CN108069690B - 环保型填缝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到建筑材料领域，具体涉及到一种环保型填缝剂及其制备方法。一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥25～45重量份；方解石粉5～20重量份；无机填料10～60重量份；保水剂0.1～0.5重量份；可再分散乳胶粉0.3～2重量份；水玻璃粉5～10重量份；固化剂0.5～1重量份；消泡剂0.1～0.2重量份；憎水剂0.05～0.5重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵‑丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵‑丙烯酸共聚物的质量比为3～5：1。

Description

环保型填缝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及到建筑材料领域，具体涉及到一种环保型填缝剂及其制备方法。
背景技术
在现代的建筑物中，瓷砖已成为主要的建筑材料广泛地用于建筑物的内外墙壁及地面的装饰装修，为避免瓷砖之间由于热胀冷缩而产生空鼓，瓷砖与瓷砖之间需预留一定的缝隙，该缝隙需要填缝剂来填充，特别是对于建筑物外墙面砖饰体系，填缝剂的品质将直接影响外墙装饰效果。目前，市场上填缝剂使用后常出现开裂、粘结不牢、泛碱、难清洗等质量问题，其中泛碱问题最为常见也最难解决。泛碱会影响建筑物美观，给人以不安全的感觉；泛碱会影响粉刷质量，易发生脱层使装修失败；泛碱会导致结构开裂，使结构异常膨胀裂缝；泛碱常见霉菌有根霉、毛霉、曲霉和青霉等，易引发皮肤病和呼吸道疾病，甚至可能诱发癌症。
针对上述问题，本发明提供一种抗泛碱性能好的高品质环保型填缝剂，可以应用于建筑物外墙，便于体现建筑物的设计效果，并能降低安全隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥25～45重量份；方解石粉5～20重量份；无机填料10～60重量份；保水剂0.1～0.5重量份；可再分散乳胶粉0.3～2重量份；水玻璃粉5～10重量份；固化剂0.5～1重量份；消泡剂0.1～0.2重量份；憎水剂0.05～0.5重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为3～5：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的无机填料选自水洗砂、黄砂、石英砂、石灰石粉、粉煤灰、矿渣微粉、钢铁渣、废陶瓷粉、建筑垃圾中的任一种或多种，所述的无机填料的粒径小于40目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为4.5：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的纤维素醚选自Na-羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、淀粉酯中的任一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.15～0.35：0.4～0.6：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的可再分散乳胶粉选自苯乙烯-丁二烯共聚胶粉、苯乙烯-丙烯酸共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、聚丙烯酸酯胶粉、醋酸乙烯酯-苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉中的任一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的水玻璃粉为钠水玻璃水或钾水玻璃粉；所述的固化剂为六氟硅酸钠或磷酸钠；所述的消泡剂为有机硅类消泡剂；所述的憎水剂为有机硅类憎水剂或硬脂酸盐类憎水剂。
本发明的第二个方面提供了所述的环保型填缝剂的制备方法，至少包括以下步骤：
a.按重量份精确称取所述环保填缝剂的各组分材料；
b.开动混合机，依次加入水泥、无机填料、方解石粉、保水剂、可再分散乳胶粉、水玻璃粉、固化剂、消泡剂、憎水剂，搅拌5～10min；
c.出料、包装。
本发明的第三个方面提供了所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用，至少包括以下步骤：称取水，所述的水和环保型填缝剂的质量比为30～35：100，一边搅拌一边添加所述环保型填缝剂，搅拌均匀后，静置熟化8～15min，再机械分散20～60s，即可使用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的环保型填缝剂用于宽度为2～8mm的缝隙的填缝作业。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
