CN107001887A - 接缝整饰粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了适合于在施工中强化面板接缝的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包含聚合物粘结剂、填料和增稠剂，其中所述粘结剂选自丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、醇酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚酯、环氧树脂及其组合，并且其中组合物的粘度在100至200布拉本德单位的范围内，并且密度在约7.5磅/加仑至约10磅/加仑的范围内。本发明还提供了在墙壁组件中使用粘合剂组合物的方法。

Description

接缝整饰粘合剂
与相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2014年12月24日提交的美国临时专利申请62/096,758，以及于2015年8月31日提交的美国专利申请14/840,288的优先权利益，所述专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及建筑材料和建筑施工方法。它提供适合于强化在墙壁和天花板组件中的邻接面板之间的接缝的粘合剂制剂。本发明还提供了用于对接缝、接缝强化胶带、接缝强化装饰件和框架构件使用粘合剂制剂的方法。
背景技术
在建筑施工中，不同类型的包层用作用于形成内墙和外墙以及天花板表面的面板。通常，包层是固定到框架构件的板(也称为面板)的形式，所述框架构件例如在本领域已知的气球框架布置中。包层的例子包括纸面石膏板、纤维垫(例如玻璃纤维)等等。这些和其他类型的板通常被切割成适当尺寸，然后例如用螺钉、钉子等固定到框架构件，以形成由多块板形成的墙壁部分。
设置在同一面板中的两块并排板将在垂直墙壁和水平天花板上在它们之间形成接缝。为了完成接缝，将接缝强化胶带埋入接缝中，连同在胶带下面的一层接缝混合料，以及在胶带上施加的多个接缝混合料涂层。一些板例如在形成拐角时以一定角度相遇。强化筋可用于隐藏拐角接缝并保护拐角。强化筋可使用紧固件直接附接至板，或者将一层接缝混合料施加在装饰件下，以将强化筋粘附至板。然后，安装的强化件被在装饰件上施加的多层接缝混合料隐藏。用于将板固定到框架构件的紧固件也必须被在其上施加的多层接缝混合料隐藏。在各种接缝混合料施加干燥之后，所得到的墙壁表面可被磨砂和喷涂以形成所需均匀和美观的外观。
如上所述的整饰水平可变化。例如，关于石膏墙板，本领域了解到六(6)级石膏板整饰，范围从零(完全无处理)到五级(最高整饰水平)，如美国石膏协会(GypsumAssociation)文件GA-214和美国材料与测试协会(American Society for Testing andMaterials)(“ASTM”)C840中所述。整饰水平一般对应于接缝混合料对接缝、装饰件和紧固件的施加次数。三、四和五级通常用于建筑物内的占用空间。对于单个家庭住宅，4级是实施的最普遍水平。五级不太频繁使用，并且通常需要在整个墙壁表面上施加接缝混合料的最后粉灰层(skim coat)。
如上所述的用于整饰墙壁组件的常规方法尚未完全令人满意。通常用于整饰墙壁组件的材料在该过程中产生显著的低效率，并且还需要高级技能水平来有效使用。例如，现有的接缝混合料需要施加到紧固件的三个分开的涂层，以及施加到同一面板中的板之间的平缝和拐角接缝的多个涂层。每个涂层必须分开干燥，这在施工过程中引起严重的停工期，特别是因为其他建筑行业通常不会在墙壁整饰发生时在建筑物内工作。每层接缝混合料可需要大约一天来干燥，并且对于生活空间2,400平方英尺的家庭(对应于约10,000平方英尺的板)的通常的新建筑物，通常可花费约一周来安装石膏板并且整饰平面接缝、紧固件和拐角装饰件。
美国专利公开US-2014-0083038-A1描述了接缝混合料和墙壁组件，其中接缝混合料可仅在一个层中施加。该系统消除了施加多个接缝混合料涂层的需要，并且减少了墙壁安装所需的时间。
发明内容
