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在建筑領域中的應用
(1)防水防滲材料:可再分散聚合物乳膠粉作為輔助粘結劑與水泥及其他添加劑組成密封砂漿,用于解決墻體滲水問題還特別適合于修補內部滲漏。因地下室或者地基區域的外部修補無法實施,可采用聚合物改性水泥密封砂漿,在潮濕的條件下從內墻進行內外部隔離防滲修補。
(2)外墻外保溫材料:可再分散聚合物乳膠粉在外墻保溫系統(簡稱EIFS)中主要用于砂漿粘結層、砂漿防護層和飾面層。其中砂漿粘結層一面與墻面粘結,另一面與泡聚苯乙烯板(簡稱EPS板)牢固粘結防護層起長期穩定與機械穩定作用。聚合物乳膠粉不僅與ES板粘結性良好,還具有足夠的變形性,能分散收縮應力,避免開裂,抵抗沖擊力,其良好的憎水性和透氣性能防止水的侵入而造成對系統的破壞,同時使內部水分及時揮發,可在各種氣候條件下長期穩定地發揮效能。
(3)外墻裝飾材料:灰膏是以石灰為主要粘結劑的內外墻飾面材料,加入可再分散聚合物乳膠粉大大提高了其抗彎抗壓強度和與基材的粘結力,且疏水性和透氣性好,很好地解決了白化現象,并保持了灰膏的干燥性,是一種有價值的外墻裝飾材料。可應用于對建筑材料品質要求高的場合。
(4)建筑膩子:墻體基層處理所用建筑膩子質量是建筑物質量的關鍵因素,一個好的建筑膩子必須具有優異的粘結強度,良好的雙向親和性,優異的抗裂性能、很好的耐水性及優異的抗滲性、良好的透氣性、一定的耐堿性、良好的抗流掛性能、良好的施工性能和貯存穩定性。單組分建筑膩子粉由可再分散性水溶性樹脂粉末、無機粉料及一些相關助劑和功能性助劑等經過充分混合攪拌,配制而成。它具有良好的柔韌性和酎水性,與基材附著性良好,在施工過程中可以延長開放時間,提高保水性,在固化后可以提高疏水性,降低毛細孔的吸水量,可確保涂料的長期裝飾效果。
另外,可再分散乳膠粉在建筑方面還有許多其他的用途如瓷磚的膠粘劑、粉末涂料、墻紙的粘貼劑等。合成樹脂具有良好的粘結防水能力、變形適應性和耐久性能,因而在聚合物水泥基材料等建筑材料中有著廣泛的應用。但是以乳液形式的應用在包裝存儲和運輸等方面有一定的限制,因此人們希望開發一種能在水中再分散而又具有和乳液一樣作用的粉末狀樹脂—分散聚合物乳膠粉,它是一類玻璃化溫度低于30℃的熱塑性樹脂,屬于低抗壓強度的材料,其水溶液是一種雙向體系,與水混合進行再乳化后,具有與原乳液相同的性質,即水分蒸發后會成膜,這種膜具有高度韌性,且與各種基材的粘結性都非常好,可改善多種性能。如提高粘結力提高內聚力、降低彈性模量、增強抗折強度、增加彎曲強度、提高耐沖擊性、提高耐磨性、降低吸水性、提高施工性能、增強耐久性、提高保水性等,而且符合環境保護觀點中的生態性及能源節約性4。其通常采用噴霧干燥的方法制備。
可再分散乳膠粉的研究
可再分散乳膠粉的研究始于1934年德國I.G. Farbenin-dustrie A.G的聚醋酸乙烯類可再分散乳膠粉、二戰時期日本八又卜合成株式會社的乳膠粉。從20世紀50年代起,人們就開始采用聚合物分散液與水泥摻和以改進砂漿的各種性能,但均釆用雙組分體系,即粉料組分和液料組分,在條件嚴酷的現場施工常常會帶來許多不便。
20世紀50年代后期,原西德的 Hoechst AG公司和Wacker- Chemie gmbH公司開始可再分散乳膠粉的生產。1957年由 Wacker- Chemie gmbl公司首次成功開發出粉狀聚合物——Ⅵ INNAPASO可再分散乳膠粉(主要成分是乙烯基共聚合物或是乙烯基三元聚合物),并于1969年首次生產出專用于自流平地坪材料的可再分散乳膠粉,使得對于可再分散乳膠粉的研制在工業生產上成為可能。可再分散乳膠粉性能特點
建筑砂漿廣泛應用于砌筑、粉刷和地面找平等建設工程中。傳統的混合砂漿般都在現場拌合,由于不能準確的按照設計配合比拌合以及是操作人員的技術問題,使得傳統砂漿在性能上普遍存在強度低、收縮大、質量不穩定導致收縮開裂、空鼓甚至滲漏等建筑質量通病,在施工現場采購、堆放原材料等也不可避免地造成材料浪費以及施工作業環境的污染,相比之下,商品砂漿作為一種在出廠前就將所有原料按照一定配合比混合好的預混砂漿,其性能上具有合格的壓折強度和粘結性能、優異保水性以及施工性,從而能大幅度提高施工效率,并且避免了環境污染,這對我國建筑業的發展起到了積極的作用。目前,預拌干混砂漿性能的改善主要靠添加不同性能的外加劑來保證的,干混砂漿外加劑不僅能改善砂漿的施工和易性、保水性、壓折強度、抗垂流性等性能,而且通過外加劑的改善還能豐富干混砂漿的品種,以適應不同的施工作業環境對產品性能的要求。
作為可再分散乳胺粉,首先必須易于在水中和(或)堿性水泥砂漿中重新分散,其性能與母體聚合物乳液性能基本相同,這是它能得以應用的前提條件,在目前的一些報道中已經提到,只需添加水即可進行分散利用的乳膠粉已在實際生產逐步應用;其次是可再分散聚合物乳膠粉應具有較好的貯存穩定性,在常規貯存條件下,聚合物乳膠粉不粘連,保持良好的流動性。據報道,經噴霧干燥制備的乳膠粉物理穩定性至少可以保持6個月。可見,與乳液相比,可再分散乳膠粉具有貯存穩定性好、貯存期長、運輸成本低、使用方便等突出的優點。
作用機理
一般所使用的建筑基材在未添加任何可再分散聚合物乳膠粉時,存在韌性有限、易開裂、粘結性差、耐久性差等缺陷。一般基材中采用的可再分散聚合物乳膠粉是水溶性的,在混合料與水拌和后,乳膠粉遇水后變為乳液,在基材凝結硬化過程中,乳液可再一次脫水,聚合物顆粒在其中形成聚合物體結構,從而,與聚合物乳液的作用過程相似,對基材起改性作用。
例如,可再分散乳膠粉應用于改性聚合物砂漿時,在其中形成了空心管、空心球等,終改善了砂漿的諸多性質。另外,砂漿在水泥水化后形成剛性骨架,而聚合物形成的膜可以提高剛性骨架的彈性和韌性。
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