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耐水防开裂干粉墙体腻子的制备与性能研究
寿崇琦，邢希学，孟祥武，王晓轩，张震伟，李春生，康杰芬
（济南大学化学化工学院，山东济南）
0 引言
建筑涂料已广泛地应用于建筑物的美化与保护。但在实践中发现，即使涂料的性能再优良，弹性再好，如果墙体与涂料之间的腻子性能不好，自身开裂或者粉化的话，则表层的涂料是不能阻止这种内在开裂和粉化的，因此，经常可以看到涂料的爆皮、粉化、脱落、渗水、开裂等现象，严重影响了墙体的美观和质量。尤其是在潮湿的地下室、浴室，这种情况更加严重。这些缺陷其实有些是腻子质量不好造成的。此外，目前建筑涂料（乳胶漆）大多达到环保要求，不释放有毒有害的物质。但是，目前国内大多数的墙体腻子却仍然采用聚乙烯醇缩甲醛为主要增粘材料，致使腻子中的游离甲醛，通过外层的涂料缓慢释放出来，污染环境，尤其是在室内使用时，污染更为严重。以往，人们更多关注外层涂料的环保性，忽视了内部腻子的环保性，造成符合环保要求的乳胶漆由于墙面腻子的不环保而受到连累。本研究以水泥、聚合物干粉、活性化合物、填料等为主要原材料，研制出一种不含游离甲醛且具有耐水性、不开裂的环保型干粉腻子。该腻子具有施工方便，现场加水调至一定稠度即可施工，不污染施工环境，与墙体粘结牢固，耐水性好，防开裂等性能特点.
1.实验部分
1.1原材料
(1)水泥:雪莲牌32.5级白(灰)硅酸盐水泥，一等品二级，河北兴华特种水泥有限公司生产;
(2)重质碳酸钙:625目，特级，山东富华涂料厂生产;
(3)石膏:400目白马牌高强石膏粉，山西曲沃石膏制品有限公司生产;
(4)滑石粉:600目，山东省高密市明星化工厂生产:
(5)减水剂:FDN系列高效减水剂，粉末状。
(6)纤维素醚:HPMC，中粘，淄博纤维素厂生产:
(7)可再分散聚合物粉末:德国Wacker R系列产品.作为再分散聚合物乳胶粉，必须易于在水中和(或)碱性水泥中重新分散，其性能与母体聚合物乳液性能基本相同，这是其得以应用的前提条件。其次，可再分散聚合物乳胶粉应具有较好的贮藏稳定性，在常温贮藏条件下，不粘连、不分解，始终保持良好的流动性.
(8)渗透结晶物质:具有很强的吸附力和阳离子交换能力。由于其除含有外表面吸附水外，还有大量内表面的层间水，带有电荷，极易吸附阳离子而达到平衡，所以一旦有水加入，被吸附的阳离子便与水中的其它离子交换，使阳离子水化引起体积膨胀，因而有防渗堵漏的作用.
(9)短切聚丙烯(PP)纤维:长16 mm，宁波大成纤维有限公司生产.可防止水泥水化物晶体缺陷的蔓延，起防开裂的作用。
1.2仪器设备
水泥净浆搅拌机，CJ 160-2双转双速型，无锡华南仪器有限公司生产; 水泥凝结时间/标准稠度测定仪，无锡建设机械厂生产; 万能拉力机，美国因特公司制造; 水泥砂浆渗透仪，北京恒应力科技有限公司生产; 打磨试验机，武汉神州机电有限公司生产。
1.3试验配比(见表1)
1.4 实验步骤
按照表1配比，称量各组分，在搅拌机中充分搅拌均匀，干燥储存，待用.
2实验结果与讨论
2.1在容器中状态
本产品为白色粉末状固体，无大颗粒，而且由于滑石粉和重钙的加入使得产品手感滑腻。
2.2施工性
按JC/T 157-2004《建筑用外墙腻子》的规定，将试板放置在水平面上，用钢制刮板刮涂试样约0.5 mmn厚，检验涂装作业是否有障碍。放置5h后，再用同样的方法刮涂第2道。刮涂无困难，所得涂层平整无针孔、无毛刺时，认为刮涂无障碍。
水泥在腻子中是起粘结作用，但其用量增大会使批刮性变差，会使腻子批刮时的柔润性和滑爽性降低.而且水泥是碱性物质，打磨时对皮肤有腐蚀性，粉尘对呼吸道有很大影响，会损害施工人员身体健康，因此用量应适中。滑石粉既能赋予腻子适当的触变性，使得腻子的表观粘度提高，易于批乱便于施工。减水剂能减少腻子用水量，增加腻子的强度.纤维素醚在起到缓凝效果，延长表干时间的同时，还能起到增稠作用，使得批刮性好，易于施工.适量的聚合物粉末会增加腻子的柔韧性和滑爽性，降低其刚性，使施工变得更容易。重钙的加入，其细小的粉末不但使腻子的批刮性良好，而且使腻子表面光滑细腻、美观.
