双组分弹性外墙腻子的研发

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双组分弹性外墙腻子的研发

                                               
   
    随着建筑行业的迅速发展，各种建筑涂料如雨后春笋般涌现出来，人们对涂料施工方法和涂料质量要求越来越高。直接影响涂料质量的决定因素和关键材料——外墙腻子的质量也引起用户的高度重视。当前市场上外墙腻子大体可分为膏状腻子、粉状腻子和双组分腻子3大类。膏状腻子和双组分腻子的柔性相对较好，而对于一部分粉状外墙腻子产品，由于水泥含量较多、刚性较强，出现基材(石棉水泥板)与腻子层同时开裂的现象，其腻子层会因无法承受应力开裂的影响而随之开裂。

    外墙腻子由于使用环境较为复杂多变，不仅要求腻子与基层有良好的附着力，而且要求腻子层经过水浸泡及气候冷热变化后，仍有较好的粘结强度，不发生开裂、脱落等现象。因此，考察外墙腻子粘结性能应在标准状态和经冻融循环两种条件下进行。腻子的粘结强度包括腻子与基材的粘结力及腻子本身的粘结力。外墙腻子用于室外，应有良好的耐水性，遇水不起泡、不掉粉等，如果吸水量大，会造成腻子层含水量过高，直接影响涂料施工及涂膜质量，造成不应有的工程质量问题。

    实际上，墙体表面出现龟裂等工程质量问题，通常并不是由涂料引起的，在很多情况下是基材表面处理材料——外墙腻子的质量所致。为此建设部下达制定《建筑外墙用腻子》标准，以规范市场进行有序竞争。标准对外墙腻子的粘结强度、初期抗开裂性、动态抗开裂性、耐水性(吸水量)等主要性能作出了严格规定。

    对于腻子的抗开裂要求，一般有两种情况：一是基层不开裂，由于外墙腻子较厚，干燥时间较慢，又在室外施工，环境较复杂，干燥过程中易出现龟裂现象，所以要求腻子本身经过一段时间不开裂；二是当基层产生纵横交错的微裂纹时，腻子易产生同步龟裂，所以要求腻子在基层龟裂后本身具有一定的韧性，以遮盖基层的裂纹。用腻子层的柔性填补墙体裂缝和缺陷，提高腻子装饰效果和耐久性。因此，为了保证或缓解涂料饰面的开裂问题，外墙腻子应满足初期抗开裂性和动态抗开裂性的性能要求。

    1 腻子的基本组成和配方

    腻子是以有机高分子聚合物或无机高分子物质为粘结剂，加入填料、添加剂等配制而成的。根据包装方式，可分为单组分和双组分2种类型．单组分腻子可以是干粉形式，而双组分腻子则由粉料和液料组成，在使用前混合。

    1．1腻子的基本组成

    腻子一般至少由3种成分组成：无机胶凝材料、粘结剂，填料和添加剂(表1)。

                       

                                 表 1 腻子的基本组成

    无机胶凝材料、粘结剂：胶凝材料可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料。水泥和熟石灰胶凝材料的硬化通过化学反应进行。水泥在混合过程中与水接触发生反应，而熟石灰通过与大气中的二氧化碳发生反应而凝结。石膏和有机粘结剂发生物理反应而凝结；石膏与水发生再结晶并形成针状结晶体。而有机粘结剂形成均质的聚合物薄膜，对腻子的最终强度、柔性、抗开裂性起主要作用。

    填料：重质碳酸钙、轻质碳酸钙和石英砂等填料组成的骨料，在干燥后形成具有一定强度和弹性的、具有微多孔结构的腻子粉。利用石英粉和碳酸钙及其它矿物质配制成一种含有活性的二氧化硅复合粉。为了降低干腻子的密度，可以使用轻质骨料作为附加骨料，增加腻子的流平性能，并可以改善腻子的抗裂性能。

    添加剂：腻子粉是一种粘稠的胶状材料，仅靠胶结料和填料很难达所需的稠度，且无法获得许多技术特性。相对于无机成分，添加剂的含量一般占质量百分比的0．1％～10％。添加剂分有机类和无机类，通常是聚合体。它们可以改善腻子和水的混合情况，改善湿腻子的特性，如流变特性或者施工性，以及硬化腻子的性能，包括硬化特性等。

    1．2双组分弹性外墙腻子的基本配方

    经实验研究，确定了高性能双组分弹性外墙腻

    子的配方如下：

    原材料用量／％

    石英砂40～70

    水泥10～30

    填料10～30

    高分子聚合物10～20

    其他添加剂3～10

    该配方可以满足中华人民共和国建筑工业行业标准JG/T-157-2004(建筑外墙用腻子》标准。其性能测试结果见表2。  

                  

                            表 2 高性能双组分弹性外墙腻子性能测试结果

    环保指标按GB18582-2001检验，VOC、甲醛、重金属含量均符合标准要求。

    2 结果讨论

    水泥、石英砂、聚合物用量对腻子性能的影响分别见图1～3。

                  

                                     图 1 水泥用量与性能关系

                  

                                   图 2 石英砂用量与性能关系图

                  

                                  图 3 聚合物用量与性能关系图

   

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由图1可见：随着水泥用量的增加，粘接强度随之增加，到一定程度趋向平衡；体积收缩率呈上升趋势；龟裂程度随着水泥用量增加趋向严重。

    图2表明：随着石英砂用量的增加，粘接强度呈下降趋势；体积收缩率亦呈下降趋势；腻子的抗收缩性和抗开裂性得以改善提高。

    图3表明：随着聚合物用量的增加，粘接强度增加，到一定程度趋向平衡；体积收缩率呈下降趋势；腻子的柔性、抗开裂性提高。

    图 3 聚合物用量与性能关系图

    由图1可见：随着水泥用量的增加，粘接强度随之增加，到一定程度趋向平衡；体积收缩率呈上升趋势；龟裂程度随着水泥用量增加趋向严重。

    图2表明：随着石英砂用量的增加，粘接强度呈下降趋势；体积收缩率亦呈下降趋势；腻子的抗收缩性和抗开裂性得以改善提高。

    图3表明：随着聚合物用量的增加，粘接强度增加，到一定程度趋向平衡；体积收缩率呈下降趋势；腻子的柔性、抗开裂性提高。