本发明中的环保型填缝剂抗泛碱性能好，吸水率低，性能优异，对环境友好。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
“聚合物”意指通过聚合相同或不同类型的单体所制备的聚合化合物。通用术语“聚合物”包含术语“均聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”与“共聚体”。
“共聚体”意指通过聚合至少两种不同单体制备的聚合物。通用术语“共聚体”包括术语“共聚物”(其一般用以指由两种不同单体制备的聚合物)与术语“三元共聚物”(其一般用以指由三种不同单体制备的聚合物)。其亦包含通过聚合四或更多种单体而制造的聚合物。“共混物”意指两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而形成的聚合物。
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥25～45重量份；方解石粉5～20重量份；无机填料10～60重量份；保水剂0.1～0.5重量份；可再分散乳胶粉0.3～2重量份；水玻璃粉5～10重量份；固化剂0.5～1重量份；消泡剂0.1～0.2重量份；憎水剂0.05～0.5重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为3～5：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的水泥为硅酸盐水泥或白水泥。
水泥
水泥是一种与水拌和成塑性浆体并能胶结砂、石等适当材料，在空气中、潮湿环境中以及水中硬化，并保持增长强度的粉状水硬性胶凝材料。水泥在胶凝材料中占有重要的地位，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程中。水泥的品种很多，按其主要水硬性矿物名称可分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥以及以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥等多个系列品种。
凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥(Portland cement)，国际上统称为波特兰水泥。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。硅酸盐水泥的主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献小。硅酸盐水泥根据3d和28d的抗压强度分为三个强度等级即42.5、52.5、62.5，每个等级有两个类型即普通型与早强型(用R表示)。
白水泥为白色硅酸盐水泥的简称，以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，铁质含量少的熟料加入适量的石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料。磨制水泥时，允许加入不超过水泥重量5％的石灰石。白水泥多为装饰性用，而且它的制造工艺比普通水泥要好很多。主要用来勾白瓷片的缝隙，一般不用于墙面，原因就是强度不高。在建材市场或装饰材料商店有售。白水泥分325、425、525、625四个标号。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥。
方解石粉
方解石是一种碳酸钙矿物，天然碳酸钙中最常见的就是它。因此，方解石是一种分布很广的矿物。方解石的晶体形状多种多样，它们的集合体可以是一簇簇的晶体，也可以是粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等等。敲击方解石可以得到很多方形碎块，故名方解石。
我国的方解石资源丰富，有效地应用方解石矿物外加剂有着积极的社会效益。掺杂方解石粉的砂浆随着其替代水泥量的减少，强度提高，砂浆的和易性变好。方解石粉对水泥颗粒有一定的分散作用，致使水泥颗粒的絮凝结构难以形成，从而改变了砂浆的和易性。掺适量的方解石粉替代水泥后，其强度超过纯水泥砂浆的强度，这是方解石粉的物理、化学作用的共同结果。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的方解石粉为超细无机粉末，其粒径大于1000目。
本发明的方解石粉为购自桂林市三华粉体化工有限公司的1250目或2500目的超细方解石粉。
无机填料