本发明提供了可用于在施工期间组装墙壁的粘合剂组合物。在一些实施例中，粘合剂组合物包含聚合物粘结剂、填料和增稠剂，其中所述粘结剂选自丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、醇酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚酯、环氧树脂及其组合，并且其中组合物的粘度在100至200布拉本德单位的范围内，并且密度在约7.5磅/加仑至约10磅/加仑的范围内。至少在一些实施例中，粘合剂组合物由选自聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚乙烯醇(PVOH)和聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的组合的粘结剂进行配制。在一些实施例中，在湿组合物的固体的基础上，粘结剂的量为按重量计10％至40％。
至少在一些实施例中，粘合剂组合物包含选自胶凝粘土、分层粘土及其任何组合的填料。
在进一步的实施例中，填料选自高岭土、凹凸棒石粘土及其任何组合。
在一些实施例中，填料是按重量计以5％至15％的量的高岭土和以0.5％至1.5％的量的凹凸棒石粘土的组合。
流变改性剂可选自疏水改性的乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)、疏水改性的碱溶胀性乳液(HASE)、苯乙烯-马来酸酐三元共聚物(SMAT)、羟乙基纤维素(HEC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、烷基羟丙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素、黄原胶、海藻酸盐、角叉菜胶、阿拉伯树胶、刺梧桐胶、黄蓍胶、茄替胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、罗望子胶、欧车前籽胶、榅桲籽胶、松胶、果胶及其衍生物、右旋糖酐、羟丙基纤维素及其任何组合。
一些粘合剂组合物用至少一种基于羟乙基纤维素的流变改性剂和至少一种基于聚丙烯酸酯的缔合型增稠剂进行制备。
粘合剂组合物还可包含下述中的至少一种：着色剂、发泡剂、消泡剂、缓冲剂、抗沉降剂、润湿剂、增塑剂和分散剂。
实施例之一提供了粘合剂组合物，其中粘结剂是以按重量计10％至40％的量的组合聚乙酸乙烯酯/聚乙烯醇，所述填料是以按重量计0.5％至1.5％的量的凹凸棒石粘土和以按重量计5％至15％的量的高岭土的组合，所述流变改性剂是以按重量计0.01％至5％的量，并且其中所述组合物还包含以按重量计0.01％至5％的量的增稠剂、以0.01％至1％的量的表面活性剂和以0.01至1％的量的消泡剂。
进一步的实施例提供了用于组装墙壁的方法，该方法包括下述步骤：安装至少一个框架构件；随后悬挂两块石膏板，例如两块石膏板在至少一侧上邻接，并且在邻接的两块石膏板之间产生接缝；用粘合剂组合物涂覆接缝，并且将接缝强化胶带和强化装饰件中的至少一种施加于涂覆有粘合剂的接缝上。
在该方法的进一步的实施例中，粘合剂组合物也被施加到框架构件。在再进一步的实施例中，可施加于接缝强化胶带和/或强化装饰件的后侧，然后将所述接缝强化胶带和/或强化装饰件放置在接缝上并且粘结至接缝。
附图说明
图1描述了麦克斯韦的弹簧和减震器模型的示意图。
图2是剪切速率斜坡(shear rate ramp)(左)和剪切速率跳跃(右)的粘度速率曲线。
图3A是应变扫描测试中的储能模量和损耗模量的曲线图。图3B-3E是在频率扫描测试期间储能模量和损耗模量的曲线图。
图4描绘了各种粘合剂对剪切速率从100 1/s到0.1 1/s的突然跳跃的响应结果。仅显示了以0.1 1/s的粘度。
图5描绘了在应变扫描测试期间获得且对应于表3的线性粘弹性区域的储能模量和损耗模量结果。
图6描绘了在频率扫描测试期间收集的以10Hz的储能模量和损耗模量值(表3)。
具体实施方式
本发明包含可用于接缝整饰过程中的粘合剂组合物，以固定且安装接缝强化胶带、装饰件和/或其他类型的材料从而隐藏接缝。该粘合剂与各种各样的接缝混合料和墙壁安装系统相容，包括例如美国专利公开US-2014-0083038-A1中提供的这种接缝混合料和墙壁组件。
