单组分界面剂在基面处理和贴砖处理中的应用研究

许 杨 高 恒 李文杰 何曙光 董峰亮

（1东莞市万科建筑技术研究有限公司)

(2德高（广州）建材有限公司)

(3西卡德高（上海）建材有限公司）

0 前言

在工程装修体系中，材料与材料之间都会因为粘结的需要，需克服不同材料间的接触面难以粘结的难题。其中随着铝膜混凝土发展成熟，其应用体量已经达到市场的80%以上，而混凝土面的材料粘结成为难题之一。混凝土界面剂作为处理混凝土基层材料粘结的过度处理材料，在工程装修体系中有着举足轻重的地位。此外，加气混凝土砌块墙以其轻质多孔结构特点，具有保温、隔热、隔音、节能等特性，在建筑工程和装饰装修行业也是备受青睐[1]。在加气混凝土砌块墙上施工装饰层，同样有难度，需要做界面处理。国内外许多科技人员根据加气混凝土砌块材料特性，研究了许多改善加气混凝土砌块墙体界面的方法和配套材料，也取得了一定的进展。封海波等人[2]，结合实际工程研制出一种加气混凝土专用界面处理剂，改善了加气混凝土墙体抹灰层空鼓、开裂、渗漏等问题。衣丽娇等人[3]，结合水泥砂浆和石膏抹灰施工，研究了单组分界面剂对抹灰粘结性影响。杨洪涛等人[4]研究了单组分瓷砖背胶对瓷砖粘结的影响。目前对混凝土和砌块墙面贴砖基层界面剂和瓷砖界面剂处理的研究较少。

本研究基于不同乳液类型的单组分界面剂在基面和工程贴砖应用，测试了不同环境下单组分界面剂处理基面和瓷砖后体系的粘结强度数据，对比分析了单组分界面剂乳液类型、乳液的玻璃化转变温度（Tg）对粘结系统粘结强度影响。

1 试验部分

1.1 试验材料与仪器

试验所用主要材料：

工程用4种单组分界面剂，2大类型：纯丙乳液、苯丙乳液。

工程用瓷砖胶产品，符合GBT25181-2010《预拌砂浆》I（室内）型标准；

实验用瓷砖、混凝土板、标准水泥基块：上海增司工贸有限公司生产，均符合JC/T 547-2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》标准要求。

试验所用主要仪器：

市售齿形刮刀；

市售普通毛刷；

分析天平；

HBY-40A型水泥混凝土恒温恒湿标准养护箱：无锡建仪仪器机械有限公司生产；

LBY-V1拉拔试验机：北京天誉科技有限公司生产；

Thermo傅里叶红外光谱仪Nicolet IS5：赛默飞世尔科技生产；

差示扫描量热仪（DSC1）：精艺兴业科技有限公司生产。

1.2 试验方法与检测

实验所用原材料均在测试环境下放置24h。标准试块和混凝土板在实验室按成型标准要求处理。试验所用4种品界面剂产品分别编号为1#、2#、3#和4#。基面应用测试部分，依据JC/T 468-2015《墙体用界面处理剂》对界面剂进行粘结强度成型和测试。贴砖处理编号参照对应界面剂分别编号为1-1#、2-2#、3-3#和4-4#，无处理的贴砖编号0-0#。贴砖应用测试部分，依据JC/T 547-2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》对界面剂贴砖系统拉伸粘结强度进行测试。

2 结果与讨论

试验所用4种品界面剂1#、2#、3#和4#的乳液组成、固含、Tg分析数据列于表1中；对应的基面应用测试数据和贴砖应用测试数据分别列于表2、表3。

表1 界面剂分析数据

表2 界面剂基面应用拉伸粘结强度

表3 界面剂贴砖系统应用拉伸粘结强度

2.1 界面剂在基面应用体系分析

依据表2数据作图1，从图1、表1、表2可知，在标准养护条件下，拉伸粘结强度整体表现：样品2＞样品4＞样品1＞样品3。

图1 不同养护条件下界面剂基面处理数据对比图

分析样品1和样品2：样品1和样品2的乳液体系均为纯丙乳液体系，样品2的Tg温度16.5℃远大于样品1的Tg温度-44.6℃，但样品2固含量29.9%低于样品1的固含量54%，样品2的粘结强度值2.02MPa远大于样品1的0.52MPa。分析样品3和样品4：2个样品均为苯丙体系，样品4的Tg温度11.1℃大于样品3的Tg温度-10.5℃，而固含量是样品4小于样品3。以上数据表明：一定范围类，同种乳液体系的界面剂，相对于提高乳液固含，提高乳液Tg对界面剂拉伸粘结强度提升作用更大。

样品2和样品4的乳液分别为纯丙乳液和苯丙乳液，Tg温度在0轴之上，样品2有更高的Tg温度16.5℃和更高的固含量29.9%，样品2的拉伸粘结强度全面好于样品4，表明提升界面剂乳液Tg温度和提升固含量对界面剂的拉伸粘结强度都有正向影响。