无机填料一般为惰性材料，在填缝剂中不参与化学反应。填缝剂的强度基本由水泥提供，而无机填料一般作为填充组分，并且用量所占比例大。常用的无机填料包括砂类、黄砂、石英砂、石灰石粉等。但是砂类和各类矿粉为不可再生资源，建筑行业的巨大消耗已经对环境产生了不可逆的破坏，因此目前人们开始寻找一些替代材料，如粉煤灰、钢铁渣、废陶瓷粉、建筑垃圾、矿渣微粉、硅粉、珍珠岩等。
水洗砂、黄砂、石英砂的主要成分均为二氧化硅，因其耐磨性好、化学性质稳定、质地坚硬以及较强的抗腐蚀以及抗酸能力，广泛用于建筑行业。
粉煤灰是排放量最大的工业废料，其是煤粉烟气中的细颗粒粉末。因为粉煤灰独有的特征，致使掺加粉煤灰的砂浆早期强度低，后期强度高。粉煤灰取代部分水泥可以减少水泥用量，降低水化热，改善砂浆的耐性性能，同时保护环境，节约成本。
矿渣微粉是将矿渣磨细至超细程度(比表面积达850m2/kg)的矿渣，其活性与其比表面积密切相关。单掺矿渣微粉的砂浆有泌水现象，一般与减水剂或有保水作用的外加剂混掺。矿渣和减水剂共同作用可使新拌砂浆的含气量、硬化砂浆的孔隙率达到最低，硬化砂浆的体积密度达到最大，同时使砂浆的吸水率明显降低，抗冻性和抗渗性都有所提高。
钢铁渣是一种工业副产品，将钢铁渣作为无机填料用于填缝剂中，可以使资源得到综合利用，环保节能。另外钢渣粉具有活性，可提高水泥水化反应程度，增加水泥固化物强度。另外钢铁渣具有一定颜色，可以减少颜料的使用。
废陶瓷粉是一种工业垃圾，其生产过程经过高温烧结，物理化学性质稳定，在自然条件下难以降解，堆放占用耕地，严重污染环境。但是将废陶瓷粉用于填缝剂中，废陶瓷粉与瓷砖的膨胀收缩系数接近，可以进一步减少瓷砖填缝剂产生裂纹的可能性。并且其本身具有一定颜色，通过加入少量颜料，可以使填缝剂颜色稳定、色差减小，提高填缝剂的品质。
据统计，我国每年拆除4亿平方米旧建筑，产生建筑废弃物即建筑垃圾约5亿吨；每年新建建筑20亿平方米，产生建筑垃圾大于1亿吨；每年装修2000万套新房，产生建筑垃圾4000万吨。目前，我国建筑垃圾年排放量已超过6.4亿吨。如此大量的建筑垃圾如不进行妥善处理而直接填埋，既挤占土地、污染水土资源和空气环境，又浪费我国宝贵的矿产资源。以建筑垃圾为无机填料来制备填缝剂，既环保，且成本低廉。并且建筑垃圾包括废瓷砖以及水泥和其他填料等成分，使用建筑垃圾作为无机填料不会对填缝剂的性质造成影响。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的无机填料选自水洗砂、黄砂、石英砂、石灰石粉、粉煤灰、矿渣微粉、钢铁渣、废陶瓷粉、建筑垃圾中的任一种或多种，所述的无机填料的粒径小于40目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为4.5：1。
纤维素醚
纤维素醚是由天然纤维素经过醚化反应得到，具有脱水葡萄糖的基本结构单元，根据其取代位置上的取代基团的种类的数量不同而具有不同的性质，可作为增粘剂、保水剂、引气剂等。
在填缝剂中掺入纤维素醚，可以大幅度提高填缝剂胶泥的保水能力。纤维素醚抑制了水分由胶泥往底材或砖块的过快流失，令胶泥有足够的水分得以全面凝固，延长了修正时间，提高了粘结强度。此外，纤维素醚也改善了胶泥的可塑性，使施工更容易，增加了胶泥和砖体的接触面积，减少胶泥的滑移和流挂。纤维素醚还可以延缓胶泥表皮的形成，延长开放时间，提高胶泥的使用率。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的纤维素醚选自Na-羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的任一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的纤维素醚的2％水溶液的粘度为40000～120000mPa·s。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.15～0.35：0.4～0.6：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法，至少包括以下步骤：
取顺丁烯二酸氢铵和丙烯酸于去离子水中溶解，其中丙烯酸和去离子水的体积比为1：300，搅拌15～30min，向其中加入有机蒙脱土，通入氮气，45℃水浴下搅拌30min，并依次加入交联剂、引发剂；在氮气保护下，密封放入45℃水浴中反应3h，再在80℃水浴条件下反应2h；取出产物用乙醇洗涤3次，放入110℃烘箱中干燥24h，粉碎，筛分，获得100～200目所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物；其中引发剂、交联剂、丙烯酸的质量比为0.004：0.002：1；所述的引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，所述的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的物质的量之比为1：1；所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺。