粘合剂组合物被配制成赋予独特的物理性质，其设计为提供作为屈服应力流体(其是取决于剪切应力条件的半固体和液体材料两者)的流变控制，在安装过程中独特的湿粘性，在安装过程中执行实际可行范围的长开放时间，但这种粘合剂在安装后提供快速干燥特性。
当使用各种方法中的任何例如刷子、辊、喷雾器或者在该行业中使用的其他机械仪器或工具，例如自动上胶带(taping)工具或手动料斗装置(通常称为“banjo”或料斗涂布装置)，将粘合剂递送到预期表面时，该粘合剂使得高效和有效的安装成为可能。
根据本发明的一些优选实施例，可采用设计为准确分配在接缝强化胶带上均匀分布的粘合剂的机械上胶带工具仪器。还可使用将粘合剂递送到墙壁的其他方法和工具。
粘合剂作用于将接缝强化胶带机械地结合或粘结到在接缝上的邻接石膏板，以抵抗物理分离。该粘合剂还通过在接缝上更有效地均匀分布应力，用于帮助接缝强化胶带部分提供抗裂缝接缝系统。湿涂粘合剂通过水的蒸发而转化成固体膜。
实施例包括可通过工具分配的几种粘合剂基础制剂。在本发明的优选实施例中，稳定的低屈服应力流体赋予滞后特性。粘合剂显示出所需应变扫描，其赋予来自具有快速恢复至半固体状态的剪切稀化流体的流变行为。粘合剂的组成是低固体、高收缩率、水基胶乳分散体。
粘合剂赋予某些其他物理性质，并且提供30分钟或更久的显著的开放时间和可加工性，以使得在通常的工地施工条件下的实际安装成为可能，但当粘合剂在上胶带操作之后设定就位时，在安装后约10分钟或更短时间内干燥或固化。提供快速干/固化性质的益处使得接缝整饰系统的更快速完成成为可能。
当用水和/或其他水性基材料再润湿时，粘合剂具有对软化或再乳化的抗性。
粘合剂制剂充当粘合试剂或粘结胶，并且该组合物也适合于在暴露于较高湿度的区域中的应用。
粘合剂可施加于框架构件，以最小化用于悬挂板的紧固件的数目。粘合剂也可用于促进接缝强化胶带和强化装饰件的应用。在一些实施例中，将粘合剂施加到接缝强化胶带的后侧上，然后将所述接缝强化胶带放置在两个相邻板的接缝上并且粘结至两个相邻板的接缝。在其他实施例中，将粘合剂施加到强化装饰件的后侧上，然后将所述强化装饰件放置在两个相邻板的接缝上并且用粘合剂粘结至两个相邻板的接缝。
粘合剂可对于任何接缝强化胶带或强化装饰件施加，所述接缝强化胶带或强化装饰件包括包含下述、由下述组成或基本上由下述组成的那些：包含非溶胀合成纸面材料和背衬的纸面。例如，面料可被层压到设计为赋予优异的长期拐角角度接缝强化的坚固的防锈材料，所述长期拐角角度接缝强化超过ASTM C1047-10a(石膏墙板和石膏层板基底附件用标准规范(Standard Specification for Accessories for Gypsum Wallboard andGypsum Veneer Base))中规定的关于抗裂性和碎裂的最小性能要求，导致在正常建筑移动和/或移位和日常磨损期间保持笔直的拐角顶点。在一些实施例中，背衬包含金属例如镀锌钢和/或具有上述所需性质的其他背衬材料，包括例如复合层压结构、分层纸、热塑性塑料、热固性材料、碳纤维、聚酯、聚碳酸酯、纺丝聚烯烃、天然或合成纤维、编织材料等等。
在另一个方面，本发明提供了处理通过接缝连接的两个相邻板的墙板组件的方法。该方法包括下述、由下述组成或基本上由下述组成：将接缝胶带与粘合剂粘结到墙板，并且在接缝胶带上施加至少一个接缝混合料组合物涂层。
粘合剂包括聚合物粘结剂、填料和增稠剂。合适的粘结剂选自丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、醇酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚酯、环氧树脂及其组合。
特别优选的粘结剂包括聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚乙烯醇(PVOH)以及聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的组合。
