可再分散聚合物胶粉与聚乙烯醇对瓷砖粘结剂性能的影响比较

1 引言
聚乙烯醇( PVA 或PVOH) 是一种水溶性高分子聚合物, 由醋酸乙烯经醇解聚合而制成。聚乙烯醇因其良好的粘结性能而被广泛用于涂料、粘合剂、纺织浆料等领域。随着国内干粉砂浆行业的迅速发展, 聚乙烯醇粉末也因其良好的粘结性能而开始应用于干粉砂浆产品。国内外研究同时表明[1] [2] [3], 聚乙烯醇可改善砂浆界面过渡区结构并提高砂浆粘结强度。但由于聚乙烯醇自身的水溶性和高玻璃化温度, 聚乙烯醇是否能取代可再分散聚合物胶粉广泛应用于特种干粉砂浆是值得研究的。本文参考了JC/T547- 2005 《陶瓷墙地砖粘结剂》行业标准相关测试方法和Elotex ( 易来泰) 内部测试方法, 比较了聚乙烯醇和可再分散聚合物胶粉对瓷砖粘结剂性能的影响情况。希望本文的研究结果能够为国内同行提供一些参考。

2 试验
2.1 原材料及配方
试验所用原材料见表1。
试验所用水泥基本性能见表2。
试验所用基础配方见表3。
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2.2 测试方法
瓷砖胶新拌性能: 润湿性测试。参考Elotex ( 易来泰)内部测试方法[4], 即: 将三块玻璃板分别在瓷砖胶梳理后10、20、30 min 时粘贴在瓷砖胶上, 用5 kg 砝码加载30 s,揭开玻璃板后, 比较玻璃板上粘附的瓷砖胶面积。瓷砖胶硬化性能参考JC/T547- 2005 《陶瓷墙地砖粘结剂》行业标准相关养护和测试方法。其中养护方法见表4。
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3 结果与讨论
3.1 对新拌砂浆的性能影响
图1 为瓷砖胶润湿性测试结果。由图1 可见, PVA2488改性瓷砖胶与FX3300 改性瓷砖胶相比, 在10 min 和20min时都有更好的润湿性。
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3.2 对硬化砂浆性能的影响
硬化砂浆粘结性能见表5, 压折比和横向弯曲变形见图2、图3。由表5、图2 和图3 可见, RPP 比PVOH 更能改善瓷砖胶的综合性能。
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虽然PVA 改性瓷砖胶的润湿性较好, 但由表5 可见,PVA2488 改性的瓷砖胶除了具有较长的晾置时间外, 其它粘结性能几乎都低于FX3300 改性的瓷砖胶( 仅掺加1.0%PVA2488 瓷砖胶粘结原强度稍高于掺加1.0%FX3300 瓷砖胶) 。特别是在粘贴玻化砖时, FX3300 改性瓷砖胶比PVA2488 改性瓷砖胶具有更高的耐水粘结强度和耐热粘结强度。在粘贴陶质砖时, 如图4 所示, 砂浆伸入到陶质砖背面的开孔内形成机械咬合作用, 从而提高了瓷砖胶与陶质砖的粘结强度。在粘贴玻化砖时, 由于瓷砖表面缺乏可供形成机械咬合作用的空隙, 此时聚合物形成的粘结是获得粘结性能的主要原因[6]。图5、图6 显示了聚合物的这种桥接作用对瓷砖/聚合物砂浆界面区粘结的改善情况。在泡水养护过程中, 由于聚乙烯醇的水溶性[7], 导致聚乙烯醇改性的瓷砖胶在泡水之后的粘结强度显著降低, 这在粘贴缺乏机械咬合作用的玻化砖时表现尤为明显。表4 即显示了1.0%PVA2488 改性瓷砖胶在粘贴玻化砖时, 耐水粘结强度由原粘结强度1.05 MPa 急剧降低到0.21 MPa, 远远低于4.0%FX3300 改性瓷砖胶的耐水粘结强度1.03 MPa, 同时也低于1.0%4.0%FX3300 改性瓷砖胶的耐水粘结强度。
从表4 还可看出, 当粘贴玻化砖时, PVA 改性瓷砖胶的耐热粘结强度几乎丧失, 而FX3300 改性瓷砖胶的耐热粘结强度最高为1.37 MPa。通常在受热条件下, 热应力、以及玻化砖和瓷砖胶线膨胀系数差异会导致相对位移, 这种相对位移将增加产生界面裂缝的可能性, 裂缝的出现则会降低瓷砖胶与玻化砖的粘结强度。由于FX3300 的玻璃化温度在20 ℃左右, 远远低于PVA ( 约80 ℃) , 所以FX3300 赋予了瓷砖胶更高的柔韧性( 由图1 和图2 也可看到, 4.0%FX3300 改性的瓷砖胶具有最低的压折比和最高的横向弯曲变形能力) ,明显降低了瓷砖胶的弹性模量, 并由此降低了瓷砖胶所承受的温度应力和增大了承受应变变形的能力, 从而减少了界面间裂缝的形成, 显著改善了瓷砖胶的耐热粘结强度。
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4 结论
本文研究了可再分散聚合物胶粉Elotex FX3300 和聚乙烯醇PVA2488 对瓷砖胶部分性能的影响, 结果表明:
( 1) 可再分散聚合物胶粉( RPP) 比聚乙烯醇( PVA)更能改善瓷砖胶的综合性能。
( 2) 除晾置时间外, 掺加可再分散聚合物胶粉ElotexFX3300 改性的瓷砖胶粘结性能明显高于掺加聚乙烯醇PVA2488 改性的瓷砖胶。其中FX3300 改性瓷砖胶耐热粘结强度最高为1.37 MPa, 而PVA2488 改性瓷砖胶耐热粘结强度不超过0.1 MPa; FX3300 改性瓷砖胶耐水粘结强度最高为1.03 MPa, 而PVA2488 改性瓷砖胶耐水粘结强度最高为0.21MPa。
( 3) 压折比和横向弯曲变形试验结果表明, 掺加可再分散聚合物胶粉Elotex FX3300 改性的瓷砖胶柔韧性明显高于掺加聚乙烯醇PVA2488 改性的瓷砖胶。

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