顺丁烯二酸氢铵，CAS：44742-89-4，购自杭州杰恒化工有限公司。
丙烯酸，CAS：79-10-7，购自国药集团化学试剂有限公司。
有机蒙脱土，购自美国NANOCOR公司，牌号为
Figure BDA0001583381130000081
I.44PA。
过硫酸钾，CAS：7727-21-1，购自国药集团化学试剂有限公司。
亚硫酸氢钠，CAS：7631-90-5，购自国药集团化学试剂有限公司。
N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺，CAS：110-26-9，购自天津中信凯泰化工有限公司。
有机蒙脱土的颗粒尺寸小、比表面积大，而顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物强度高、密度小、易加工、耐腐蚀等诸多性能，有机蒙脱土使顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的刚性、韧性、强度得到了明显的改善，而且由于尺寸小、透光率好，提高了聚合物的防水性、阻隔性、透气性、耐热性及抗老化性能等功能特性。顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物分子进入层状无机纳米材料片层之间，分子链段的运动受到了限制而显著提高了复合材料的耐热性和尺寸稳定性。并且有机蒙脱土为层状无机纳米材料，能有效增强复合材料在二维方向上的力学性能，包括拉伸性能、抗冲击强度等。在复合材料中，聚合物基体中分散的硅酸盐片层不能透过水分子和单体分子，水必须围绕硅酸盐离子的弯曲路径才能通过，这样水通过复合材料的阻力增大，即复合材料的阻隔性能得到提高。
可再分散乳胶粉
以前的填缝剂中主要使用的粘结剂是聚合物乳液，但是乳液改性的水泥砂浆一般为双组分或多组分砂浆，在实际施工过程中操作繁琐，无法满足干混砂浆的要求。现在使用较广的是可再分散乳胶粉。
填缝剂中使用的可在分散乳胶粉是水溶性的，它在水中形成乳胶液，对各类物质具有很好的粘结性，但它的粘结机理与水泥的粘结机理有根本区别。在填缝剂加水搅拌时，聚合物颗粒自行分散，并不会同水泥粘聚，一方面由于细分散有机聚合物颗粒之间润滑效应，使砂浆的组分能够单独流动；另一方面细分散有机聚合物对空气有诱导效应，赋予砂浆可压缩性，因此可以改善砂浆的施工和易性。
实践证明，加入细分散有机聚合物的填缝剂具有下列优点：a.砂浆的强度发展很好，与基体粘结性好，尤其是早期粘结强度高；b.具有良好的抗裂性和抗冻性；c.工作性能好，易于快速抹灰。在填缝剂中，可在分散乳胶粉的加入能使砂浆的抗弯强度、抗裂性、附着强度、弹性、韧性都有所改善，最终可以避免砂浆收缩开裂，还可以减少粘结层的厚度。可在分散乳胶粉能改善砂浆的上述性能是因为其可以在砂浆颗粒表面形成聚合物膜，膜上部分表面有气孔，而气孔表面被砂浆填充，使应力集中降低，并在外力的作用下会产生松弛而不破坏。另外，砂浆在水泥水化后形成刚性骨架，而在骨架内聚合物形成的聚合物膜具有活动接头的功能，可以保证刚性骨架的弹性和韧性。聚合物膜抗拉强度比普通砂浆的抗拉强度要大10倍以上。加入可再分散乳胶粉会增加砂浆的气孔率，所以必须同时引入消泡剂，以消除气泡。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的可再分散乳胶粉选自苯乙烯-丁二烯共聚胶粉、苯乙烯-丙烯酸共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、聚丙烯酸酯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉中的任一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的水玻璃粉为钠水玻璃或钾水玻璃粉；所述的固化剂为六氟硅酸钠或磷酸钠；所述的消泡剂为干粉类有机硅类消泡剂；所述的憎水剂为有机硅类憎水剂或硬脂酸盐类憎水剂。
所述的硬脂酸类憎水剂包括硬脂酸钙、硬脂酸镁等。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的环保型填缝剂还包括助剂，所述的助剂选自早强剂、颜料、增韧剂、增稠剂、抗静电剂、增光剂、超塑化剂、减水剂、防霉剂中的任一种或多种，所述的环保型填缝剂中助剂的含量为0～1重量份。
本发明的第二个方面提供了所述的环保型填缝剂的制备方法，至少包括以下步骤：
a.按重量份精确称取所述环保填缝剂的各组分材料；
b.开动混合机，依次加入水泥、无机填料、方解石粉、保水剂、可再分散乳胶粉、水玻璃粉、固化剂、消泡剂、憎水剂，搅拌5～10min；
c.出料、包装。
