一个坚固整体，避免了腻子的应力集中。由于聚合物具有较高的抗拉强度和变形能力，填塞了腻子中部分大的空隙，特别是在成膜过程中使毛细孔堵塞，把孔壁联系起来，起着桥梁作用，形成致密连续的结构，从而改善腻子的性能。

2.3 增稠剂用量的影响

增稠剂是一种纤维素，溶于水后形成一种粘稠的液体，其作用是提高操作性。虽然也在干燥后形成膜物质，但不能形成一个遍及整体的膜物质，增稠剂膜脆而不完全，对腻子的耐水性、打磨性、柔韧性都不利。增稠剂的作用主要是使操作性变容易，在固定水泥用量28%、乳液(聚合物)用量32%的情况下，对不同增稠剂用量的腻子性能进行测试，结果如表6所示。