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可再分散乳胶粉在干粉砂浆中如何起作用

发布者:admin   发布日期:2019/5/8   点击次数:255

可再分散乳胶粉与其他无机胶黏剂(如水泥、熟石灰、石膏、黏土等)以及各种骨料、填料和其他添加剂[如羟丙基甲基纤维素、聚多糖(淀粉醚)、纤维素纤维等]经物理混合制成干拌砂浆。当干粉砂浆加入水中搅拌时,在亲水性的保护胶体以及机械剪切力的作用下,乳胶粉颗粒可快速分散到水中,并足以使可再分散乳胶粉充分成膜。胶粉的组成不同,分别对砂浆的流变性以及各种施工性能产生影响:乳胶粉再分散时对水的亲和性、乳胶粉分散后不同的黏度、对砂浆含气量以及气泡分布的影响,胶粉与其它添加剂的相互作用等,使不同的乳胶粉分别具有增加流动性、增加触变性、增加黏度等作用。

一般认为,可再分散性乳胶粉改善新拌砂浆和易性的机理是:乳胶粉尤其是保护胶体分散时对水的亲和并增加了浆体的粘稠度,提高了施工砂浆的内聚力。

含有乳胶粉分散液的新拌砂浆成型后,随着基面对水分的吸收、水化反应的消耗、向空气的挥发,水分逐渐减少,树脂颗粒逐渐靠近,界面逐渐模糊,树脂逐渐相互融合,最终聚合成膜。聚合物成膜的过程分为三个阶段。第一阶段,在初始乳液中聚合物颗粒以布朗运动的形式自由移动。随着水分的蒸发,颗粒的移动自然受到了越来越多的限制,水与空气的界面张力促使它们逐渐排列在一起。第二阶段,颗粒开始相互接触时,网络状的水分通过毛细管蒸发,施加于颗粒表面的高毛细张力引起乳胶球体的变形使它们融合在一起,剩余的水分填充在孔隙中,膜大致形成。第三阶段,最后阶段使聚合物分子的扩散(有时称为自黏性)相成真正的连续膜。在成膜过程中,孤立的可移动的乳胶颗粒固结为新的薄膜相,该薄膜具有较高的拉应力。显然,为了使可再分散乳胶粉能够再硬化沙浆内成膜 ,必须保证最低成膜温度(MFT)低于砂浆的养护温度。

胶体——聚乙烯醇必须从聚合物膜的体系中分离出去。这在碱性的水泥砂浆体系不是难题,因为聚乙烯醇会被水泥水化生成的碱所皂化,同时石英材料的吸附作用使得聚乙烯醇逐渐从体系中分离,没有了亲水性的保护胶体,本身不溶于水的由可再分散乳胶粉一次分散所成的膜就可不但在干燥条件,也可在长期浸水的条件发挥作用。当然在非碱性体系中,如石膏或仅有填料的体系中,由于聚乙烯醇仍有部分存在于最终的聚合物膜中,影响到膜的耐水性,当这些体系不用于长期浸水的场合,以及聚合物仍然具有其特有的机械性能,可再分散乳胶粉仍可在这些体系中应用。

随着聚合物薄膜的最终形成,在固化的砂浆中形成了由无机于有机黏结剂结构的体系,即水硬性材料构成的脆硬性骨架,以及可再分散乳胶粉在间隙与固体表面成膜构成的柔性网络。由于乳胶粉形成的高分子树脂薄膜的拉伸强度得以增强、内聚力得以提高。由于聚合物的柔性,变形能力远高于水泥石刚性结构,砂浆的变形性能得以提高,分散应力的作用大幅度提高,从而提高了砂浆的抗裂能力。

随着可再分散乳胶粉掺量的提高,整个体系向塑料方向发展。在高乳胶粉掺量的情况下,固化后砂浆中的聚合物相逐渐超过无机水化产物相,砂浆将发生质的变化,变成弹性体,同时水泥的水化产物变成一种“填料”。采用可再分散乳胶粉改性后砂浆的抗拉强度、弹性、柔性和封闭性均有提高。掺和可再分散乳胶粉可使聚合物膜(乳胶膜)形成并构成孔壁的一部分,从而对砂浆的高孔隙构造起到了封闭的作用。乳胶膜具有自拉伸机制,可对其与砂浆锚接处施加拉力。通过这些内部作用力,将砂浆保持为一个整体,从而提高砂浆的内聚强度。高柔性和高弹性聚合物的存在改善了砂浆的柔性和弹性。屈服应力和破坏强度提高的机理如下:当施加作用力时,由于柔性和弹性的改善会使微裂缝推迟,直到达到更高的应力时才形成。此外,互相交织的聚合物区域对微裂缝合并为贯穿裂缝也有阻碍作用。因此,可再分散乳胶粉提升了材料的破坏应力和破坏应变。

聚合物改性砂浆中的聚合物膜对硬化砂浆具有十分重要的作用效果。分布于界面上的可再分散乳胶粉经分散、成膜又起到了另一种关键的作用,即增加了对所接触材料的黏结性。粉末聚合物改性瓷砖黏结砂浆与瓷砖界面区的微结构中,聚合物形成的膜在吸水率极低的玻化瓷砖与水泥砂浆基体之间形成了桥联。两种不同材料之间的接触区时收缩裂缝形成并导致黏结力损失的特殊高危区域。所以,乳胶膜使收缩裂缝得以愈合的能力对于瓷砖胶黏剂具有重要的作用。

同时,含有乙烯的可再分散乳胶粉对有机基面特别是同类的材料,如聚氯乙烯、聚苯乙烯等黏结力更为突出,这在聚合物改性干粉砂浆用于聚苯乙烯板黏结与罩面时便是很好的例证。

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