影响硅藻泥拉伸粘结强度的因素

2018-11-23胡莹莹范树景

新型建筑材料 2018年11期

胡莹莹，范树景

（浙江忠信新型建材股份有限公司，浙江临海 317000）

0 前言

硅藻泥是一种功能性材料[1-4]，作为一种调节湿度，净化空气和无污染的室内功能型装饰壁材，具有广阔的市场应用和推广前景。

但硅藻泥在使用时常出现空鼓脱落现象，对硅藻泥的拉伸粘结强度关注不够，影响硅藻泥的使用。文献[5]研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物对硅藻泥拉伸粘结强度的影响，文献[6-7]研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物对砂浆拉伸粘结强度的影响，文献[8-9]研究了纤维素醚对砂浆拉伸粘结强度的影响，文献[10]研究了消泡剂对砂浆拉伸粘结强度的影响。

基于此，本文探讨了可再分散乳胶粉（以下简称乳胶粉）、纤维素醚和消泡剂的种类和掺量对硅藻泥标准拉伸粘结强度和浸水拉伸粘结强度的影响，从而找到最佳添加剂用量。

1 试验

1.1 原材料

（1）硅藻土：TL-301#，临江市亨泰助滤剂有限公司；灰钙粉：临海市富民石灰厂；重钙：300目，市售。

（2）乳胶粉：进口的甲厂乙烯-醋酸乙烯共聚物乳胶粉A，（Tg为-7℃）、乳胶粉B（Tg为-7℃，B为A的细化升级产品）、乳胶粉C（Tg为16℃）；国产乙厂丙烯酸酯共聚物乳胶粉D（Tg为11℃）、乳胶粉E（Tg为13℃），市售。

（3）纤维素醚：羟丙基甲基纤维素（HPMC），黏度分别为500mPa·s、75Pa·s和 100Pa·s；羟乙基甲基纤维素（HEMC），黏度分别为 400 mPa·s、30 Pa·s、40 Pa·s和 70 Pa·s，粉末状，市售。

（4）触变润滑剂：OPTIBENT 987，德国毕克化学有限公司，粉末状，市售；淀粉醚：OPAGEL FP6，荷兰艾维贝，粉末状，市售；木质纤维：PWC500，德国JRS公司，粉末状，市售；消泡剂：AGITAN P803，德国MUNZING-CHEMIE公司，粉末状，市售；水：自来水。

1.2 试验配比

经过大量试验确定硅藻泥的初始配方如表1所示，调整纤维素醚、乳胶粉和消泡剂在硅藻泥中的种类和掺量，进一步优化硅藻泥的配方。

表1 硅藻泥的基础配方

1.3 试验方法

粘结强度按JC/T 2177—2013《硅藻泥装饰壁材》进行测试。首先将金属型框（40 mm×40 mm×1 mm）置于砂浆试块上面，然后将硅藻泥样品填满型框，用刮刀平整表面，并立即除去型框，最后在标准试验条件下养护7 d，即为标准试件，同时制备5个试件。试验过程中所用基材均为70 mm×70 mm×20 mm的砂浆试块。标准试验条件为：温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%。分别测试硅藻泥的标准粘结强度（标准条件下养护7 d，测试其粘结强度，总龄期为7 d）和浸水粘结强度[标准试验条件下养护5 d，然后浸水养护10 d，再在（50±2）℃恒温箱内干燥24 h，再置于标准试验条件下24 h，测试其粘结强度，总龄期为17 d]，并对比纤维素醚、乳胶粉和消泡剂对其影响。

2 结果与讨论

2.1 纤维素醚对硅藻泥粘结强度的影响

2.1.1 纤维素醚种类对硅藻泥粘结强度的影响

按表1的基础配方制备硅藻泥（下同）。表2为乳胶粉A掺量为3%、消泡剂掺量为0.05%、纤维素醚掺量均为0.7%时，纤维素醚的种类对硅藻泥粘结强度的影响。

由表2可以看出：（1）纤维素醚种类（HPMC和HEMC）对硅藻泥的拉伸粘结强度影响并不明显，当分别掺加黏度为400 mPa·s的羟乙基甲基纤维素和黏度为500 mPa·s的羟丙基甲基纤维素时，硅藻泥的标准拉伸粘结强度分别为0.48、0.45 MPa；当硅藻泥中掺加HPMC或HEMC时，随着纤维素醚黏度的增大，拉伸粘结强度逐渐提高。（2）当硅藻泥中掺加低黏度纤维素醚时，标准粘结强度和浸水后粘结强度小于0.5 MPa，可见低黏度的纤维素醚不适用于硅藻泥。

