柔性外墙腻子的研制

柔性外墙腻子的研制

薛黎明1, 谢绍东2
（1.安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥230001；2.合肥龙阳建筑装饰材料厂，安徽合肥230041）

随着我国建筑节能法律、法规和技术规程等的广泛实施，外墙外保温技术得到广泛的应用，这带来了外墙饰面材料应用状况的变化，对外墙涂料的涂装配套材料也提出了新的要求。在外墙外保温系统中，由于保温隔热材料置于外墙的外侧，直接承受环境因素的影响。置于保温层外侧的抗裂防护层，对于薄抹面厚度为3～6 mm，对于厚抹面厚度为25～30mm，且保温层具有很大的热阻，因此在热量相同的情况下，外保温抗裂保护层的温度变化速度比无保温情况时提高8～30倍，对于使用聚苯板的外保温，保护层的温度在夏季可达到80 ℃，夏季持续晴天后突降暴雨所引起的表面温度变化可达50 ℃[1]。因此，对外墙涂料及其配套腻子提出新的、更严格的抗裂要求。JG 158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》中规定所使用的腻子应是柔性抗裂腻子。除了JG 158—2004 标准外，JG/T 157—2004《建筑外墙用腻子》规定的柔性腻子的抗裂指标是动态抗开裂性。但研究和实践都证明，JG/T 157—2004 对腻子膜柔韧性的要求更高[2]。考虑外墙外保温材料的配套系统性，本研究按JG 158—2004 的要求配制腻子。

1 外墙柔性腻子的种类及特征
根据原材料和产品的情况，目前外墙柔性腻子的种类分为单组分粉状、单组分膏状和由液料、粉料配合的双组分腻子3种，其组成和性能特征如下：
（1）单组分粉状腻子。由可再分散聚合物胶粉、水泥、填料、消泡剂、保水剂、抗裂纤维和其它助剂等组成。具有很好的抗裂性，能够利用价格便宜的水泥作为无机胶粘材料组分，对基层的粘结强度高，耐水、耐冻融粘结强度高，腻子的打磨性好。但由于使用可再分散聚合物胶粉作为腻子膜的柔性抗裂组分，腻子的成本高。
（2）单组分膏状腻子。由弹性聚合物乳液、填料、消泡剂、增稠剂、pH 值调节剂、冻融稳定剂、分散剂、防霉剂和抗裂纤维等组成。具有很好的抗裂性，使用方便，腻子膜的耐水、耐冻融粘结强度等不如粉状腻子，腻子的成本高。
（3）双组分腻子。由液料组分（弹性聚合物乳液、消泡剂、防霉剂等）和粉料组分（水泥、填料、保水剂、抗裂纤维和其它助剂等）组成。具有很好的抗裂性，可利用价格便宜的水泥作为无机胶粘材料组分，对基层的粘结强度高，耐水、耐冻融粘结强度高，腻子的打磨性好。使用弹性聚合物乳液作为抗裂组分，腻子的成本相对较低，但包装复杂。
上述3 类外墙柔性腻子各有优势和不足。由于膏状腻子对分散剂、防霉剂和消泡剂等的性能要求高，提高了腻子的成本，且膏状腻子不能使用水泥。因而，实际中很少应用。粉状腻子和双组分腻子都能够利用水泥，使腻子膜的耐水性和耐碱性等更为可靠，因而这2 种腻子的使用更多。

本研究的目的在于根据实验比较不同类型腻子的性能，并得到技术经济性能均较好的腻子。由于在JG 158—2004 中柔性腻子的性能指标中，较难达到要求的项目是粘结强度和柔韧性，因而本文主要针对这2 项指标进行样品的配制。

2 原材料和制备程序
2.1 原材料
2.1.1 配制粉状腻子和腻子粉料组分用原材料
德国瓦克公司的VINNAPAS RE5044 N 可再分散聚合物胶粉、42.5 级普通硅酸盐水泥、重质碳酸钙、石英粉、滑石粉、上海尚南公司销售的SILIPUR RE 2971 粉状消泡剂、泸州天普精细化工厂产黏度为45 Pa·s 的羟丙基甲基纤维素等。

