作為聚合物粘結(jié)劑的VINNAPAS可再分散乳膠粉在干溷砂漿中的作用

1、作為聚合物粘結(jié)劑的vinnapas®可再分散乳膠粉在干混砂漿中的作用張杰，瓦克上海技術(shù)中心徐江-南京摘要：文章通過可再分散乳膠粉在瓷磚粘結(jié)劑與外保溫體系砂漿2種代表性的干混砂漿產(chǎn)品中的作用，闡明了瓦克化學(xué)發(fā)明的vinnapas® 可再分散乳膠粉與礦物基粘結(jié)劑完美結(jié)合應(yīng)用于現(xiàn)代干混砂漿，可以提高砂漿粘結(jié)力，內(nèi)聚力，柔韌性，憎水性等，保證砂漿滿足現(xiàn)代建筑發(fā)展對高質(zhì)量砂漿的性能要求與砂漿的長期耐久性。關(guān)鍵詞：干混砂漿，瓦克，可再分散乳膠粉，vinnapas®，聚合物，粘結(jié)力1) 介紹在近代建筑工業(yè)中，預(yù)包裝的干混砂漿在發(fā)達(dá)國家以及部分發(fā)展中國家

2、已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。例如，粘貼瓷磚的粘結(jié)劑，安裝外墻外保溫體系的粘結(jié)與防護砂漿，瓷磚填縫砂漿，礦物基裝飾砂漿，薄層膩子，自流平地坪，防水砂漿，修補砂漿，接縫砂漿，界面砂漿，薄層砌筑砂漿等。由于現(xiàn)代建筑材料的多樣性，這就要求這些砂漿需要滿足各種技術(shù)性能要求，例如，滿足與各種基材的粘接，高可變形性（柔性），出色的耐久性包括滿足世界各種不同氣候條件下均能持久發(fā)揮作用。如此出色性能與耐久性的砂漿可以通過將礦物粘結(jié)劑（如，波特蘭水泥）與干粉狀的聚合物樹脂形態(tài)的有機粘結(jié)劑即可再分散乳膠粉結(jié)合在一起來實現(xiàn)。未改性的水泥基的砂漿也有出色的物理性能，如高硬度，出色的長期耐水性，出色的耐久性。但即便是加入施工保水性的

3、材料（如纖維素醚）改性的砂漿，也與很多常用的基材（如光滑混凝土，聚苯乙烯板，木材，據(jù)瓷磚，金屬等非吸水層）的粘結(jié)力很低。同時砂漿仍然很脆，大多數(shù)時候工程要求砂漿具有適當(dāng)?shù)娜嵝耘c可變形性。此時，加入柔性的聚合物樹脂進行改性則是必須的。在干混砂漿中，雙粘結(jié)劑，即無機礦物粘結(jié)劑與柔性聚合物樹脂粘結(jié)劑，構(gòu)成理想的體系。這兩種粘結(jié)劑（無機與有機）的結(jié)合產(chǎn)生出相輔相成的性能并構(gòu)成了干混砂漿的特性，這是使用單獨一種粘結(jié)材料所不能所不能達(dá)到的。作為膠粘劑用的可再分散乳膠粉是同過將特殊的乳（分散）液（大多數(shù)為醋酸乙烯酯/乙烯類共聚乳液）經(jīng)過噴霧干燥過程制造的。之所以稱之為“可再分散乳膠粉”是因為，這種膠粉再遇到

4、水后又會成為在典型特征與聚合物粘結(jié)作用方面與原（分散）乳液一樣的（分散）乳液。隨著水分的不斷減少聚合物膠粒逐漸結(jié)合形成聚合物薄膜。作為有機粘結(jié)劑的聚合物薄膜將填料顆粒粘接在一起，構(gòu)成砂漿的增強網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提供砂漿與基材界面之間的出色粘結(jié)。 張杰，男，1971年2月，助理工程師，現(xiàn)任瓦克聚合物材料（上海）有限公司 亞太技術(shù)服務(wù)總監(jiān)，具有7年從事建筑干混砂漿行業(yè)的經(jīng)驗。瓦克聚合物材料（上海）有限公司 地址：上海張江高科技園區(qū)郭守敬路351號，明泰樓甲單元，郵編 201203，電話：02150801122113，傳真：02150801718在一個典型的現(xiàn)代化干混砂漿工廠里，可再分散乳膠粉被精確的自動添

