有機(jī)硅憎水劑在保溫砂漿中的應(yīng)用研究

1、全國(guó)中文核心期刊有機(jī)硅憎水劑在保溫砂漿中的應(yīng)用研究朱海霞，張琳，孫順杰，吳兆毅（汕頭經(jīng)濟(jì)特區(qū)龍湖科技有限公司北京技術(shù)中心，北京100076）選用德國(guó)Wacker 公司有機(jī)硅憎水劑SILRES BS 1042作為改性劑，對(duì)膨脹珍珠巖進(jìn)行憎水處理后作為保溫砂漿的骨摘要：軟化系數(shù)、線性收縮率、抗壓及抗折強(qiáng)度等的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用經(jīng)過(guò)有料，對(duì)比了處理前后的膨脹珍珠巖對(duì)保溫砂漿吸水率、機(jī)硅憎水劑處理的膨脹珍珠巖保溫砂漿制品性能理想。保溫砂漿；有機(jī)硅憎水劑；膨脹珍珠巖關(guān)鍵詞：中圖分類號(hào)：TU57+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1001-702X （2009）07-0015-03Application

2、of silicone hydrophober in thermal mortarZHU Haixia ，ZHANG Lin ，SUN Shunjie ，WU Zhaoyi（Shantou SEZ Longhu Sci. Tech. Company Limited Beijing Technical Center ，Beijing 100076，China ）0前言冰凍而導(dǎo)致破壞。因此，目前膨脹珍珠巖抹灰料還只能用于墻體內(nèi)保溫，而不能用于外墻外保溫2。為了使膨脹珍珠巖保溫砂漿達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，必須對(duì)這種材料進(jìn)行改性，使其具備防水功能，將吸水率降低到外保溫材料允許的范圍內(nèi)。本試驗(yàn)選用德國(guó)Wack

3、er 公司SILRES BS 1042有機(jī)硅憎水劑對(duì)膨脹珍珠巖進(jìn)行處理，與空白膨脹珍珠巖保溫砂漿對(duì)比其在吸水率、軟化系數(shù)、線性收縮率、抗壓及抗折強(qiáng)度等方面的性能差異。膨脹珍珠巖具有輕質(zhì)、絕熱、吸聲、無(wú)毒、無(wú)味、不燃燒、不發(fā)霉且能吸收放射性等特點(diǎn)1，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的保溫材料。我國(guó)目前年生產(chǎn)能力約1000萬(wàn)m 3，主要用于輕質(zhì)保溫制品和抹灰料。但是，膨脹珍珠巖的吸水率極高，可高達(dá)自重的300%，吸水后導(dǎo)熱系數(shù)迅速增大，保溫效果急劇下降，還會(huì)因收稿日期：2009-02-09作者簡(jiǎn)介：朱海霞，女，1981年生，河北張家口人，碩士，工程師。1有機(jī)硅憎水劑作用機(jī)理硅氧烷類憎水劑中活性成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為多個(gè)有

4、機(jī)硅單元，通常為36個(gè)，具有可流動(dòng)性，為透明的液體。能溶解在 個(gè)最佳添加量。當(dāng)納米SiO 2的添加量達(dá)到10%時(shí)，雖然密封粉體制備的聚氨酯密封膠的性能也在一定程度上有所提高。膠的拉伸強(qiáng)度、邵A 硬度仍有所增加，但其斷裂伸長(zhǎng)率反而下降，這是由于隨著納米SiO 2添加量的增大，納米SiO 2與PUS 的纏繞增加，交聯(lián)度增大，同時(shí)分散性降低，界面作用力下降，從而導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低。另外，密封膠的黏度增大，擠出性降低，外觀性能變差，影響密封膠的施工性能。參考文獻(xiàn)：1歐玉春. 剛性粒子填充聚合物的增強(qiáng)增韌與界面相結(jié)構(gòu)J.高分1998，14（2）：12-16. 子材料科學(xué)與工程，2張以河，付紹云，李國(guó)耀