本发明的第三个方面提供了所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用，至少包括以下步骤：称取水，所述的水和环保型填缝剂的质量比为30～35：100，一边搅拌一边添加所述环保型填缝剂，搅拌成腻子状后，静置熟化8～15min，再机械分散20～60s，即可使用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的环保型填缝剂用于宽度为2～8mm的缝隙的填缝作业。
所述的环保型填缝剂可用于墙面和地面的陶质砖、瓷砖、马赛克砖、玻璃、机制砖、陶瓦砖和天然石材等的填缝。
泛碱是可溶性盐碱随水分蒸发、迁移到表面析出结晶体的现象，尤其在砂浆、混凝土等水泥制品中最为常见，主要是由于水泥的水化产物氢氧化钙溶解于附着在孔壁上的水膜层中形成Ca2+和OH-。大气中的CO2气体扩散到孔隙中，并溶解在上述同一水膜层中，部分形成碳酸(H2CO3)，氢氧化钙与碳酸中和反应形成了几乎不溶解的CaCO3沉淀。泛碱可以分为初次泛碱和二次泛碱2种类型，初次泛碱通常发生在砂浆的凝结和硬化过程中，二次泛碱发生在砂浆硬化后。综上所述，形成泛碱必须具备以下3个条件：(1)砂浆中有可溶性的盐(主要是Ca2+)存在；(2)砂浆中有可溶性盐向表面迁移所需的载体；(3)砂浆中存在可溶性盐向表面迁移的通道。解决以上3个条件中的任何一个都可以从根本上抑制泛碱的发生。
本发明通过加入水玻璃粉和固化剂，它们与水泥的反应使其在填缝剂的表面形成一层防水膜，有效抑制了钙离子与空气中的二氧化碳反应从而发生泛碱。蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物通过蒙脱土的片层结构和吸附性以及顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物与钙离子的相互作用，在填缝剂内部形成阻隔，进一步增强防水性并抑制钙离子向填缝剂表面的迁移。本发明的填缝剂通过这两层阻隔实现了高抗碱性和低吸水量。水玻璃粉和固化剂与水泥的反应快，纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物作为保水剂可以增强水泥的和易性，使填缝剂的可操作时间延长。蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物与可再分散乳胶粉填充在填缝剂内部的孔隙中，增强填缝剂的抗压强度，降低了由于瓷砖膨胀收缩导致填缝剂产生裂纹的可能性。蒙脱土是一种无机物，具有强吸附性，可以吸附钙离子，蒙脱土的加入增强了顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物与填缝剂基体的相容性，使其能在填缝剂中均匀分散。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1：
实施例1提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥25重量份；方解石粉5重量份；无机填料10重量份；保水剂0.1重量份；可再分散乳胶粉0.3重量份；水玻璃粉5重量份；固化剂0.5重量份；消泡剂0.1重量份；憎水剂0.05重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为3：1。
所述的水泥为硅酸盐水泥，购自浙江宏途建材有限公司，型号为P.O 42.5。所述的无机填料为水洗砂，购自灵寿县芬芬矿产品加工厂，规格为河沙40～70目。所述的纤维素醚为甲基纤维素，购自广州双普贸易有限公司。所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.15：0.4：1。所述的可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉，购自石家庄鑫源纤维素有限公司。所述的水玻璃粉为钠水玻璃，购自济南鑫森源化工有限公司；所述的固化剂为六氟硅酸钠，CAS：16893-85-9，购自百灵威科技有限公司；所述的消泡剂为干粉类有机硅类消泡剂，购自德国明凌化学粉末消泡剂P803；所述的憎水剂为有机硅类憎水剂，购自上海舜水化工有限公司，牌号为SHP50。
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法，至少包括以下步骤：
取顺丁烯二酸氢铵和丙烯酸于去离子水中溶解，其中丙烯酸和去离子水的体积比为1：300，搅拌15～30min，向其中加入有机蒙脱土，通入氮气，45℃水浴下搅拌30min，并依次加入交联剂、引发剂；在氮气保护下，密封放入45℃水浴中反应3h，再在80℃水浴条件下反应2h；取出产物用乙醇洗涤3次，放入110℃烘箱中干燥24h，粉碎，筛分，获得100～200目所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物；其中引发剂、交联剂、丙烯酸的质量比为0.004：0.002：1；所述的引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，所述的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的物质的量之比为1：1；所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺。
