不同粘度纖維素醚及其摻量對膩子性能的影響

蓋廣清，王文潛

吉林建筑大學 材料科學與工程學院,長春 130118

0 引言

隨著社會發(fā)展,人們越來越渴求居住于良好的室內環(huán)境中.在裝飾裝修過程中,大面積墻面需要膩子刮涂找平,填充空穴,膩子是非常重要的配套裝修材料[1].基層膩子處理不好會造成涂料涂層開裂、脫落等問題,利用工業(yè)廢料以及具有凈化空氣性能的多孔礦物研究新型建筑環(huán)保膩子已成為人們的熱點話題[2].羥丙基甲基纖維素(Hydroxypropyl methyl cellulose,英文縮寫為HPMC)是一種水溶性的高分子材料[3],作為建筑膩子最常用的外加劑,具有良好的保水性能,延長工作時間,改善施工性能,工作效率提高.本文根據(jù)前期實驗研究,制備了一種以硅藻土為主要功能填料的內墻環(huán)保膩子,系統(tǒng)地研究了不同粘度HPMC及摻量對膩子耐水性、粘結強度、初期干燥抗裂性、打磨性、施工性和表干時間的影響.

1 實驗部分

1.1 試驗原材料及儀器

1.1.1 原材料

試驗所用4 W-HPMC,10 W-HPMC,20 W-HPMC的纖維素醚和聚乙烯醇膠粉由石家莊凱特精細化工公司提供,其中4 W-HPMC,10 W-HPMC,20 W-HPMC纖維素醚的物理化學性質如表1所示;硅藻土由吉林硅藻土公司提供;重鈣和滑石粉由沈陽順豐實業(yè)集團制提供;32.5 R白色硅酸鹽水泥由亞泰水泥公司提供.

表1 不同粘度纖維素醚的物理化學性質Table 1 Physical and chemical properties of cellulose ethers with different viscosities

1.1.2 試驗儀器

水泥流動度測定儀NLD-3;初期干燥抗開裂試驗儀BGD 597;智能粘結強度檢測儀HC-6000 C;攪拌磨砂分散多用機BGD 750.

1.2 實驗方法

試驗基礎配方按表2取值,即水泥、重鈣、硅藻土、滑石粉及聚乙烯醇摻量分別為膩子粉料總質量的40 %,20 %,30 %,6 %和4 %. 3種不同粘度的HPMC摻量分別為 1 ‰,2 ‰,3 ‰,4 ‰和5 ‰.為便于比較,膩子單道施工厚度控制在2 mm,擴展度控制在170 mm ～ 180 mm.檢測指標為初期干燥抗裂性、粘結強度、耐水性、打磨性、施工性和表干時間.

表2 膩子原材料及配方Table 2 Raw materials and formula of putty (%)

膩子基本性能測試按《建筑室內用膩子》(JG/T 298-2010)[4]進行.

2 試驗結果與討論

2.1 不同粘度HPMC及摻量對膩子粘結強度的影響

按照以上試驗方法制備膩子,不同粘度HPMC及其摻量對膩子粘結強度的影響測試結果見表3,粘結強度曲線見圖1.

由表 3 和圖 1 可見,膩子粘結強度隨HPMC摻量的增加呈先升高后降低的變化趨勢,其中10 W-HPMC對膩子的粘結強度影響最大,由摻量1 ‰ 時的0.39 MPa提高到摻量為3 ‰ 時0.48 MPa.這是因為當HPMC分散到水中時,在水中纖維素醚迅速溶脹,并與膠粉融合在一起,相互交錯,水泥水化產物被這種聚合物膜包圍,形成復合基質相,使膩子粘結強度加大,但當HPMC摻量過大或粘度過高過低時,HPMC與水泥顆粒之間形成的聚合物膜具有封閉效應,從而使膩子粘結強度降低[5].

表3 HPMC對膩子粘結強度的影響Table 3 Effect of HPMC on the bond strength of putty

圖1 HPMC對膩子粘結強度的影響Fig.1 Effect of HPMC on the bond strength of putty

圖2 HPMC對膩子表干時間的影響Fig.2 Effect of HPMC on surface drying time of putty

2.2 不同粘度HPMC及摻量對膩子表干時間的影響

不同粘度HPMC及摻量對膩子表干時間的影響測試結果見表4,表干時間曲線見圖2.

表4 HPMC對膩子表干時間的影響Table 4 Effect of HPMC on surface drying time of putty

由表4和圖2可見,HPMC粘度越大、摻量越大,膩子表干時間越長,根據(jù)標準《建筑室內用膩子》(JG/T 298-2010)[4],內墻膩子表干時間不得超過120 min,其中10 W-HPMC摻量超過4 ‰，20 W-HPMC摻量超過3 ‰ 時,膩子表干時間超出規(guī)范要求.這是由于HPMC具有良好的保水作用,在膩子中摻入HPMC,水分子和HPMC分子結構上的親水基團相互結合,可以引入微小氣泡,這些氣泡具有“滾軸”作用,有利于膩子批刮,膩子硬化后,一些氣泡仍然存在,形成獨立的孔隙,防止了水分過快蒸發(fā),使膩子表干時間延長.并且在膩子中摻入HPMC時,水泥中的氫氧化鈣和C-S-H凝膠等水化產物與HPMC分子吸附,增加了孔溶液黏度,降低了離子在孔溶液中的活動,進一步延緩了水泥水化的進程[6].

2.3 不同粘度HPMC及摻量對膩子其他性能的影響

不同粘度HPMC及摻量對膩子其他性能的影響測試結果見表5～表7.

表5 4 W-HPMC對膩子性能的影響Table 5 Effect of 4 W-HPMC cellulose ether on performance of putty

表6 10 W-HPMC對膩子性能的影響Table 6 Effect of 10 W-HPMC cellulose ether on performance of putty

表7 20 W-HPMC對膩子性能的影響Table 7 Effect of 20 W-HPMC cellulose ether on performance of putty

由表5 ～ 表7中可以看出,摻入不同粘度的HPMC使膩子初期干燥抗裂性、耐水性和打磨性均無異常,但隨著HPMC摻量的增大,施工性能變差.由于HPMC具有增稠作用,摻量過多使膩子稠度增大,造成膩子批刮困難,施工性能變差.

3 結論

(1) 膩子的粘結強度隨HPMC摻量的增加呈先提高后下降的趨勢,其中10 W-HPMC摻量為3 ‰ 時對膩子的粘結強度影響最大.

(2) HPMC粘度越大、摻量越多,膩子表干時間越長,10 W-HPMC摻量超過4 ‰，20 W-HPMC摻量超過3 ‰ 時,膩子表干時間過長不符合標準要求.

(3) 摻入不同粘度的HPMC使膩子初期干燥抗裂性、耐水性和打磨性均無異常,但隨著其摻量的增大,施工性能變差.綜合考慮,摻入3 ‰ 10 W-HPMC的膩子性能最佳.