5、加，并與水泥、填料以及其它添加劑一起均勻混合生產(chǎn)具有不同性能的干混砂漿。由此，各種組成，包括聚合物的摻量以及由此帶來的改性砂漿的性能才能有保證。這對于任何雙包裝體系，即需要現(xiàn)場將液體（或膏體）與粉料（或水泥）混合則不能做到如此保證，這主要是由于無法獲得穩(wěn)定的原材料（針對現(xiàn)場混水泥砂）以及現(xiàn)場混料的失誤可能性大。相對于雙包裝體系，聚合物改性的干混砂漿的優(yōu)勢是明顯的：干混砂漿使用更安全，更便于質(zhì)量控制，以及能夠更高效率的開發(fā)所有的砂漿應(yīng)用。可再分散乳膠粉作為聚合物粘結(jié)劑在改性水泥基砂漿中的所扮演的角色，可以用兩種具有代表性的干混砂漿：瓷磚粘結(jié)劑與外墻外保溫體系安裝用砂漿于以下各節(jié)詳細(xì)闡述。2) 瓷

6、磚粘結(jié)劑聚合物改性水泥砂漿的最主要的應(yīng)用之一就是用薄層施工法安裝瓷磚的瓷磚粘結(jié)劑。具體過程為，將預(yù)包裝的干混粘結(jié)劑在現(xiàn)場與水混合，用帶有矩形齒的刮刀將拌好的粘結(jié)劑涂抹在墻面與地面，在其未干之前將瓷磚粘貼在梳條上。對這種粘結(jié)劑的基本的要求為：良好施工性，長開放時間（膠從涂抹到干之間的時間），良好的抗滑移性，足夠的變形能力與在各種可能氣候條件下的耐久性。測試條件按照例如iso 13007 或歐洲標(biāo)準(zhǔn)en 12004 (圖 表1) 。以下結(jié)果表示如果不加入結(jié)合物粘結(jié)劑（vinnapas可再分散乳膠粉）將不會達(dá)到最低要求的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是耐熱儲存條件。按照這些國際標(biāo)準(zhǔn)，瓷磚粘結(jié)劑與石質(zhì)磚的粘結(jié)力必須在所用

7、高于0,5mpa (附加要求全部大于 1,0 mpa) (圖表2).（圖表1）（圖表2）在較苛刻的熱養(yǎng)護試驗中，模擬了由于溫差以及瓷磚和基層的熱膨脹系數(shù)不同帶來的應(yīng)力發(fā)展情況。由于分布在砂漿體系的膠粉聚合物提供的變形能力補償了這種內(nèi)部應(yīng)力，從而避免了粘結(jié)失敗以及固定于粘結(jié)劑的瓷磚的損壞。 非常多孔的瓷磚 (如粘土磚, 吸水率約15 30%)，從理論上講可以粘結(jié)到有空隙的基面上，這是因為僅含有礦物粘結(jié)劑水泥的砂漿可以在瓷磚與基材的空隙中產(chǎn)生機械嵌固作用。（圖1左圖）一旦采用幾乎無孔的瓷磚(例如石質(zhì)磚，小于< 0,01%吸水性的?；u)，聚合物將起到關(guān)鍵的作用，保證對這種近乎玻璃的材料有良好