在一些实施例中，粘结剂一般可为能够形成固体膜并且将固体材料粘结到接缝混合料组合物施加于其的表面的任何合适的成膜树脂(或其组合)。例如，在一些实施例中，粘结剂可为丙烯酸聚合物和/或丙烯酸共聚物。粘结剂在一些实施例中为具有合适的胶乳乳液介质的水性乳液的形式，所述胶乳乳液介质包括但不限于丙烯酸酯，例如乙烯丙烯酸酯和苯乙烯化丙烯酸酯。在一些实施例中，合适的粘结剂材料包括丙烯酸胶乳、乙烯丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、聚氨基甲酸酯和/或其组合。
粘结剂可以任何合适的量包括在粘合剂组合物中。例如，粘结剂可以按湿组合物的重量计(在固体基础上)约5重量％至约100重量％，例如约10重量％至约50重量％、约10重量％至约40重量％、约20重量％至约50重量％、约20重量％至约80重量％、约30重量％至约70重量％、约40重量％至约60重量％等的量包括。
合适的粘结剂包括可得自Celanese,Inc.的下述粘结剂中的至少一种或这样的粘结剂中的至少两种的组合：RESYN 107(聚乙酸乙烯酯/糊精)、DUR-O-SET E-130(聚乙酸乙烯酯/聚乙烯醇)、RESYN SB-321(聚乙酸乙烯酯/HEC)、TurCOR 3025(聚乙酸乙烯酯/聚乙烯醇)。其他合适的粘结剂包括可得自Sekisui,Inc的SELVOL 09-325(聚乙烯醇)和SELVOL21-205(聚乙烯醇)
粘合剂包含至少一种填料。合适的填料包括粘土填料。合适的粘土填料包括胶凝粘土、分层粘土及其任何组合。合适的胶凝粘土包括凹凸棒石粘土。合适的分层粘土包括高岭土。在一些实施例中，仅使用胶凝粘土。在其他实施例中，仅使用分层粘土。在进一步的实施例中，使用至少一种胶凝粘土和至少一种凹凸棒石粘土的组合。
粘合剂制剂中的粘土总量不同。在一些实施例中，可包括高达约40重量％的粘土。在一些实施例中，基于湿组合物的重量，粘土可例如以加入的高达约35重量％、高达约30重量％、高达约25重量％、高达约20重量％、高达约15重量％、高达约10重量％、高达约5重量％、或高达约1重量％的量存在。上述端点各自可具有下限，例如，范围为1重量％、5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％或35重量％，当数目合适时。
在一些实施例中，粘土是高岭土。在其他实施例中，粘土是凹凸棒石粘土。在进一步的实施例中，粘土是高岭土和凹凸棒石粘土的组合。粘土的总量可在1-40重量％、1-30重量％或1-20重量％的范围内。高岭土的总量可在5-30重量％、5-20重量％或5-15重量％的范围内。凹凸棒石粘土的总量可在1-10重量％、1-5重量％、1-2.5重量％或0.5-1.5重量％的范围内。
粘合剂制剂还包含流变改性剂。合适的流变改性剂包括但不限于纤维素和缔合型增稠剂，包括但不限于疏水改性的乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)、疏水改性的碱溶胀性乳液(HASE)、和苯乙烯-马来酸酐三元共聚物(SMAT)和/或其组合。示例性纤维素流变改性剂包括但不限于纤维素醚如羟乙基纤维素(HEC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和/或具有约1000至500,000道尔顿的分子量的其他纤维素醚，例如烷基羟丙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素，以及黄原胶、海藻酸钠和海藻酸的其他盐、角叉菜胶、阿拉伯树胶(阿拉伯酸的混合盐)、刺梧桐胶(乙酰化多糖)、黄蓍胶(酸性多糖的复合混合物)、茄替胶(复合多糖的钙和镁盐)、瓜尔胶(直链半乳甘露聚糖)及其衍生物、刺槐豆胶(支链半乳甘露聚糖)、罗望子胶、欧车前籽胶、榅桲籽胶、松胶、果胶及其衍生物、右旋糖酐和羟丙基纤维素或其任何组合。
流变改性剂可以任何合适的量包括，例如以达到所需的粘度。在一些实施例中，流变改性剂以按湿组合物的重量计约0.01％至约15％，例如约0.01％至约10％、约0.01％至约5％、约0.1％至约5％、约0.1％至约3％、约0.1％至约2％、或约0.1％至约1％的量包括。接缝混合料通常包含约0.01重量％至约10重量％、约0.1重量％至约5.0重量％、和/或约0.10重量％至约3.0重量％的纤维素增稠剂。示例性羟乙基纤维素流变改性剂包括(Ashland,Inc.)。