所述的环保型填缝剂的制备方法，至少包括以下步骤：
a.按重量份精确称取所述环保填缝剂的各组分材料；
b.开动混合机，依次加入水泥、无机填料、方解石粉、保水剂、可再分散乳胶粉、水玻璃粉、固化剂、消泡剂、憎水剂，搅拌10min；
c.出料、包装。
所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用，至少包括以下步骤：称取水，所述的水和环保型填缝剂的质量比为35：100，一边搅拌一边添加所述环保型填缝剂，搅拌成腻子状后，静置熟化12min，再机械分散60s，即可使用。
实施例2：
实施例2提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥45重量份；方解石粉20重量份；无机填料60重量份；保水剂0.5重量份；可再分散乳胶粉2重量份；水玻璃粉10重量份；固化剂1重量份；消泡剂0.2重量份；憎水剂0.5重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为3：1。
所述的水泥为硅酸盐水泥，购自浙江宏途建材有限公司，型号为P.O 42.5R。所述的无机填料为石英砂，购自上海博彤化工有限公司，规格为70～100目。所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素，购自石家庄鑫源纤维素有限公司，规格为建筑级，粘度为100000mPa·s。所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.35：0.6：1。所述的可再分散乳胶粉为苯乙烯-丁二烯共聚胶粉，购自石家庄鑫源纤维素有限公司。所述的水玻璃粉为钾水玻璃，购自济南鑫森源化工有限公司；所述的固化剂为六氟硅酸钠，CAS：16893-85-9，购自百灵威科技有限公司；所述的消泡剂为干粉类有机硅类消泡剂，购自德国明凌化学粉末消泡剂P803；所述的憎水剂为有机硅类憎水剂，购自上海舜水化工有限公司，牌号为P750。
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用同实施例1。
实施例3：
实施例3提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥40重量份；方解石粉15重量份；无机填料30重量份；保水剂0.2重量份；可再分散乳胶粉1.2重量份；水玻璃粉6重量份；固化剂0.7重量份；消泡剂0.16重量份；憎水剂0.2重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为3：1。
所述的水泥为硅酸盐水泥，购自浙江宏途建材有限公司，型号为P.C 32.5R。所述的无机填料为粉煤灰，购自长兴华飞化工有限公司。所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素，购自石家庄鑫源纤维素有限公司，规格为建筑级，粘度为100000mPa·s。所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.3：0.58：1。所述的可再分散乳胶粉为苯乙烯-丁二烯共聚胶粉，购自石家庄鑫源纤维素有限公司。所述的水玻璃粉为钾水玻璃，购自济南鑫森源化工有限公司；所述的固化剂为磷酸钠，CAS：7601-54-9，购自百灵威科技有限公司；所述的消泡剂为干粉类有机硅类消泡剂，购自绿源柏穗化工技术有限公司的粉体消泡剂DEFOMEX AP 199；所述的憎水剂为硬脂酸钙，CAS：1592-23-0，购自百灵威科技有限公司。
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用同实施例1。
实施例4：
实施例4提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥40重量份；方解石粉15重量份；无机填料30重量份；保水剂0.2重量份；可再分散乳胶粉1.2重量份；水玻璃粉6重量份；固化剂0.7重量份；消泡剂0.16重量份；憎水剂0.2重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为5：1。
