纤维素醚表面改性对瓷砖胶拉伸胶粘强度的影响

李玉海，贺平

（山东迈瑞克新材料有限公司，山东 菏泽 274000）

纤维素醚表面改性对瓷砖胶拉伸胶粘强度的影响

李玉海，贺平

（山东迈瑞克新材料有限公司，山东 菏泽 274000）

纤维素醚特别是羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）是商品砂浆中的重要组分。纤维素醚对水泥基材料的作用包括保水、增稠、引气和缓凝，在赋予商品砂浆优异的操作性能的同时，也影响水泥水化产物的宏观和微观结构，从而对商品砂浆的力学性能产生影响。纤维素醚通常分为表面改性和非表面改性2大类，这2类纤维素醚对水泥基瓷砖胶在不同养护条件下的拉伸胶粘强度有不同的影响。

羟丙基甲基纤维素醚；商品砂浆；瓷砖胶；拉伸胶粘强度

0 引言

纤维素醚特别是羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）在商品砂浆中具有极其广泛的用途，可作为保水剂、增稠剂和粘结剂。在普通干粉砂浆、外墙外保温砂浆、自流平砂浆、瓷砖粘结砂浆、高性能建筑腻子、抗裂内外墙腻子、防水砂浆、石膏基砂浆、填缝剂等材料中，纤维素醚起到重要的作用[1]。纤维素醚对于砂浆体系的操作性能、湿粘性和砂浆的施工方法都有着重要的影响。

建材领域常用的羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）除了黏度和取代度的不同，还有表面改性与非表面改性的区别，纤维素醚的表面改性是指在一定温度与pH值条件下用乙二醛对纤维素醚进行表面处理，经此处理的纤维素醚在投入到中性的冷水中只分散而不会溶胀产生黏度，起到延迟溶胀作用[2]，而此时的水溶液再搅拌5～10 min后或将溶液环境调整为碱性时，纤维素醚开始溶胀产生黏度，这是为了简单、快速地得到纤维素醚胶体，这种经过表面处理的类型即通常所指速溶型。当速溶型纤维素醚处于碱性环境时，如pH值＞9时，乙二醛的保护作用会快速失效，纤维素醚会快速地溶胀形成胶体，也就是说，在水泥基材料中速溶型与非速溶型的溶解速度是没有差别的。

速溶型纤维素醚是为水性产品设计的，基于认知、宣传及生产上的原因，市场上的羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）多为速溶型，速溶型纤维素醚是否适合于水泥基产品是很多砂浆生产厂家一直关心的问题。本文阐述了表面改性（速溶型）与非表面改性（非速溶型）纤维素醚应用于瓷砖胶中，在不同养护条件下拉伸胶粘强度的差异。

1 实验

1.1 原材料

（1）水泥：山东山水水泥集团生产的山水牌42.5级普通硅酸盐水泥，其基本性能如表1所示。

表1 水泥的基本性能

（2）砂：采用山东本地河砂，2种河砂（30～50目与50～140目）的粒径分布见图1。

图1 2种河砂的筛分曲线

（3）纤维素醚：选用山东迈瑞克新材料有限公司生产的取代度在同一范围，黏度为120 Pa·s左右的羟丙基甲基纤维素醚，分为表面处理（速溶型）与非表面处理（非速溶型）各16个样品，为同一厂家不同批次的同类产品。纤维素醚的主要技术性能指标见表2。

表2 2类纤维素醚的相关技术性能指标

1.2 实验方法

1.2.1 实验方案

研究参考目前市场上典型的最基本的瓷砖胶配方，保持其它组分及比例不变，为减少影响因素，不添加乳胶粉，仅变化纤维素醚种类，以比较不同类型纤维素醚对水泥基瓷砖胶拉伸胶粘强度的影响。瓷砖胶的基本配比见表3。

表3 瓷砖胶的基本配比

1.2.2 性能测试方法

试件的成型、养护和测试参照JC/T 547—2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》进行，以满足工作性为标准加水（23%）搅拌，在标准条件[（23±2）℃，湿度（50±5%）]下成型。分别测试在不同养护条件下，瓷砖胶的拉伸胶粘强度，包括拉伸粘结原强度（28 d标准条件养护）、浸水后拉伸胶粘强度（7 d标准条件养护+ 21 d水养），晾置时间20 min拉伸胶粘强度和2 d标准养护条件下的拉伸胶粘强度。本研究中，拉伸胶粘强度的测试采用中国建筑材料科学研究总院的LBY-V型拉拔仪进行，对混凝土板拉伸胶粘强度加荷速度为250 N/s。力学性能测试的基板采用JC/T 547—2005附录A中所描述的混凝土板。采用FORMTEST自动维卡仪测试各个试样的凝结时间。

2 实验结果与分析

2.1 纤维素醚对瓷砖胶早期强度的影响

分别采用速溶型与非速溶型2大类纤维素醚，各16个样品按表3配比制备瓷砖胶（下同），于标准实验室环境下养护48 h后测试瓷砖胶与混凝土板基面的拉伸胶粘强度。从统计学的角度对比速溶型与非速溶型纤维素醚对瓷砖胶早期拉伸胶粘强度的影响。图2为拉伸胶粘强度平均值。