粘合剂组合物还可包含缔合型增稠剂。这种合适的缔合型增稠剂包括丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸的酸性丙烯酸酯共聚物(交联的)，以及丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸和非离子氨基甲酸酯表面活性剂单体的丙烯酸三元共聚物(交联的)。粘合剂组合物可包含约0.01重量％至约10重量％、约0.01重量％至约5重量％、约0.1重量％至约5.0重量％、和/或约0.1重量％至约3重量％的缔合型增稠剂。有用的缔合型增稠剂包括以商品名(Lubrizol,Inc.)销售的疏水改性的交联聚丙烯酸酯粉末。
在一些实施例中，粘合剂组合物包含至少一种基于羟乙基纤维素的流变改性剂和至少一种基于聚丙烯酸酯的缔合型增稠剂。在一些实施例中，粘合剂组合物包含以0.01至20重量％的量的至少一种基于羟乙基纤维素的流变改性剂，以及以0.01至20重量％的量的至少一种基于聚丙烯酸酯的缔合型增稠剂。
粘合剂组合物还包含至少一种表面活性剂。例如，在一些实施例中，表面活性剂可为具有约3至约20，例如约4至约15或约5至约10的亲水亲油平衡(HLB)的表面活性剂。表面活性剂可以任何合适的量存在，例如按湿组合物的重量计约0.001％至约15％，例如约0.001％至约10％、约0.001％至约5％、或约0.01％至约0.5％。
粘合剂组合物还可包含至少一种分散剂。合适的分散剂包括基于胺的分散剂，例如以商品名(Angus,Inc.)销售的多官能胺。
粘合剂组合物还可包含至少一种保湿剂。可包括任何合适的保湿剂，例如山梨糖醇衍生物，多元醇，包括但不限于二醇，例如乙二醇、二甘醇(DEG)、三甘醇、丙二醇、二丙二醇和/或三丙二醇、甘油或其任何组合。如果包括的话，则保湿剂可以按湿组合物的重量计约0.001％至约15％，例如约0.001％至约10％、约0.01％至约5％、或约0.001％至约3％的量包括。
粘合剂组合物具有在约7.0至约12范围内的pH。在一些实施例中，粘合剂组合物具有在约8.0至约12范围内的pH。在一些实施例中，粘合剂组合物具有在约9.0至约12范围内的pH。
各种碱性材料可用于粘合剂组合物中，以根据需要调节pH。这些碱性化合物包括但不限于氨、苛性钠(氢氧化钠)、三乙胺(TEA)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)。在各种实施例中，粘合剂组合物包含约0.001重量％至约10重量％、约0.01重量％至约0.5重量％、和/或约0.01重量％至约0.50重量％的碱/碱性材料。
在一些实施例中，粘合剂组合物还包含以任何合适量的杀生物剂，例如按湿组合物的重量计约0％至约5％，例如约0.05％至约2％、约0.1％至约1.5％、约0.1％至约1％、或约0.1％至约4％。如果包括的话，则在粘合剂组合物的一些实施例中，杀生物剂包含杀菌剂和/或杀真菌剂。举例说明性的有用的杀菌剂以MERGAL商品名(TROY ChemicalCorporation)销售。举例说明性的有用的杀真菌剂以商品名(International Specialty Products,New Jersey)或其任何组合销售。
粘合剂组合物还可包含下述中的至少一种：着色剂、发泡剂、消泡剂、缓冲剂、抗沉降剂、润湿剂、增塑剂和分散剂。
粘合剂组合物配制为当湿润时具有约100布拉本德单位(BU)至约700BU的粘度，例如约100BU至约600BU、约100BU至约500BU、约100BU至约400BU、约100BU至约300BU、约100BU至约200BU、约130BU至约700BU、约130BU至约600BU、约130BU至约500BU、约130BU至约400BU、约130BU至约300BU、约130BU至约200BU、约150BU至约700BU、约150BU至约600BU、约150BU至约500BU、约150BU至约400BU、约150BU至约300BU、或约150BU至约200BU。根据ASTMC474-05第5节，使用具有A型针、1/2品脱的样品杯尺寸、具有250cm-gm墨盒Brabender扭矩头和75的RPM的CW Brabender粘度计来测量粘度。
