影響硅藻泥拉伸粘結(jié)強度的因素

胡瑩瑩，范樹景

（浙江忠信新型建材股份有限公司，浙江 臨海 317000）

0 前言

硅藻泥是一種功能性材料[1-4]，作為一種調(diào)節(jié)濕度，凈化空氣和無污染的室內(nèi)功能型裝飾壁材，具有廣闊的市場應(yīng)用和推廣前景。

但硅藻泥在使用時常出現(xiàn)空鼓脫落現(xiàn)象，對硅藻泥的拉伸粘結(jié)強度關(guān)注不夠，影響硅藻泥的使用。文獻[5]研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物對硅藻泥拉伸粘結(jié)強度的影響，文獻[6-7]研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物對砂漿拉伸粘結(jié)強度的影響，文獻[8-9]研究了纖維素醚對砂漿拉伸粘結(jié)強度的影響，文獻[10]研究了消泡劑對砂漿拉伸粘結(jié)強度的影響。

基于此，本文探討了可再分散乳膠粉（以下簡稱乳膠粉）、纖維素醚和消泡劑的種類和摻量對硅藻泥標(biāo)準拉伸粘結(jié)強度和浸水拉伸粘結(jié)強度的影響，從而找到最佳添加劑用量。

1 試驗

1.1 原材料

（1）硅藻土：TL-301#，臨江市亨泰助濾劑有限公司；灰鈣粉：臨海市富民石灰廠；重鈣：300目，市售。

（2）乳膠粉：進口的甲廠乙烯-醋酸乙烯共聚物乳膠粉A，（Tg為-7℃）、乳膠粉B（Tg為-7℃，B為A的細化升級產(chǎn)品）、乳膠粉C（Tg為16℃）；國產(chǎn)乙廠丙烯酸酯共聚物乳膠粉D（Tg為11℃）、乳膠粉E（Tg為13℃），市售。

（3）纖維素醚：羥丙基甲基纖維素（HPMC），黏度分別為500mPa·s、75Pa·s和 100Pa·s；羥乙基甲基纖維素（HEMC），黏度分別為 400 mPa·s、30 Pa·s、40 Pa·s和 70 Pa·s，粉末狀，市售。

（4）觸變潤滑劑：OPTIBENT 987，德國畢克化學(xué)有限公司，粉末狀，市售；淀粉醚：OPAGEL FP6，荷蘭艾維貝，粉末狀，市售；木質(zhì)纖維：PWC500，德國JRS公司，粉末狀，市售；消泡劑：AGITAN P803，德國MUNZING-CHEMIE公司，粉末狀，市售；水：自來水。

1.2 試驗配比

經(jīng)過大量試驗確定硅藻泥的初始配方如表1所示，調(diào)整纖維素醚、乳膠粉和消泡劑在硅藻泥中的種類和摻量，進一步優(yōu)化硅藻泥的配方。

表1 硅藻泥的基礎(chǔ)配方

1.3 試驗方法

粘結(jié)強度按JC/T 2177—2013《硅藻泥裝飾壁材》進行測試。首先將金屬型框（40 mm×40 mm×1 mm）置于砂漿試塊上面，然后將硅藻泥樣品填滿型框，用刮刀平整表面，并立即除去型框，最后在標(biāo)準試驗條件下養(yǎng)護7 d，即為標(biāo)準試件，同時制備5個試件。試驗過程中所用基材均為70 mm×70 mm×20 mm的砂漿試塊。標(biāo)準試驗條件為：溫度（23±2）℃，相對濕度（50±5）%。分別測試硅藻泥的標(biāo)準粘結(jié)強度（標(biāo)準條件下養(yǎng)護7 d，測試其粘結(jié)強度，總齡期為7 d）和浸水粘結(jié)強度[標(biāo)準試驗條件下養(yǎng)護5 d，然后浸水養(yǎng)護10 d，再在（50±2）℃恒溫箱內(nèi)干燥24 h，再置于標(biāo)準試驗條件下24 h，測試其粘結(jié)強度，總齡期為17 d]，并對比纖維素醚、乳膠粉和消泡劑對其影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 纖維素醚對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

2.1.1 纖維素醚種類對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

按表1的基礎(chǔ)配方制備硅藻泥（下同）。表2為乳膠粉A摻量為3%、消泡劑摻量為0.05%、纖維素醚摻量均為0.7%時，纖維素醚的種類對硅藻泥粘結(jié)強度的影響。

由表2可以看出：（1）纖維素醚種類（HPMC和HEMC）對硅藻泥的拉伸粘結(jié)強度影響并不明顯，當(dāng)分別摻加黏度為400 mPa·s的羥乙基甲基纖維素和黏度為500 mPa·s的羥丙基甲基纖維素時，硅藻泥的標(biāo)準拉伸粘結(jié)強度分別為0.48、0.45 MPa；當(dāng)硅藻泥中摻加HPMC或HEMC時，隨著纖維素醚黏度的增大，拉伸粘結(jié)強度逐漸提高。（2）當(dāng)硅藻泥中摻加低黏度纖維素醚時，標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水后粘結(jié)強度小于0.5 MPa，可見低黏度的纖維素醚不適用于硅藻泥。