8、的粘結(jié)。僅含有礦物粘結(jié)劑水泥的砂漿無法對此類材料進行粘結(jié)。也就是說，幾乎全部的粘結(jié)來自聚合物，正如（圖1右圖）的顯微照片所看到的那樣。這種粘結(jié)機理也適用于其他無孔基面（如光滑混凝土，舊瓷磚面，金屬）。（圖1）（圖表3）從歐洲標(biāo)準(zhǔn) 測試瓷磚粘結(jié)劑橫向變形性的en 12002 試驗中可以清楚的表明，砂漿經(jīng)聚合物改性不但可以顯著提高粘結(jié)力（拉伸粘結(jié)強度），同時賦予砂漿明顯的變形能力（柔性），并隨聚合物摻量增加而提高。基于vac/e(醋酸乙烯酯/乙烯)的低玻璃化溫度（tg）的專門聚合物膠粉改性的砂漿即使在低溫下也可提供較高變形性。(圖表3).與國際性標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護條件相比，對水泥基瓷磚粘結(jié)劑在更為實際與苛

9、刻的試驗條件下，聚合物膠粉對粘結(jié)劑的耐久性與可靠性發(fā)揮的作用就更為突出。在（圖表4）中，表明了水泥基瓷磚粘結(jié)劑的拉伸粘結(jié)強度。隨著聚合物膠粉的增加，拉伸粘結(jié)強度無論在高溫或低溫均有提高，相比而言，無聚合物的砂漿則不同或大幅降低。 （圖表4）（圖表5）通過對不同聚合物在苛刻的熱溫循環(huán)條件 ( -20°c 至 +70°c) 下表現(xiàn)的比較，清楚的表明醋酸乙烯酯/乙烯共聚基聚合物為最佳的整體機械性能。(見圖表5). 3) 外墻外保溫與面層體系外墻外保溫與面層體系(eifs)在全球領(lǐng)域均有應(yīng)用，其安裝于建筑外墻面主要起到節(jié)省建筑加熱與制冷達(dá)4070的能耗。 聚合物膠粉改性的干混砂漿用

10、于將(聚苯乙烯板)粘結(jié)到墻面（粘結(jié)砂漿）。同時為保護聚苯乙烯板，以及防止在氣候條件下的老化，一層約3mm的以耐堿的玻纖網(wǎng)增強的聚合物膠粉改性防護砂漿覆蓋在聚苯乙烯板的面層。最后覆以面層（例如，23mm的聚合物膠粉改性裝飾砂漿），作為裝飾與防護面層。(圖表6). （圖表6）（圖表7）在外墻外保溫與面層體系(eifs)，或稱為外墻外保溫復(fù)合體系(etics)中，粘結(jié)砂漿必須對聚苯乙烯板以及各種基材提供良好的粘結(jié)，聚合物在其中起到不可或缺的作用。對防護砂漿以及水泥基裝飾砂漿而言，聚合物膠粉甚至在苛刻的氣候條件下更是提供了良好粘結(jié)性 、抗沖擊性、低吸水率與高柔韌性。典型的測試方法見（圖表7）。 聚合物

11、薄膜在礦物基砂漿與有機聚苯板之間提供良好粘結(jié)的橋式顯微機構(gòu)的掃描電子顯微鏡照片(sem)見（圖2）（圖表8）表明了外保溫體系的聚合物改性砂漿的粘結(jié)力與抗沖擊性隨聚合物種類與摻量的變化表。如果粘結(jié)試驗100破壞在聚苯板（eps）上，則表明有足夠的粘結(jié)（粘結(jié)力>聚苯板的強度）。這只有在加入一定量的聚合物膠粉粘結(jié)劑，以及適合的類型即醋酸乙烯酯/乙烯共聚物才能夠?qū)崿F(xiàn)。 （圖2）（圖表8）為保證外墻外保溫體系的砂漿改性砂漿中的聚合物具有耐久性以及長期發(fā)揮其有機粘結(jié)劑角色，在更加苛刻與接近實際的條件下，進行了幾組附加的試驗。通常標(biāo)準(zhǔn)中的養(yǎng)護條件不能很好的反映砂漿及建筑所處的實際情況，這種苛刻試驗條件