2.3耐水性
按JC/T 157-2004规定的方法进行试验。将试样在沸腾的蒸馏水中浸泡96 h，试样未出现起泡、开裂及脱落现象。为了进一步讨论产品的防水特性，参考GB 9779-88《复层建筑涂料》的测试方法，对添加不同品种、不同用量渗透结晶物质的腻子的防水性能进行测试。实验仪器装置由直径为75 mm的玻璃短颈漏斗和带刻度的玻璃试管组成。由于腻子的防水性能不可能达到涂料的防水效果，所以本实验采用完全渗漏的时间来衡量腻子的防水性能，结果见图1.
由图1 可以看出，氟硅酸锌的渗透结晶性能要好于硅藻土，但是实验中发现当氟硅酸锌的添加量过大时，腻子不易固化，而且干燥后表面起泡。腻子中含有的活性化学物质氟硅酸锌和硅藻土均具有渗透结晶功能，只要存在水介质与氢氧化钙，涂层中的渗透结晶物质在浓度和压力差共同作用下，会通过腻子孔隙中存在的水，渗透到腻子内部，与毛细孔中的游离石灰和氧化物发生化学反应，生成不溶于水的结晶体，可膨胀到0.3mm，即大于腻子的最大毛细管管径（通常为0.01mm），堵塞毛细孔道与微细裂纹，形成一个整体防水涂层，起到了阻水、防水作用。所以随着氟硅酸锌和硅藻土用量的增大，腻子的防水能力增大，防水渗透时间增长。但当添加量达到一定程度后，随着渗透结晶物质添加量的增大，腻子的防水能力迅速降低，这是因为渗透结晶物质的强大吸水能力，使用于水泥水化的水量减少，水泥水化不完全，在涂层中形成许多空腔和细小的裂缝。渗透结晶只能堵塞一些毛细管，而无法填充所形成的大空腔，造成防水性能迅速下降。腻子干粉渗透结晶型防水材料与其它有机或无机防水材料不同之处，是其渗透结晶后涂层与基层混凝土成为一体，形成整体防水与永久防水，而不是仅形成防水“外套”，因而具备长期防水功效。
2.4 防开裂
在腻子干粉中加入适量的水混和均匀，制成膏状物质，用刮板均匀地涂在石膏板上，分2 次涂覆24h 后，观察其开裂情况。实验发现，重钙粉、结晶渗透物质、水泥、聚合物粉末等的添加量均会影响腻子的开裂性能。为了形象的描述开裂的情况，我们以开裂系数!（即单位面积上腻子开裂缝隙的平均长度和平均宽度的乘积）表示其开裂程度，并考察各组分对腻子开裂性的影响，试验结果见图2。
从图2可以看出:(1)随着2种渗透结晶物质用量的增多，腻子的开裂程度呈现出先增加后减少的趋势，这是因为渗透结晶物质用量很少时，遇水膨胀堵塞毛细孔，使得腻子更加紧密，增加了防开裂能力。但随着渗透结晶物质用量增加，吸收大量的水分，使得水泥水化不够完全，聚合物粉末不能很好地乳化、分散，腻子粉间的粘结力减小，导致腻子结构松散，易开裂。(2)聚合物粉末的添加，可以大大减小腻子的开裂程度，但是聚合物粉末的价格昂贵，不宜大量使用，本实验确定用量为2%-4%.
实验还发现，重钙的加入有利于腻子防开裂性能的提高，但是重钙用量增加，不利于腻子的耐水，会使腻子出现粉化等现象，而且会使腻子的粘结性能降低，所以实验确定用量为70%一 90%。通过综合考虑各影响因素，最后确定了表1的腻子配方。
3性能
依照JC/T 157-2004规定，对所制干粉腻子的性能进行测试，测试结果表明，其各项性能均符合JC/T 157-2004的要求(见表2).
4结论
本研究从粉状干混耐水防开裂腻子的性能研究出发，成功地配制了粉状聚合物水泥基复合耐水防开裂腻子，并对其综合性能进行了研究与分析，得出如下结论:
(1)该干粉腻子防开裂、耐水、手感细腻、装饰性好，并可通过加入适量的无机颜料配制成多种色彩。
(2)该腻子不含甲醛等有毒有害物质，为绿色环保型产品。其原料易得，性能可靠，生产与施工简便。