表2 纖維素醚種類對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

2.1.2 纖維素醚摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

圖1為乳膠粉A摻量3%，消泡劑摻量0.05%時，黏度為30 Pa·s的HEMC摻量對硅藻泥的粘結(jié)強度的影響。

圖1 纖維素醚摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

由圖1可以看出，在試驗摻量范圍內(nèi)，隨著HEMC摻量的增加，硅藻泥的標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水后粘結(jié)強度均不斷提高；當(dāng)硅藻泥中HEMC摻量大于0.5%時，標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水粘結(jié)強度大于0.5 MPa，符合JC/T 2177—2013對硅藻泥粘結(jié)強度的要求；當(dāng)HEMC摻量大于0.7%時，硅藻泥的標(biāo)準粘結(jié)強度未見明顯增長，但浸水后粘結(jié)強度持續(xù)提高。

2.2 乳膠粉對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

2.2.1 乳膠粉種類對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

表3為黏度30 Pa·s的HEMC摻量為0.7%，消泡劑摻量為0.05%，乳膠粉摻量為3%時，乳膠粉種類對硅藻泥粘結(jié)強度的影響。其中EVA乳膠粉A、B、C具有良好的柔性和塑性，丙烯酸乳膠粉D、E具有優(yōu)異的耐水性、耐候性和耐老化性[11]。

由表3可以看出：（1）摻加5種乳膠粉的硅藻泥標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水后粘結(jié)強度相差不大，且都遠大于0.5 MPa。這可能是因為，雖然丙烯酸乳膠粉相對于EVA乳膠粉有更好的耐水性，但由于硅藻泥浸水粘結(jié)強度試樣在養(yǎng)護時，只是砂漿試塊浸在水中，并且試塊的側(cè)面都用1∶1的石蠟和松香封邊，涂在砂漿試塊上表面的硅藻泥并沒有與水直接接觸，因此丙烯酸乳膠粉優(yōu)異的耐水性表現(xiàn)不明顯。但是摻丙烯酸乳膠粉D和E的硅藻泥都有很明顯的刺激性異味，故這2種乳膠粉不適宜用于硅藻泥材料中。（2）添加乳膠粉B的硅藻泥標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水粘結(jié)強度都比添加乳膠粉A的硅藻泥略高。這是因為乳膠粉B是乳膠粉A的細化產(chǎn)品，即前者的顆粒比后者的更小、溶解性和成膜性能更優(yōu)，但兩者的玻璃化溫度和基本性能相同。

表3 乳膠粉種類對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

綜上，不同種類、相同摻量的乳膠粉對硅藻泥的粘結(jié)強度影響不是很大；其中以乳膠粉A的性價比最高。

2.2.2 乳膠粉摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

圖2為黏度為30 Pa·s的HEMC摻量為0.7%，消泡劑摻量為0.05%時，乳膠粉A摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響。

圖2 乳膠粉摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

由圖2可以看出，在試驗摻量范圍內(nèi)，隨著乳膠粉A摻量的增加，硅藻泥的標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水后粘結(jié)強度呈先提高后降低，當(dāng)乳膠粉A摻量為5%時，硅藻泥粘結(jié)強度達到最大值；當(dāng)乳膠粉摻量為6%時，硅藻泥的粘結(jié)強度略有降低。這可能是因為乳膠粉摻量過大時，乳膠粉在硅藻泥中形成大量致密的膜，阻礙了空氣中的二氧化碳向硅藻泥漿體中擴散，進而阻礙了灰鈣的硬化過程[12]。

2.3 消泡劑對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

圖3為黏度為30 Pa·s的HEMC摻量為0.7%，乳膠粉A摻量為3%時，消泡劑摻量對硅藻泥標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水粘結(jié)強度的影響。

圖 3 消泡劑摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響

由圖3可以看出，硅藻泥中添加少量的消泡劑可提高硅藻泥標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水后粘結(jié)強度，但當(dāng)消泡劑摻量大于0.05%時，硅藻泥標(biāo)準粘結(jié)強度和浸水后粘結(jié)強度逐漸降低。這可能是因為，添加少量的消泡劑會減少樣品在攪拌過程中引入的不穩(wěn)定氣泡的含量，從而增加樣品的密實度和體系穩(wěn)定性，進而增加樣品的粘結(jié)強度。但當(dāng)消泡劑的摻量大于0.05%時，消泡劑在各種添加劑之間產(chǎn)生的不利影響將漸漸抵消其對硅藻泥粘結(jié)強度的有利影響。

3 結(jié)論

（1）在試驗摻量范圍內(nèi)，硅藻泥的粘結(jié)強度隨著纖維素醚的摻量增加而逐漸增大；纖維素醚黏度對硅藻泥粘結(jié)強度影響較大；一般情況下，纖維素醚種類（HPMC和HEMC）對硅藻泥的粘結(jié)強度影響不大。

（2）在試驗摻量范圍內(nèi)，乳膠粉摻量對硅藻泥粘結(jié)強度影響較大，即硅藻泥粘結(jié)強度隨著乳膠粉摻量的增加呈先提高后降低；而乳膠粉種類對硅藻泥的粘結(jié)強度有一定的影響，其中乳膠粉A摻量為3%時性價比相對最高。

（3）在一般情況下，消泡劑的摻量對硅藻泥粘結(jié)強度的影響差別較大，本試驗樣品中消泡劑的最優(yōu)摻量為0.05%。