5、，等. 聚合物基納米復(fù)合材料的增強(qiáng)增韌機(jī)理J.高技術(shù)通訊，2004（5）：99-105. 3王斌. 高分子對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子的表面改性研究D.北京：清華大學(xué)，2005. 4高濂，孫靜，劉陽(yáng)橋. 納米粉體的分散及表面改性M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：172-180. 5Robert L ，Katherine M ，Ezio R ，et al .Modification of kaolinite by 1992，28：19-26. surface polymerizationJ.PolymerInternational ，6Yanagisawa ，Kenichi.Manufacture of t

6、hermoplastic resins stabi -lized on inorganic filler powder and composite materials there-316. foreJ.JapanKa Kai Tokkyo Koha.JP 09151，4結(jié)論（1）紅外光譜分析表明，納米SiO 2表面成功接枝上TDI和PPG ，TDI 縮合PPG 接枝改性納米SiO 2是改善納米SiO 2粒子分散性的有效方法。（2）原位聚合法制備納米SiO 2/聚氨酯密封膠，納米SiO 2的添加量在5%左右時(shí)綜合性能最佳，密封膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和邵A 硬度比未添加納米SiO 2的密封膠分別

7、提高73%、41%和72%左右，同時(shí)達(dá)到增強(qiáng)和增韌的效果。改性后納米SiO 2蕢·15·N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S朱海霞，等：有機(jī)硅憎水劑在保溫砂漿中的應(yīng)用研究大多數(shù)溶劑中，能快速形成硅樹(shù)脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。CH 3EtOSi OEtOCH 3Si OEtOCH 3Si OEtOEtMELMENT F 10，德國(guó)巴斯夫；減水劑：有機(jī)硅憎水劑：SILRES BS 1042，德國(guó)Wacker ；粉末憎水劑：SILRES BS 69051VP 、SILRES BS Powder A ，德國(guó)Wacker 。2.2試驗(yàn)

8、方法（1）膨脹珍珠巖憎水處理：首先將BS 1042按照0.2%的比例，用水稀釋成均勻溶液；稱取適量的膨脹珍珠巖樣品，并用2倍質(zhì)量的BS 1042稀釋液噴灑，同時(shí)均勻拌合膨脹珍珠巖，盡可能保證膨脹珍珠巖對(duì)溶液均勻吸收。待膨脹珍珠巖將溶液完全吸收后，放入帶通風(fēng)設(shè)備的干燥箱中，在105溫度下烘干到恒重，取出膨脹珍珠巖在室溫下自然冷卻到室溫3。（2）吸水率：參照GB/T5486.32001無(wú)機(jī)硬質(zhì)絕熱制品試驗(yàn)方法，測(cè)試有機(jī)硅憎水劑處理后的珍珠巖對(duì)保溫砂漿吸水率的影響。（3）軟化系數(shù)：參照GB/T204732006建筑保溫砂漿，測(cè)試有機(jī)硅憎水劑處理后的膨脹珍珠巖對(duì)保溫砂漿軟化系數(shù)的影響。（4）線性收縮率

9、：參照膨脹玻化微球輕質(zhì)砂漿（征求意見(jiàn)稿），測(cè)試有機(jī)硅憎水劑處理后的膨脹珍珠巖對(duì)保溫砂漿線性收縮率的影響。（5）抗壓、抗折強(qiáng)度：參照GB/T176711999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO 法），測(cè)試有機(jī)硅憎水劑處理后的膨脹珍珠巖對(duì)保溫砂漿抗壓、抗折強(qiáng)度的影響。圖1典型硅樹(shù)脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意由于活性成分不揮發(fā)，就克服了直接用硅烷所帶來(lái)的易揮發(fā)、易造成環(huán)境污染及成分的損失等問(wèn)題，而且，硅氧烷也具有良好的滲透性。尤其是當(dāng)烷基為長(zhǎng)鏈烷基時(shí)，形成的硅樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)具有很好的耐堿性能，可以長(zhǎng)時(shí)間地發(fā)揮防水功能。由于有機(jī)硅化合物與無(wú)機(jī)硅酸鹽之間有較強(qiáng)的化學(xué)親合力，能有效地改變硅酸鹽材料的表面特性。因此，采用有機(jī)硅類憎水