粘合剂组合物配制为当湿润时具有约2磅/加仑至约20磅/加仑的密度，例如约2磅/加仑至约17磅/加仑、约2磅/加仑至约15磅/加仑、约2磅/加仑至约10磅/加仑、约2磅/加仑至约7.5磅/加仑、约5磅/加仑至约20磅/加仑、约5磅/加仑至约15磅/加仑、约5磅/加仑至约10磅/加仑、或约7.5磅/加仑至约10磅/加仑。
粘合剂组合物提供许多优点，例如它可流过自动上胶带工具，并且它仅最低限度促成干膜厚度。在重新润湿后或当暴露于周期潮湿环境时，不存在溶胀或隆起。存在足够的开放时间用于重新定位。粘合剂组合物在工具上不干燥，并且易于用水清洗。粘合剂组合物与接缝混合料相容，并且它不负面影响常规底漆涂层/饰面层的干燥时间和光泽/光彩。
在一些实施例中，粘合剂组合物用至少如下文提供的下述成分进行配制。
表1.粘合剂组成
用水配制表1的粘合剂组合物，以达到在约7.5磅/加仑至约10磅/加仑范围内的密度和在100-200布拉本德单位范围内的粘度。
另外的组分包括但不限于，加入的着色剂、分散剂、保湿剂和杀生物剂。将粘合剂组合物的pH调节至在范围7-10内。
如下表2中所述制备下述七种粘合剂制剂。
表2.接缝整饰粘合剂组合物(C1-C7)
在纸粘结测试中比较了七种制剂(C1至C7)中的每一种。在该测试中，将每个粘合剂样品施加到一块墙板上，并且将接缝纸胶带施加在其上，随后在胶带上施加接缝混合料。允许样品干燥过夜。通过从墙板拉出粘结的接缝纸胶带来评估粘合剂制剂各自的粘结强度。
意外地发现制剂C1、C4和C7表现最好，而制剂3未能通过测试。
粘合剂组合物的流变学表征可通过进行各种测试，例如剪切速率斜坡、剪切速率跳跃、应变扫描和频率扫描来实现。这些测试用于表征本文接缝整饰粘合剂组合物的流变性质。
如由图2-6可了解的，根据表1配制的本文粘合剂组合物(在图2-6中显示为IC)对于剪切速率的突然变化具有相对快的响应时间，并且具有高储能模量和低损耗模量的独特组合。
如图2中所示，受控剪切速率斜坡测试示出了粘合剂组合物IC比为了比较目的在测试中使用的其他两种高粘度粘合剂更快地恢复其完全粘度。
如图3A中所示，应变扫描测试示出了粘合剂组合物IC具有高储能模量和低损耗模量的组合。
如图3B-3E中所示，频率扫描测试示出了粘合剂组合物IC具有在高弹性流体和非常低弹性流体之间的储能模量，同时赋予类似于低粘度组比较组合物的损耗模量。
实例1.粘合剂组合物的流变学表征
在TA Instruments G2 Ares Rheometer上，使用具有40mm光滑的珀耳帖板和1mm间隙的平行板几何形状进行粘合剂材料的流变学表征。使用不同的测试来表征材料，即剪切速率斜坡、剪切速率跳跃、应变扫描和频率扫描测试。
剪切速率斜坡测试从大约0.2 1/s升至400 1/s，然后从400 1/s到0.21/s。每个斜坡的持续时间为120s。
剪切速率跳跃测试保持100 1/s的恒定剪切速率60s，然后跳到0.1 1/s共60s。
经过大约450s的持续时间，应变扫描以1 1/s的角速度将应变从0.5％变成1000％。
经过大约500s的持续时间，频率扫描以1％的应变将频率从0.1 1/s变成600 1/s。
剪切速率斜坡将作用于材料的剪切速率改变几个数量级。随着剪切速率改变，测量所得到的剪切应力σ。在这种情况下，材料是非牛顿的，并且使用幂律模型进行拟合，
其中K是稠度指数，并且n是行为指数。它类似于牛顿模型，当牛顿粘度定义为下述时：
稠度指数可以单词稠度的通常使用加以考虑，即材料可具有厚(大K值)或薄(小K值)稠度。行为指数给出了流体如何剪切稀化或增稠的量度。如果行为指数小于1，则流体是剪切稀化的，并且如果大于1，则是剪切增稠的。指数离1越远，行为类型就越普遍。如果指数为1，则材料视为牛顿的。当在对数曲线图上绘制剪切速率相对于粘度时，稠度指数是曲线的高度，并且行为指数是曲线的斜率。