表2 纤维素醚种类对硅藻泥粘结强度的影响

2.1.2 纤维素醚掺量对硅藻泥粘结强度的影响

图1为乳胶粉A掺量3%，消泡剂掺量0.05%时，黏度为30 Pa·s的HEMC掺量对硅藻泥的粘结强度的影响。

图1 纤维素醚掺量对硅藻泥粘结强度的影响

由图1可以看出，在试验掺量范围内，随着HEMC掺量的增加，硅藻泥的标准粘结强度和浸水后粘结强度均不断提高；当硅藻泥中HEMC掺量大于0.5%时，标准粘结强度和浸水粘结强度大于0.5 MPa，符合JC/T 2177—2013对硅藻泥粘结强度的要求；当HEMC掺量大于0.7%时，硅藻泥的标准粘结强度未见明显增长，但浸水后粘结强度持续提高。

2.2 乳胶粉对硅藻泥粘结强度的影响

2.2.1 乳胶粉种类对硅藻泥粘结强度的影响

表3为黏度30 Pa·s的HEMC掺量为0.7%，消泡剂掺量为0.05%，乳胶粉掺量为3%时，乳胶粉种类对硅藻泥粘结强度的影响。其中EVA乳胶粉A、B、C具有良好的柔性和塑性，丙烯酸乳胶粉D、E具有优异的耐水性、耐候性和耐老化性[11]。

由表3可以看出：（1）掺加5种乳胶粉的硅藻泥标准粘结强度和浸水后粘结强度相差不大，且都远大于0.5 MPa。这可能是因为，虽然丙烯酸乳胶粉相对于EVA乳胶粉有更好的耐水性，但由于硅藻泥浸水粘结强度试样在养护时，只是砂浆试块浸在水中，并且试块的侧面都用1∶1的石蜡和松香封边，涂在砂浆试块上表面的硅藻泥并没有与水直接接触，因此丙烯酸乳胶粉优异的耐水性表现不明显。但是掺丙烯酸乳胶粉D和E的硅藻泥都有很明显的刺激性异味，故这2种乳胶粉不适宜用于硅藻泥材料中。（2）添加乳胶粉B的硅藻泥标准粘结强度和浸水粘结强度都比添加乳胶粉A的硅藻泥略高。这是因为乳胶粉B是乳胶粉A的细化产品，即前者的颗粒比后者的更小、溶解性和成膜性能更优，但两者的玻璃化温度和基本性能相同。

表3 乳胶粉种类对硅藻泥粘结强度的影响

综上，不同种类、相同掺量的乳胶粉对硅藻泥的粘结强度影响不是很大；其中以乳胶粉A的性价比最高。

2.2.2 乳胶粉掺量对硅藻泥粘结强度的影响

图2为黏度为30 Pa·s的HEMC掺量为0.7%，消泡剂掺量为0.05%时，乳胶粉A掺量对硅藻泥粘结强度的影响。

图2 乳胶粉掺量对硅藻泥粘结强度的影响

由图2可以看出，在试验掺量范围内，随着乳胶粉A掺量的增加，硅藻泥的标准粘结强度和浸水后粘结强度呈先提高后降低，当乳胶粉A掺量为5%时，硅藻泥粘结强度达到最大值；当乳胶粉掺量为6%时，硅藻泥的粘结强度略有降低。这可能是因为乳胶粉掺量过大时，乳胶粉在硅藻泥中形成大量致密的膜，阻碍了空气中的二氧化碳向硅藻泥浆体中扩散，进而阻碍了灰钙的硬化过程[12]。

2.3 消泡剂对硅藻泥粘结强度的影响

图3为黏度为30 Pa·s的HEMC掺量为0.7%，乳胶粉A掺量为3%时，消泡剂掺量对硅藻泥标准粘结强度和浸水粘结强度的影响。

图 3 消泡剂掺量对硅藻泥粘结强度的影响

由图3可以看出，硅藻泥中添加少量的消泡剂可提高硅藻泥标准粘结强度和浸水后粘结强度，但当消泡剂掺量大于0.05%时，硅藻泥标准粘结强度和浸水后粘结强度逐渐降低。这可能是因为，添加少量的消泡剂会减少样品在搅拌过程中引入的不稳定气泡的含量，从而增加样品的密实度和体系稳定性，进而增加样品的粘结强度。但当消泡剂的掺量大于0.05%时，消泡剂在各种添加剂之间产生的不利影响将渐渐抵消其对硅藻泥粘结强度的有利影响。