10、劑可以對(duì)膨脹珍珠巖進(jìn)行憎水處理。有機(jī)硅中帶有反應(yīng)活性的硅氧烷通過(guò)特定條件能相互作用形成氫鍵，而且還能與膨脹珍珠巖中的羥基起化學(xué)反應(yīng)，形成末端帶有Si R 基的硅烷鏈，如圖2、圖3所示。CH 3SiO H OCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3SiO H OSiO H OSiO H OSi圖2CH 3CH 3Si OOO CH 3CH 3Si氫鍵結(jié)合CH 3SiOOOOCH 3CH 3CH 3Si3試驗(yàn)結(jié)果及討論本試驗(yàn)采用的配方見(jiàn)表1。表1組分空白P ·O42.5水泥/%粉煤灰/%PMC-50US/%減水劑F10/%BS Powder A BS 69

11、051VP保溫砂漿性能對(duì)比試驗(yàn)用配方1#2#3#圖3化學(xué)鍵結(jié)合上述作用生成牢固的疏水性網(wǎng)狀硅氧烷分子膜，表面張力很低，能均勻地分布在多孔的膨脹珍珠巖微孔壁上，而不封閉其毛細(xì)管道，不影響干燥過(guò)程中內(nèi)部水分的排出。干燥后再遇水，水在毛細(xì)管壁上的接觸角為100°130°，使滴在其上的水成為珠狀，無(wú)法滲入到顆粒內(nèi)部，從而使其具有防水功效。2試驗(yàn)m （珍珠巖）m （粉料）水固比/%2.1試驗(yàn)用材料膨脹珍珠巖：外觀為白色顆粒，堆積密度約70kg/m3，河南信陽(yáng)天意公司；水泥：P ·O42.5級(jí)，北京琉璃河水泥廠；粉煤灰：II 級(jí)；纖維素醚：PMC-50US ，韓國(guó)三星；

12、83;16·新型建筑材料20097其中加水量是通過(guò)調(diào)節(jié)砂漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度（50±5）mm時(shí)用水量確定的。吸水率空白與有機(jī)硅憎水劑處理珍膨脹珠巖保溫砂漿的吸水率對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。3.1朱海霞，等：有機(jī)硅憎水劑在保溫砂漿中的應(yīng)用研究表2有機(jī)硅憎水劑處理對(duì)保溫砂漿吸水率的影響1#空白處理50.7空白70.92#處理40.63#空白處理67.336.9項(xiàng)目吸水率/%72.2漿制品的性能，因此，膨脹珍珠巖采用有機(jī)硅憎水劑預(yù)處理是非常必要的。3.4抗壓及抗折強(qiáng)度空白與有機(jī)硅處理膨脹珍珠巖保溫砂漿的抗壓抗折強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。表5有機(jī)硅憎水劑處理膨脹珍珠巖對(duì)保溫砂漿強(qiáng)度的影響項(xiàng)目空白

13、抗折強(qiáng)度/MPa抗壓強(qiáng)度/MPa1#2#3#從表2可以看出，無(wú)論是否加粉末有機(jī)硅憎水劑，經(jīng)過(guò)有機(jī)硅處理過(guò)的膨脹珍珠巖的保溫砂漿比同配方空白保溫砂漿的吸水率明顯降低，而且降低幅度都在29%以上，最高可達(dá)45.2%。在空白珍珠巖保溫砂漿中，即使加入粉末憎水劑，吸水率降低效果也不明顯，最多降低6.8%。3.2軟化系數(shù)空白與處理膨脹珍珠巖保溫砂漿的軟化系數(shù)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。表3有機(jī)硅憎水劑處理對(duì)保溫砂漿軟化系數(shù)的影響項(xiàng)目1#空白0.82處理0.87空白0.852#處理0.883#空白處理0.860.88從表5可以看出，采用有機(jī)硅憎水劑處理過(guò)的膨脹珍珠巖保溫砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度都有明顯的提高，其中1#