图2 混凝土基面上瓷砖胶标准养护48 h的拉伸胶粘强度主效应

从图2可见，速溶型与非速溶型纤维素醚对于瓷砖胶早期拉伸胶粘强度的影响相差不大，其均值仅相差2%左右，非速溶型略高于速溶型。因此可以认为，2种类型的纤维素醚对瓷砖胶早期拉伸胶粘强度方面的影响没有本质差异。

2.2 纤维素醚对瓷砖胶拉伸粘结原强度的影响（见图3）

图3 混凝土基面上瓷砖胶标准养护28 d的拉伸粘结原强度主效应

从图3可见，速溶型与非速溶型纤维素醚对瓷砖胶拉伸胶粘原结强度的影响相差不大，从均值上仅相差1%左右，非速溶型略低于速溶型。因此可以认为，2种类型纤维素醚对瓷砖胶的28 d拉伸粘结原强度的影响基本一致。

2.3 纤维素醚对瓷砖胶浸水后拉伸胶粘强度的影响（见图4）

图4 混凝土基面上瓷砖胶的浸水后拉伸胶粘强度的主效应

从图4可见，速溶型与非速溶型纤维素醚对于瓷砖胶浸水后的拉伸胶粘强度的影响较大，其均值相差10%左右，速溶型明显于高于非速溶型。因此可以认为，速溶型更有利于保证瓷砖胶的耐水拉伸胶粘强度。

2.4 纤维素醚对瓷砖胶晾置时间20 min

拉伸胶粘强度的影响（见图5）

图5 混凝土基面上瓷砖胶晾置时间20 min拉伸胶粘强度的主效应

从图5可见，速溶型与非速溶型纤维素醚对瓷砖胶晾置时间的影响比较大，其均值相差20%左右，速溶型明显于高于非速溶型。因此可以认为，速溶型纤维素醚更有利于保证瓷砖胶的表面状态，延长瓷砖胶表面封皮的时间。

2.5 纤维素醚对瓷砖胶凝结时间的影响

分别采用速溶型与非速溶型2大类纤维素醚，各16个样品按表3配比制备瓷砖胶，固定加水量，瓷砖胶的初凝时间和终凝时间综合值测试结果见图6。

从图6可见，采用速溶型与非速溶型纤维素醚的瓷砖胶其初、终凝时间均相差近60 min，速溶型纤维素醚的缓凝效果明显弱于非速溶型。

图6 纤维素醚种类对瓷砖胶凝结时间的影响

3 分析与结论

速溶型纤维素醚是用乙二醛对纤维素醚作了表面处理，使得纤维素醚能在中性的冷水中快速分散而不结团，更有利于纤维素醚在水中形成均一的胶体，当处于碱性环境时，如pH值＞9时，乙二醛的保护作用会很快失去，纤维素醚会在碱性的环境快速溶解形成胶体，也就是说在水泥基材料中，速溶型与非速溶型的溶解速度没有差别，但2类纤维素醚对水泥基材料的力学性能和凝结时间有不同的影响。

（1）对于标准条件下，2类纤维素醚对瓷砖胶的拉伸胶粘强度的影响非常小，拉伸胶粘强度没有本质差异。

（2）耐水强度方面，选用速溶型纤维素醚的瓷砖胶，其拉伸胶粘强度优于采用非速溶型纤维素醚的。

（3）晾置时间方面，选用速溶型纤维素醚的瓷砖胶，其晾置时间20 min拉伸胶粘强度明显优于选用非速溶型纤维素醚的瓷砖胶，有更长的晾置时间。

（4）速溶型纤维素醚的缓凝效果明显弱于非速溶型。

综上，速溶型纤维素醚不但适用于水性产品，在水泥基干粉产品中同样有不错的表现，部分性能优于非速溶的纤维素醚。

[1] 李俏，张琳.纤维素醚在干混砂浆中的作用特点及选用原则[J].化学建材，2009（3）：25-27.

[2] 张发爱.纤维素醚及其应用[J].化工新型材料，2001（11）：21-23.

Effect of cellulose ethers surface treatment on bonding strength of tile adhesive

LI Yuhai，HE Ping
（Shandong Merica New Materials Co.Ltd.，Heze 274000，Shandong，China）

Cellulose ethers particularly HPMC fulfill important tasks in dry mixed mortars.Cellulose ethers have the effect of thickening，water retention，air entraining and retardation on fresh cement-based materials.The mortar containing cellulose ether has excellent operational performance，but the macroscopic and microscopic structure of cement hydration also been effect by cellulose ether.In general，there have two major categories cellulose ether，surface modification and non-surface modification.They all can be used in cement base materials，but they have different effect on bonding strength of cement base materials，special under different curing condition.

cellulose ethers（HPMC），dry-mixed mortars，tile adhesive，tensile strength

TU58+1.23

A

1001-702X（2015）04-0081-03

2014-10-11；

2014-11-28

李玉海，男，1972年生，河北承德人，工程师。