2.1.2 配制膏状腻子用原材料
北京通州互益化工厂生产的BJ707 型VAE 乳液、重质碳酸钙、石英粉、滑石粉、法国罗地亚公司产681F 消泡剂、无锡三友化工公司生产的黏度为45 Pa·s 的羟乙基纤维素、乙二醇、德国舒美公司的A20 罐内防霉剂、美国罗门哈斯“快易”分散剂等。

2.2 腻子的制备
粉状腻子的制备：直接把各种原材料混合均匀即可。
双组分腻子的制备：液料组分是将聚合物乳液加水稀释后，加入助剂搅拌均匀，再将粉料组分混合均匀和液料组分配合即可。
膏状腻子的制备：在配方水中加入防霉剂和羟乙基纤维素，搅拌均匀后加入氨水，搅拌至羟乙基纤维素溶解成透明胶液。接着，加入消泡剂、增稠剂、冻融稳定剂和分散剂等，搅拌均匀，再加入部分填料，搅拌均匀，然后加入VAE 乳液搅拌均匀，并加入剩余的填料，充分搅拌均匀，即成为膏状腻子。
3 结果与讨论
3.1 粉状腻子中乳胶粉掺量对腻子膜柔韧性的影响
聚合物组分是提供腻子膜柔韧性能的唯一组分，其在腻子中的用量大小直接影响腻子膜的柔韧性。表1 为粉状腻子中乳胶粉掺量对腻子膜柔韧性的影响。
表1 粉状腻子中乳胶粉掺量对腻子膜性能的影响

由表1 可见，对于所试验的粉状腻子来说，只有当其中乳胶粉的掺量达到13%时，腻子膜的柔韧性能才能够满足JG 158—2004 的规定（绕直径≤50 mm 棒弯绕，腻子膜无裂纹）。当然，这还与腻子粉中填料的细度、填料与水泥的配比有关。但这些影响因素，相对乳胶粉的性能和用量来影响要小得多。

3.2 双组分腻子中聚合物乳液用量对腻子膜柔韧性的影响
在双组分腻子中，以聚合物乳液代替腻子粉中的乳胶粉，表2 为聚合物乳液用量对腻子膜性能的影响。

注：①乳液的固体含量为55.5%。
从表2 可以看出，随着聚合物乳液用量的提高，腻子膜柔韧性的改善明显。当聚合物乳液的添加量达到13.5%时，腻子膜的柔韧性为45 mm，满足JG 158—2004 的要求。由于所配制的是柔性腻子，其中的聚合物组分相对于普通外墙腻子来说添加量较大。从表1 和表2 可见，粉状腻子和双组分腻子在聚合物组分的最低添加量情况下都能够满足JG 158—2004 和JG/T 157—2004 对腻子粘结强度的要求（均为标准状态下≥0.6 MPa，5 次冻融循环后≥0.4 MPa）。可见，配制柔性腻子的关键是需要满足腻子膜柔韧性的要求。

4 成本分析
由于乳胶粉是在聚合物乳液的基础上加工得到的，即通过乳液聚合得到聚合物乳液后，再通过进一步的干燥而制得乳胶粉。无疑，仅从生产消耗的能源、设备投资等来说，乳胶粉的生产成本就要比聚合物乳液的高得多。从表1 和表2 可见，粉状腻子只有在其中的乳胶粉掺量达到13%时，腻子膜的柔韧性能才能达到JG 158 的要求；双组分腻子在聚合物乳液的用量达到13.5%时，其柔韧性能够满足JG 158 的要求。每吨双组分腻子中聚合物乳液的成本为135 kg×9.2（元/kg）=1242 元。若再加上腻子中的其它组分（每吨500 余元），则每吨双组分腻子的原材料成本为1800 余元，完全能够为市场所接受。我们研制的双组分柔性腻子成本不高，该腻子自2006 年上半年以来，已经在安徽、江苏等工程中大量应用，取得了良好的效果，无开裂情况出现。

5 结语
通过配制试验结果的比较和实际的市场情况分析，即使将腻子粉包装简单、运输量小的优势考虑进去，使用聚合物乳液配制的双组分腻子仍然是目前成本- 性能综合效果最佳的腻子种类。根据目前的市场情况，符合标准的每吨双组分腻子成本为1800 余元，完全能够为市场接受。