不同粘度纤维素醚及其掺量对腻子性能的影响

盖广清，王文潜

吉林建筑大学 材料科学与工程学院,长春 130118

0 引言

随着社会发展,人们越来越渴求居住于良好的室内环境中.在装饰装修过程中,大面积墙面需要腻子刮涂找平,填充空穴,腻子是非常重要的配套装修材料[1].基层腻子处理不好会造成涂料涂层开裂、脱落等问题,利用工业废料以及具有净化空气性能的多孔矿物研究新型建筑环保腻子已成为人们的热点话题[2].羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl methyl cellulose,英文缩写为HPMC)是一种水溶性的高分子材料[3],作为建筑腻子最常用的外加剂,具有良好的保水性能,延长工作时间,改善施工性能,工作效率提高.本文根据前期实验研究,制备了一种以硅藻土为主要功能填料的内墙环保腻子,系统地研究了不同粘度HPMC及掺量对腻子耐水性、粘结强度、初期干燥抗裂性、打磨性、施工性和表干时间的影响.

1 实验部分

1.1 试验原材料及仪器

1.1.1 原材料

试验所用4 W-HPMC,10 W-HPMC,20 W-HPMC的纤维素醚和聚乙烯醇胶粉由石家庄凯特精细化工公司提供,其中4 W-HPMC,10 W-HPMC,20 W-HPMC纤维素醚的物理化学性质如表1所示;硅藻土由吉林硅藻土公司提供;重钙和滑石粉由沈阳顺丰实业集团制提供;32.5 R白色硅酸盐水泥由亚泰水泥公司提供.

表1 不同粘度纤维素醚的物理化学性质Table 1 Physical and chemical properties of cellulose ethers with different viscosities

1.1.2 试验仪器

水泥流动度测定仪NLD-3;初期干燥抗开裂试验仪BGD 597;智能粘结强度检测仪HC-6000 C;搅拌磨砂分散多用机BGD 750.

1.2 实验方法

试验基础配方按表2取值,即水泥、重钙、硅藻土、滑石粉及聚乙烯醇掺量分别为腻子粉料总质量的40 %,20 %,30 %,6 %和4 %. 3种不同粘度的HPMC掺量分别为 1 ‰,2 ‰,3 ‰,4 ‰和5 ‰.为便于比较,腻子单道施工厚度控制在2 mm,扩展度控制在170 mm ～ 180 mm.检测指标为初期干燥抗裂性、粘结强度、耐水性、打磨性、施工性和表干时间.

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

腻子基本性能测试按《建筑室内用腻子》(JG/T 298-2010)[4]进行.

2 试验结果与讨论

2.1 不同粘度HPMC及掺量对腻子粘结强度的影响

按照以上试验方法制备腻子,不同粘度HPMC及其掺量对腻子粘结强度的影响测试结果见表3,粘结强度曲线见图1.

由表 3 和图 1 可见,腻子粘结强度随HPMC掺量的增加呈先升高后降低的变化趋势,其中10 W-HPMC对腻子的粘结强度影响最大,由掺量1 ‰ 时的0.39 MPa提高到掺量为3 ‰ 时0.48 MPa.这是因为当HPMC分散到水中时,在水中纤维素醚迅速溶胀,并与胶粉融合在一起,相互交错,水泥水化产物被这种聚合物膜包围,形成复合基质相,使腻子粘结强度加大,但当HPMC掺量过大或粘度过高过低时,HPMC与水泥颗粒之间形成的聚合物膜具有封闭效应,从而使腻子粘结强度降低[5].

表3 HPMC对腻子粘结强度的影响Table 3 Effect of HPMC on the bond strength of putty

图1 HPMC对腻子粘结强度的影响Fig.1 Effect of HPMC on the bond strength of putty

图2 HPMC对腻子表干时间的影响Fig.2 Effect of HPMC on surface drying time of putty

2.2 不同粘度HPMC及掺量对腻子表干时间的影响

不同粘度HPMC及掺量对腻子表干时间的影响测试结果见表4,表干时间曲线见图2.

表4 HPMC对腻子表干时间的影响Table 4 Effect of HPMC on surface drying time of putty

由表4和图2可见,HPMC粘度越大、掺量越大,腻子表干时间越长,根据标准《建筑室内用腻子》(JG/T 298-2010)[4],内墙腻子表干时间不得超过120 min,其中10 W-HPMC掺量超过4 ‰，20 W-HPMC掺量超过3 ‰ 时,腻子表干时间超出规范要求.这是由于HPMC具有良好的保水作用,在腻子中掺入HPMC,水分子和HPMC分子结构上的亲水基团相互结合,可以引入微小气泡,这些气泡具有“滚轴”作用,有利于腻子批刮,腻子硬化后,一些气泡仍然存在,形成独立的孔隙,防止了水分过快蒸发,使腻子表干时间延长.并且在腻子中掺入HPMC时,水泥中的氢氧化钙和C-S-H凝胶等水化产物与HPMC分子吸附,增加了孔溶液黏度,降低了离子在孔溶液中的活动,进一步延缓了水泥水化的进程[6].

2.3 不同粘度HPMC及掺量对腻子其他性能的影响

不同粘度HPMC及掺量对腻子其他性能的影响测试结果见表5～表7.

表5 4 W-HPMC对腻子性能的影响Table 5 Effect of 4 W-HPMC cellulose ether on performance of putty

表6 10 W-HPMC对腻子性能的影响Table 6 Effect of 10 W-HPMC cellulose ether on performance of putty

表7 20 W-HPMC对腻子性能的影响Table 7 Effect of 20 W-HPMC cellulose ether on performance of putty

由表5 ～ 表7中可以看出,掺入不同粘度的HPMC使腻子初期干燥抗裂性、耐水性和打磨性均无异常,但随着HPMC掺量的增大,施工性能变差.由于HPMC具有增稠作用,掺量过多使腻子稠度增大,造成腻子批刮困难,施工性能变差.

3 结论

(1) 腻子的粘结强度随HPMC掺量的增加呈先提高后下降的趋势,其中10 W-HPMC掺量为3 ‰ 时对腻子的粘结强度影响最大.

(2) HPMC粘度越大、掺量越多,腻子表干时间越长,10 W-HPMC掺量超过4 ‰，20 W-HPMC掺量超过3 ‰ 时,腻子表干时间过长不符合标准要求.

(3) 掺入不同粘度的HPMC使腻子初期干燥抗裂性、耐水性和打磨性均无异常,但随着其掺量的增大,施工性能变差.综合考虑,掺入3 ‰ 10 W-HPMC的腻子性能最佳.