山东美凯化工科技有限公司

Ceramic tile adhesive
瓷砖胶

羟丙基甲基纤维素在瓷砖胶中的影响
 2020-06-05 山东美凯化工科技有限公司

水泥基瓷砖胶是当前特种干混砂浆最大的应用,这是一种以水泥为主要胶凝材料并辅以级配的集料、保水剂、早强剂、乳胶粉等有机或无机外加剂组成的混合物。通常使用时只需与水拌合,与普通水泥砂浆相比,可大幅度地提高饰面材料与基材之间的粘结强度,具有良好的抗滑移性并具有优良的耐水、耐热以及耐冻融循环等优点,主要用于粘贴建筑内外墙面砖、地砖等装饰材料,广泛适用于内外墙面、地面、浴室、厨房等建筑的饰面装饰场所,是目前使用最为广泛的瓷砖粘结材料。

通常我们在评判一个瓷砖胶性能如何时,除了要关注其操作性能、抗下滑能力,还会关注其力学强度与开放时间。羟丙基甲基纤维素在瓷砖胶中除了影响瓷胶胶的流变学性能,如操作滑爽性能,粘刀情况等,还对瓷砖胶的力学性能有很强的影响力。
1、开放时间

当胶粉和羟丙基甲基纤维素共同存在于湿砂浆中时,一些数据模型显示,胶粉具有更强附着于水泥水化产物的动能,羟丙基甲基纤维素更多地存在于间隙液中,更多地影响砂浆的粘度与凝结时间。羟丙基甲基纤维素的表面张力比胶粉大,更多的羟丙基甲基纤维素在砂浆界面上富集将有益于在基面与羟丙基甲基纤维素之间形成氢键。

在湿砂浆中,砂浆中的水份蒸发,羟丙基甲基纤维素在表面富集,5分钟内会在砂浆表面形成一膜,会降低后续的蒸发速度, 随着更多的水份从砂浆较厚的部分向砂浆层较薄的地方迁移,初始时形成的膜开分部分溶解,水的迁移会带来更多的羟丙基甲基纤维素富集在砂浆表面。

羟丙基甲基纤维素在砂浆表面的成膜对砂浆性能有很大的影响:

一、形成的膜太薄,会被二次溶解,无法限制水份的蒸发,降低强度。

二、形成的膜太厚,羟丙基甲基纤维素在砂浆间隙液中的浓度高,粘度大,当瓷砖粘贴时不容易将表面的膜破开。

 

由此可知,羟丙基甲基纤维素的成膜性能对开放时间有较大的影响。而羟丙基甲基纤维素的类型(HPMC、HEMC、MC等)与醚化程度(取代度)直接影响羟丙基甲基纤维素的成膜性能,以膜的硬度和韧性。

2、拉拔强度

羟丙基甲基纤维素除了赋予砂浆上述各种有益的性能,还会延缓水泥的水化动力学过程。这种缓凝作用主要是由于羟丙基甲基纤维素分子吸附在正在水化的水泥系统中的各种矿物相上,但一般来说一致的看法是羟丙基甲基纤维素分子主要吸附在C-S-H和氢氧化钙等水化产物上,很少吸附在熟料原始矿物相上。此外,由于孔溶液粘度的增加,羟丙基甲基纤维素降低了离子(Ca2+, SO42-, …)在孔溶液中的活动性,从而进一步延缓了水化过程。

粘度是另一个重要的参数,它所表现的是羟丙基甲基纤维素的化学特性。如上所述,粘度主要影响保水能力,对新拌砂浆的工作性也有显著影响。但是,试验研究发现羟丙基甲基纤维素的粘度对水泥水化动力学几乎没有任何影响。分子量对水化的影响较小,不同分子量间最大的差距只有10min,因此,分子量不是控制水泥水化的关键参数。

《羟丙基甲基纤维素在水泥基干拌砂浆产品中的应用》中明确指出,羟丙基甲基纤维素的缓凝取决于它的化学结构。并总结出来的一般趋势是,对MHEC来说,甲基化的程度越高,羟丙基甲基纤维素的缓凝作用就越小。此外,亲水取代(如对HEC的取代)较憎水取代(如对MH、MHEC、MHPC的取代)的缓凝作用更强。羟丙基甲基纤维素的缓凝效果主要受取代基团的种类和数量这两个参数影响。

我们的系统实验也发现,取代基的含量对瓷砖胶的力学强度起重要作用,我们评估了不同取代度的HPMC在瓷砖胶中的表现,测试了不同养护条件含有不同基团的羟丙基甲基纤维素对瓷砖胶力学性能的影响,图2和图3是甲氧基(DS)含量变化及羟丙氧基(MS)含量变化对瓷砖胶常温条件下拉拔强度的影响。

测试中我们考量是HPMC,是复合醚,故而要将两个图放一起来看,对于HPMC来讲,需要有一的取供度,才能保证其水溶性和透光率,我们知道取代基的含量还决定着HPMC的凝胶温度,也是就是决定着HPMC的使用环境,这样通常适用的HPMC 其基团含量也就框定在一个范围内了,在这个范围内甲氧基与羟丙氧基如何组合以达到最佳效果是我们研究的内容。图2显示,在一定的范围内,甲氧基含量升高,会带来拉拔强度的下降趋势,而羟丙氧基含量升高,拉拔强度呈上升的趋势。对于开放时间来讲,也有类似的效果。

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