14、3#試樣的抗折強(qiáng)度分別提高了76.5%、101.3%和83.7%，抗壓強(qiáng)度分別提高了78.4%、79.7%和80.7%，均提高了76%以上。同樣，只加入粉末憎水劑，空白膨脹珍珠巖保溫砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度只有一定程度的提高?？拐蹚?qiáng)度提高了10.3%和26.5%，抗壓強(qiáng)度提高了33.1%和36.5%，均未超過(guò)37%。軟化系數(shù)從表3可以看出，經(jīng)有機(jī)硅憎水劑處理后的膨脹珍珠巖制成的保溫砂漿的軟化系數(shù)，較空白膨脹珍珠巖保溫砂漿有#一定的提高，提高最大的為1（僅為6.1%），而3#僅提高了2.3%。說(shuō)明有機(jī)硅憎水劑處理后的膨脹珍珠巖對(duì)提高保溫砂漿的軟化系數(shù)有一定幫助，但并不明顯。3.3線性收縮率空白與有機(jī)

15、硅憎水劑處理膨脹珍珠巖保溫砂漿的線性收縮率對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。表4項(xiàng)4結(jié)語(yǔ)（1）從保溫砂漿配方的加水量可以看出，膨脹珍珠巖用有機(jī)硅憎水劑SILRES BS 1042處理后，加水量從120%下降到60%，減水效果明顯，這從根本上決定了保溫砂漿在水泥足夠水化的同時(shí)，其各方面性能會(huì)有不同程度的提高。（2）膨脹珍珠巖未經(jīng)過(guò)有機(jī)硅憎水劑SILRES BS 1042處理時(shí)，在粉料中加入粉末憎水劑BS Powder A 或BS 69051VP ，在一定程度上可以降低保溫砂漿的加水量，相應(yīng)地降低其吸水率、線性收縮率，提高抗折、抗壓強(qiáng)度，但是改善效果有限。（3）將使用有機(jī)硅憎水劑SILRES BS 1042進(jìn)行

16、預(yù)處理的膨脹珍珠巖作為保溫砂漿的骨料，雖然對(duì)軟化系數(shù)的提高有限，但能很大程度上降低拌合加水量，降低制品的吸水率、線性收縮率，并明顯提高砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上再加入粉末憎水劑BS Powder A 或BS 69051VP ，對(duì)保溫砂漿的各方面性能有進(jìn)一步的改善。有機(jī)硅憎水劑處理對(duì)砂漿線性收縮率的影響目空白0.301#處理0.17空白0.232#處理0.153#空白處理0.220.14線性收縮率/%從表4看出，使用空白膨脹珍珠巖作為骨料的保溫砂漿，再加入粉末憎水劑后，其線性收縮率有一定的降低，但最大僅可降低26.7%。1#中，經(jīng)過(guò)有機(jī)硅憎水劑預(yù)處理的膨脹珍珠巖保溫砂漿，線性收縮率為0.17%，比同配方空白膨脹珍珠巖保溫砂漿的線性收縮率降低了43.3%。在此基礎(chǔ)上再加入粉末憎水劑，如3#中線性收縮率為0.14%，比1#空白膨脹珍珠巖保溫砂漿的線性收縮率降低了53.3%。由于砂漿在干燥養(yǎng)護(hù)到達(dá)齡期的過(guò)程中，收縮過(guò)大會(huì)在體系內(nèi)部產(chǎn)生收縮裂縫。盡管隨著水泥水化作用的