进一步分析样品1和样品3，2个样品的Tg温度均在0轴之下，但是样品1具有相对更低的Tg温度-44.6℃，更高的固含量54.0%。样品1的拉伸粘结数据好于样品3，但是数据值远低于样品2和样品4，表明一定范围内提升乳液固含量，有助于提高界面剂基面拉伸粘结强度，但只能有限地增加。可能原因：固含量的增加只是在量上面增加了作用面，没有改变界面剂属性，而改变玻璃化转变温度Tg，直接改变了界面剂属性，高Tg的乳液相对内聚强度更高，因而可以大幅度提升界面剂拉伸粘结强度。

观察图1还可看到，4个样品在浸水环境下，拉伸粘结强度值都是最低，样品2降低幅度最大，表明浸水环境直接降低界面剂的作用效果，尤其是高Tg的纯丙体系负作用更加明显，这可能与纯丙体系相较苯丙体系含较多亲水基团有关[5]。

2.2 界面剂在贴砖应用体系分析

依据表3测试数据作图2，从图2、表1、表3可知，在标准养护条件下，拉伸粘结强度整体表现：样品1-1＞样品0-0＞样品2-2＞样品3-3和样品4-4，其中样品0-0为空白处理参照样。

图2 不同养护条件下的界面剂贴砖处理数据对比图

样品2-2拉伸粘结强度较样品0-0提高了0.19MPa，提升幅度12%；其他3个样品拉伸粘结强度均降低了，样品1-1降低0.86MPa最大，降幅55.8%。以上数据表明，样品2的界面剂有助于提高瓷砖拉伸粘结强度，而样品1、样品3、样品4界面剂处理，对贴砖系统拉伸强度有降低作用。可能的原因：界面剂样品1、3的乳液Tg温度在零轴之下，该乳液本身的内聚强度低而弹性好，涂抹在瓷砖背面用于贴砖，反而在瓷砖和瓷砖胶间形成了弱的界面层，从而降低了贴砖系统的拉伸粘结强度；样品4的乳液Tg温度在零轴之上高于其他2个样品，但是，界面剂的乳液固含量是最低的，涂于瓷砖背，干燥后，有效粘结成分最少，同样形成弱化的界面层，从而降低了拉伸粘结强度。

观察图2可清楚看到，在浸水养护条件下，所有样品的拉伸粘结强度值都是最低的，样品1-1数据值最低，为0.43MPa，其次为样品3-3的0.63MPa，但是样品1-1和3-3的降低幅度不是最大的，降幅最大的是样品2-2，由标准环境的1.73MPa降低到1.11MPa，降低了0.62MPa，降幅达35.8%。以上数据表明，浸水对单组分乳液界面剂处理瓷砖贴砖系统粘结强度有破坏性作用。相对而言，浸水对纯丙体系的界面剂贴砖粘结破坏作用更甚于苯丙体系，可能原因：纯丙体系的乳液中有更多的亲水基团，在浸水过程，出现浸水溶胀，造成界面弱化，从而破坏贴砖系统粘结[5]。

观察图2还可清楚看到，在热养护条件下，所有界面剂处理样品的拉伸粘结强度值都有不同程度的提升，样品1-1数据值提升最大，为0.28MPa，提升幅度达41%，表明相对的高温环境（70±2℃）下提升了单组分乳液界面剂处理瓷砖贴砖系统的拉伸粘结强度，尤其是相对低Tg的乳液界面剂，提升效果更明显。可能原因：低Tg的乳液界面剂在相对高温环境下，更容易形成交联结构提升聚合物内聚强度和剥离粘结强度[6]，从而使本来弱化的界面层，转而实现界面强化。

3 结论

⑴试验研究了不同乳液体系的单组分界面剂在基面和贴砖系统的应用，结果表明，相同乳液体系界面剂，提高乳液Tg温度或者是提高固含量均可有限提高基面和贴砖系统拉伸粘结强度，但是提高乳液Tg的本质效果更好于提高固含量。

⑵试验研究发现，浸水会同时降低界面剂的基面应用和贴砖应用的粘结强度，相比苯丙乳液体系，浸水对纯丙乳液体系的界面剂弱化影响更大；此外，浸水对高Tg类型的界面剂强度弱化更甚于低Tg类型的的界面剂。

⑶界面剂在贴砖系统中应用与基面应用有差别，界面剂在贴砖系统中因难以渗透到砖内部，从而在瓷砖面和瓷砖胶之间形成一种界面粘结层，这种界面层有可能强化界面，也有可能弱化界面，因而界面剂的有效粘结成分和内聚强度要求高于基面应用要求。实践生产应用中，同种乳液体系的界面剂，建议选择具有相对高Tg和高固含量的界面剂。