所述的水泥为白水泥，购自青岛汇德新科建材有限公司，标号为325。所述的无机填料为废瓷粉。所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素，购自石家庄鑫源纤维素有限公司，规格为建筑级，粘度为100000mPa·s。所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.3：0.58：1。所述的可再分散乳胶粉为聚丙烯酸胶粉，购自宝辰化学有限公司，型号为：6041A。所述的水玻璃粉为钾水玻璃，购自济南鑫森源化工有限公司；所述的固化剂为磷酸钠，CAS：7601-54-9，购自百灵威科技有限公司；所述的消泡剂为干粉类有机硅类消泡剂，购自绿源柏穗化工技术有限公司的粉体消泡剂DEFOMEX AP 199；所述的憎水剂为硬脂酸钙，CAS：1592-23-0，购自百灵威科技有限公司。
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用同实施例1。
实施例5：
实施例5提供了一种环保型填缝剂，以重量份计，至少包括以下组分：水泥40重量份；方解石粉15重量份；无机填料30重量份；保水剂0.2重量份；可再分散乳胶粉1.2重量份；水玻璃粉6重量份；固化剂0.7重量份；消泡剂0.16重量份；憎水剂0.2重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为4.5：1。
所述的水泥为白水泥，购自青岛汇德新科建材有限公司，标号为425。所述的无机填料为水洗砂，购自灵寿县芬芬矿产品加工厂，规格为河沙40～70目。所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素，购自石家庄鑫源纤维素有限公司，规格为建筑级，粘度为100000mPa·s。所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.3：0.58：1。所述的可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉，购自石家庄鑫源纤维素有限公司。所述的水玻璃粉为钠水玻璃，购自济南鑫森源化工有限公司；所述的固化剂为六氟硅酸钠，购自百灵威科技有限公司；所述的消泡剂为干粉类有机硅类消泡剂，购自绿源柏穗化工技术有限公司的粉体消泡剂DEFOMEX AP 199；所述的憎水剂为硬脂酸镁，CAS：557-04-0，购自百灵威科技有限公司。
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂的制备方法同实施例1。
所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用同实施例1。
对比例1：
对比例1的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，所述的环保填缝剂中不包括蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物。
对比例2：
对比例2的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，所述的环保填缝剂中不包括纤维素醚。
对比例3：
对比例3的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，所述的环保填缝剂中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为1：2。
对比例4：
对比例4的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，将蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物更换为等质量的蒙脱土和顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物。
对比例5：
对比例5的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，将蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物更换为等质量的蒙脱土改性聚丙烯酸。
对比例6：
对比例6的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，将蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物更换为等质量的蒙脱土。
对比例7：
对比例7的具体实施方式同实施例5，不同之处在于，将蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物更换为等质量的顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物。
性能评价：
1.抗泛碱性能
