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[如纤维素、淀粉醚、木质纤维等]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:乳胶粉及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,颗粒逐渐靠近,界面逐渐模糊,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逐渐从体系中分离,没有了亲水性的保护胶体,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。
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与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。
可再分散乳胶粉在与水接触后可以很快再分散成乳液,并具有与初始乳液相同的性质,即水份蒸发后可以形成膜,这种膜具有高柔韧性、高耐候性和对各种基材的高粘结性。另外,具有憎水性的乳胶粉可以使砂浆具有很好的防水性。
可再分散性乳胶粉的主要应用
内外墙腻子粉、瓷砖粘结剂、瓷砖勾缝剂、干粉界面剂、外墙外保温砂浆、自流平砂浆、修补砂浆、装饰砂浆、防水砂浆外保温干混砂浆中。在砂浆中都是为了使传统的水泥砂浆的脆性、高弹性模量等弱点得到改善,赋于水泥砂浆较好的柔韧性及抗拉伸粘结强度,以抵抗和延缓水泥砂浆裂缝的产生,由于聚合物与砂浆形成互穿网络结构,在孔隙中形成连续的聚合物膜,加强了集料之间的粘结,堵塞了砂浆内的部分孔隙,所以硬化后的改性砂浆比水泥砂浆性能有很大的改善。
可再分散乳胶粉在砂浆中的作用主要是以下几个方面
1 提高砂浆的抗压强度和抗折强度。
2 乳胶粉的加入提高了砂浆的延伸率从而提高了砂浆的抗冲击韧性,同时也赋于砂浆良好的应力分散作用。
3 提高了砂浆的粘结性能。粘结机理是靠大分子在粘表面的吸附和扩散,同时胶粉有一定的渗透性,和纤维素醚一起充分浸润基层材料的表面,使基层与新抹灰的表面性能接近,从而提高了吸附性,使其性能大大增加。
4 降低砂浆的弹性模量,提高变形能力,减少开裂现象。
5 提高砂浆的耐磨性。耐磨性的提高主要是在砂浆的表面有一定数量的胶偻的存在,胶粉起粘结作用,胶粉形成的网膜结构可以穿过水泥砂浆中的孔洞、裂隙。改善了基料与水泥水化产物的粘结,从而提高了耐磨性。
6 赋予砂浆优良的耐碱性。
7 提高腻子的内聚力, 优异的耐性、耐碱性、耐磨性 , 增强抗折强度。
8 提升腻子的防水性、渗透性。
9 提高腻子的保水性, 增加开放时间 , 提高和易性。
10 提高腻子的抗冲性和增强腻子耐久性。
可再分散乳胶粉是由聚合物乳液经喷雾干燥制成,与砂浆中的水混合后,遇水乳化分散,重新形成稳定的聚合乳液,可再分散乳胶粉在水中乳化分散后,水分蒸发,在砂浆内形成聚合物膜,改善砂浆各项性能,不同的可再分散乳胶粉对干粉砂浆有些不同的作用。
可再分散乳胶粉的产品性能
──提高砂浆的弯曲强度与抗折强度
兆佳可再分散乳胶粉形成的聚合物胶膜有很好的柔韧性。在水泥砂浆颗粒的间隙及表面成膜,构成柔韧性连接。重而使脆硬性的水泥砂浆变得有弹性。添加了可再分散乳胶粉的砂浆要比普通砂浆在拉伸抗折上要高好几倍。
── 提高砂浆的粘接强度及内聚力
作为有机粘结剂的可再分散乳胶粉成膜后,可在不同的基材上形成高抗拉强度和粘接强度。在砂浆与有机材料( EPS ,挤塑性泡沫板)及光滑表面基材的粘结力上的发挥了很重要的作用。成膜的聚合物胶粉作为增强材料分布于整个砂浆体系中,增加砂浆的内聚力。
──提高砂浆的抗冲击性,耐久性,耐磨性
胶粉颗粒填充了砂浆的孔腔,砂浆的密实度增加,提高了耐磨性。在外力的作用下会产生松驰而不被破坏。聚合物胶膜可以永久的存在砂浆体系中。
──提高砂浆的耐候性,抗冻融性,防止砂浆开裂
可再分散乳胶粉属于热塑性树脂,有着很好的柔韧性,能够使砂浆应对外部冷热环境变化,有效的防止了砂浆因温差的变化而开裂。
── 提高砂浆的憎水性,降低吸水率
可再分散乳胶粉在砂浆孔腔及表面成膜,聚合物胶膜遇水后不会二次分散,阻止了水份的入侵,提高了抗渗性。具有疏水效应的特殊可再分散乳胶粉,憎水效果更佳。
── 提高砂浆施工和易性&
聚合物胶粉颗粒间有润滑效应,使砂浆组份能够单独流动,同时胶粉对空气有诱导效应,给予砂浆的可压缩性,改善砂浆的施工和易性。
可再分散乳胶粉的产品应用
一、外墙外保温系统
粘结砂浆:保证砂浆将墙体与 EPS 板牢固的粘接。提高粘结强度。
抹面砂浆:保证保温系统的机械强度,抗开裂性和耐久性,抗冲击性。
二、磁砖粘结剂及填缝剂
磁砖粘结剂:为砂浆提供高强度的粘合,给砂浆以足够的柔性来应变基底和瓷砖不同的热膨胀系数。
填缝剂:让砂浆具有的抗渗性,防止水的侵入。同时与瓷砖边缘有很好的粘合性及低的收缩率,柔韧性。
三、瓷砖翻新及木板抹面腻子
提高腻子在特殊基材上(如瓷砖面,马赛克,合板等光滑表面)附着力和粘结强度,保证腻子有很好的柔韧性来应变基材的膨胀系数。
四、 内外墙腻子
提高腻子的粘结强度,保证腻子具有一定柔韧性来缓冲不同的基层产生不同的伸缩应力的作用。保证腻子有良好的耐老化性及抗渗性,防潮性。
五、自流平地坪砂浆
保证砂浆弹性模量的匹配性与抗弯折力和抗裂性。提高砂浆的耐磨性和粘结强度及内聚力。
六、界面砂浆
提高基材的表面强度,保证砂浆的粘结力。
七、水泥基防水砂浆
保证砂浆涂层的防水性能,同时与基面有很好的粘结力,提高砂浆的抗压及抗折强度。
八、修补砂浆
保证砂浆与基材的膨胀系数相匹配,减少砂浆的弹性模量。确保砂浆有足够的憎水性,透气性和粘结力。
九、砌筑抹灰砂浆
提高保水性。减少对多孔底材的失水。改善施工操作简易度,提高工作效率。
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