12、下的測試對材料與聚合物的性能更有可比性。 從（圖表9）與（圖表10）的數(shù)據(jù)可以清楚的表明，含有足夠摻量低玻璃化(tg)溫度的醋酸乙烯酯/乙烯共聚物（vac/e）的可再分散乳膠粉在苛刻的測試條件（如在熱濕循環(huán)后在低溫下測試）體現(xiàn)出最佳的粘結(jié)力與抗沖擊性。 （圖表9）（圖表10）在保溫體系外層的礦物基裝飾砂漿(礦物或水泥基裝飾砂漿) 必須提供與防護砂漿的良好粘結(jié)力與低吸水性才能滿足其作為裝飾防護面層的角色。隨著聚合物的增加，不但提高了干混砂漿面飾層的粘結(jié)力，同時對其他方面的性能均有正面的促進作用。特殊型號的可再分散乳膠粉可以提高強憎水性能（如聚合物基：月桂酸乙烯酯/乙烯/氯乙烯vl/e/vc），可

13、使砂漿具有極低的吸水率，同時持久的保持憎水效果。見(圖表 11). （圖表11）4) 總結(jié)以水泥作為礦物粘結(jié)劑，vinnapas® 可再分散乳膠粉作為聚合物粘結(jié)劑的相互結(jié)合可以生產(chǎn)出符合性能設(shè)計要求的高質(zhì)量的預(yù)包裝干混砂漿。 通過選擇合適的膠粉類型，適當(dāng)?shù)膿搅颗c正確的配方，經(jīng)vinnapas® 可再分散乳膠粉改性的干混砂漿不但可滿足各種國際上的標(biāo)準(zhǔn)，更重要的是使得砂漿適用與各種氣候條件的建筑需要。 vinnapas® 乳膠粉經(jīng)過長達(dá)45 的歷史，在全球各種極端氣候條件下仍然發(fā)揮作用，證明了其可靠性與耐久性。 從以上瓷磚粘結(jié)劑與外墻外保溫體系砂漿的的測試結(jié)果，清晰的

14、演示了醋酸乙烯酯/乙烯共聚膠粉在各種苛刻試驗條件下均保持最佳的表現(xiàn)。5) 說明vinnapas® 是瓦克專有化學(xué)品（wacker specialties）的熱塑性聚合物粘結(jié)劑的商標(biāo)。在建筑領(lǐng)域，vinnapas® 與礦物基粘結(jié)劑（如水泥）相結(jié)合使用有超過45年的成功歷史。 其用于干混砂漿聚合物改性的典型應(yīng)用包括: - 瓷磚粘結(jié)劑及建筑粘結(jié)劑, - 瓷磚勾縫劑及其他填縫劑, - 特殊功能薄層砌筑砂漿- 外墻外保溫體系粘結(jié)與抗裂砂漿, - 自流平與地坪類砂漿, - 混凝土修補砂漿與復(fù)原體系, - 各種批蕩、抹灰與裝飾砂漿, - 石灰-水泥基粉末涂料與無水泥基粉末涂料, - 防水

15、密封漿料, - 灌漿料, - 膩子及其他抹平材料. vinnapas® 可再分散乳膠粉是由特殊水性乳（分散）液經(jīng)噴霧干燥制造的聚合物粘結(jié)材料。這種可再分散乳膠粉是由瓦克化學(xué)（wacker chemie）在1953年發(fā)明并投入應(yīng)用。一直以來，瓦克專有化學(xué)品（wacker specialties）是世界上最大的可再分散乳膠粉的生產(chǎn)商。經(jīng)vinnapas® 改性的干混砂漿將提高或賦予如下性能：- 與所有基面的粘結(jié)力,- 砂漿的柔性及可變形性,- 抗彎折強度 - 耐磨性,- 韌性,- 內(nèi)聚力 - 密度(抗?jié)B性).- 抗沖擊力- 增水性- 耐腐蝕性- 流平性尤其是vinnapas® 可再分散乳膠粉將出色的增水性引入聚合物中使砂漿獲得撥水性。以上論述中測試所使用的可再分散乳膠粉如下:vac/e, tg 18°c: vinnapas® re 5010nvac/e, tg 12°c: vinnapas® re 5028 nvac/e, tg -8°c: vinnapas® re 5044 nvc/e/vl, tg 0°c: vinnapas® ri 55