已知具有一定结构的流体通常经受剪切速率跳跃测试。通过将剪切速率改变相对大的量并注意流体的响应来进行剪切速率跳跃测试。剪切速率斜坡和剪切速率跳跃的不同之处在于，斜坡逐渐改变剪切速率，而跳跃将剪切速率瞬间改变几个数量级。该测试可用于鉴定任何滞后或触变行为。当目前的粘度测量受到流体的剪切速率历史的影响时，发生滞后。当粘度在恒定剪切速率下随时间改变时，发生触变性。
关于粘弹性流体，麦克斯韦模型使用串联的弹簧和减震器来描述粘弹性流体，如图1中所示。粘弹性流体具有指示为储能模量G’的对应力的弹性响应，以及指示为损耗模量G”的对应力的粘性响应。使用弹簧和减震器模型，弹簧的强度或流体的粘度可决定系统在受到应力时如何响应。例如，如果弹簧很弱并且流体的粘度很高，那么当施加力时，弹簧将容易拉伸，并且主要阻力将来自移动通过高粘性流体的减震器。另一方面，如果流体具有低粘度并且弹簧非常硬，则当施加力时，主要阻力将来自弹簧。使用振荡流变法测量储能模量和损耗模量、或弹性和粘性组分。
应变扫描在保持主轴的角速度恒定的同时，使对流体的应力量改变跨越几个数量级。使用麦克斯韦模型，应变扫描将类似于将弹簧振荡到不同长度但以恒定的速度。执行振荡应变扫描的目的是识别线性粘弹性(LVE)区域。在该区域内，弹性和粘性组分响应所施加的应力。一旦达到特定应变，则储能模量或弹性组分在量级上开始降低。再次关于该例子，线性粘弹性区域外部的应变量将如同将弹簧完全拉伸，使得不再存在任何弹性响应。
频率扫描在保持应变量恒定的同时，改变对流体的角速度的量或剪切速率。适当的应变量对应于线性粘弹性区域。可从频率扫描中获得若干信息，但这项工作只集中于储能模量和损耗模量的量级。
比较流变学测试对根据表1配制的本文粘合剂组合物(IC)进行，与几种其他粘合剂和胶粘剂如CF1(乙酸乙烯酯均聚物乳液)、CF2(聚乙酸乙烯酯粘合剂)、CF3(预混合的聚乙酸乙烯酯和粘土粘合剂)、CF4(胶乳型接缝混合料)和CF5(聚氨基甲酸酯粘合剂)相比较。
分析粘合剂并且在如上所述的剪切速率斜坡、剪切速率跳跃、应变扫描和频率扫描测试中进行比较。
图2报告与IC相比，对于CF1-CF5在剪切速率斜坡(左)和剪切速率跳跃(右)期间测量的粘度值。
图3A报告了在应变扫描测试期间获得的关于储能模量和损耗模量的数据。图3B-3E报告了在频率扫描测试期间获得的储能模量和损耗模量的数据。
然后计算IC与CF1-CF5相比的流变性质。通过将幂律方程拟合到第一斜坡来找到行为指数和稠度指数。通过取下降和上升斜坡之间的面积来计算滞后面积。所有其他值都从图3A-3E的曲线图约计。这些性质在下表3中报告。
表3.接缝整饰粘合剂(IC)的流变性质
与CF1-CF5相比，还研究了IC对剪切速率从100 1/s到0.1 1/s的突然跳跃的响应。该数据在图4中报告，其中仅显示了在0.1-1/s范围内的粘度。
图5报告了在对应于线性粘弹性区域的应变扫描测试期间收集的储能模量和损耗模量值(表1)，而图6报告了在频率扫描测试期间收集的以10Hz的储能模量和损耗模量值(表1)。
剪切速率斜坡测试显示IC具有与CF4和CF5可比较的剪切稀化行为，因为所有三种均具有高剪切稀化行为并且具有大约100的稠度指数。
然而，剪切速率跳跃测试通过在剪切速率的快速变化的15秒内维持稳定的粘度来揭示IC与CF4和CF5两者之间的差异。在图4中，CF4和VF5显示对剪切的快速变化的响应，然后在之后至少60秒也具有连续的粘度增加。这意指IC比其他两种高粘度粘合剂更快地恢复其完全粘度。
应变扫描测试根据通过弹性(储能模量)和粘性耗散(损耗模量)释放的应力来表征材料。与CF4和CF5(第二组)相比，CF1、CF2和CF3(第一组)都具有关于储能模量和损耗模量两者的低值。
然而，IC具有类似于第二组的高储能模量，但类似于第一组的低损耗模量。
高储能模量和低损耗模量的这种组合使得IC制剂与所测试的其他粘合剂相比独特且不同。
频率扫描显示IC具有在高弹性和非常低弹性流体之间的储能模量，但具有类似于低粘度组的损耗模量。
这支持下述结论：IC对于剪切速率的突然变化具有相对快的响应时间，并且具有高储能模量和低损耗模量的独特组合。

Claims (10)

1.一种包含聚合物粘结剂、填料和流变改性剂的粘合剂组合物，其中所述流变改性剂为按湿组合物的重量计约0.01％至约15％的量，
其中所述粘结剂选自丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、醇酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚酯、环氧树脂及其组合，其中在所述湿组合物的固体的基础上，所述粘结剂的量为按重量计10％至40％；
其中所述填料选自胶凝粘土、分层粘土及其任何组合，并且其中所述填料的量为按重量计1％至40％；
并且其中所述组合物的粘度在100至200布拉本德单位的范围内，并且密度在约7.5磅/加仑至约10磅/加仑的范围内。
2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述粘结剂选自聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚乙烯醇(PVOH)和聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇的组合。
3.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述填料选自高岭土、凹凸棒石粘土及其任何组合。
4.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述填料是按重量计以5％至15％的量的高岭土和以0.5％至1.5％的量的凹凸棒石粘土的组合。
5.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述流变改性剂选自疏水改性的乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)、疏水改性的碱溶胀性乳液(HASE)、苯乙烯-马来酸酐三元共聚物(SMAT)、羟乙基纤维素(HEC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、烷基羟丙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素、黄原胶、海藻酸盐、角叉菜胶、阿拉伯树胶、刺梧桐胶、黄蓍胶、茄替胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、罗望子胶、欧车前籽胶、榅桲籽胶、松胶、果胶及其衍生物、右旋糖酐、羟丙基纤维素及其任何组合。
6.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述组合物包含至少一种基于羟乙基纤维素的流变改性剂和至少一种基于聚丙烯酸酯的缔合型增稠剂。
7.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述组合物还包含具有约3至约20的亲水亲油平衡(HLB)的至少一种表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中将所述组合物的pH调节至在7.0至12.0的范围内。
9.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述粘结剂是以按重量计10％至40％的量的组合聚乙酸乙烯酯/聚乙烯醇，所述填料是以按重量计0.5％至1.5％的量的凹凸棒石粘土和以按重量计5％至15％的量的高岭土的组合，所述流变改性剂是以按重量计0.01％至5％的量，并且其中所述组合物还包含以按重量计0.01％至5％的量的基于聚丙烯酸酯的缔合型增稠剂、以0.01％至1％的量的表面活性剂和以0.01至1％的量的消泡剂。
10.一种用于组装墙壁的方法，所述方法包括：
安装至少一个框架构件；
悬挂两块石膏板，例如所述两块石膏板在至少一侧上邻接，并且在邻接的两块石膏板之间产生接缝；
用根据权利要求1所述的粘合剂组合物涂覆所述接缝；和
将接缝强化胶带和强化装饰件中的至少一种施加于涂覆有所述粘合剂的所述接缝上。
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