填缝剂泛碱试件按JC/T1024-2007《墙体饰面砂浆》规定方法成型，成型面积150mm×l50mm，填缝剂厚度10mm。填缝剂泛碱的测试分初次泛碱测试和二次泛碱测试。初次泛碱测试：在试件成型完毕后，将其放置于温度5℃左右，湿度90％以上的低温高湿环境中养护2d取出，放在标准试验条件[温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％]下养护至表面干燥后(干燥条件下泛碱更明显)，测算泛碱面积；二次泛碱测试：在试件成型完毕后，将其放于标准试验条件下养护至7d，然后采用JC/T1024-2007中的泛碱测试方法进行干湿循环试验后，测算泛碱面积。泛碱面积的测算是将试验后的试件拍摄成图像，再使用专业图像处理软件Imagepro plus6.0进行测量，计算出泛碱面积占总面积的百分比，在表1中分别记录初次泛碱面积和二次泛碱面积占总面积的百分比。
2.吸水量
本发明所述的填缝剂的吸水量按JC/T 1004-2006《陶瓷砖填缝剂》进行成型、养化，分别测试30min和24h时的吸水量。
表1性能表征测试
Figure BDA0001583381130000171
由表1可以看出，本发明中的环保型填缝剂抗泛碱性能好，吸水率低，性能优异。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (9)

1.一种环保型填缝剂，其特征在于，以重量份计，至少包括以下组分：水泥25～45重量份；方解石粉5～20重量份；无机填料10～60重量份；保水剂0.1～0.5重量份；可再分散乳胶粉0.3～2重量份；水玻璃粉5～10重量份；固化剂0.5～1重量份；消泡剂0.1～0.2重量份；憎水剂0.05～0.5重量份；所述的水泥选自任意标号的硅酸盐水泥或白水泥；所述的方解石粉的粒径大于1000目；所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为3～5：1；
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物中有机蒙脱土、顺丁烯二酸氢铵、丙烯酸的质量比为0.15～0.35：0.4～0.6：1；
所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的制备方法，至少包括以下步骤：
取顺丁烯二酸氢铵和丙烯酸于去离子水中溶解，其中丙烯酸和去离子水的体积比为1：300，搅拌15～30min，向其中加入有机蒙脱土，通入氮气，45℃水浴下搅拌30min，并依次加入交联剂、引发剂；在氮气保护下，密封放入45℃水浴中反应3h，再在80℃水浴条件下反应2h；取出产物用乙醇洗涤3次，放入110℃烘箱中干燥24h，粉碎，筛分，获得100～200目所述的蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物；其中引发剂、交联剂、丙烯酸的质量比为0.004：0.002：1；所述的引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，所述的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的物质的量之比为1：1；所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺。
2.如权利要求1所述的环保型填缝剂，其特征在于，所述的无机填料选自水洗砂、黄砂、石英砂、石灰石粉、粉煤灰、矿渣微粉、钢铁渣、废陶瓷粉中的任一种或多种，所述的无机填料的粒径小于40目。
3.如权利要求1所述的环保型填缝剂，其特征在于，所述的保水剂为纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的混合物，其中纤维素醚和蒙脱土改性顺丁烯二酸氢铵-丙烯酸共聚物的质量比为4.5：1。
4.如权利要求3所述的环保型填缝剂，其特征在于，所述的纤维素醚选自Na-羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、淀粉酯中的任一种或多种。
5.如权利要求1所述的环保型填缝剂，其特征在于，所述的可再分散乳胶粉选自苯乙烯-丁二烯共聚胶粉、苯乙烯-丙烯酸共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、聚丙烯酸酯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉中的任一种或多种。
6.如权利要求1所述的环保型填缝剂，其特征在于，所述的水玻璃粉为钠水玻璃或钾水玻璃粉；所述的固化剂为六氟硅酸钠或磷酸钠；所述的消泡剂为有机硅类消泡剂；所述的憎水剂为有机硅类憎水剂或硬脂酸盐类憎水剂。
7.如权利要求1～6任一项所述的环保型填缝剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
a.按重量份精确称取所述环保填缝剂的各组分材料；
b.开动混合机，依次加入水泥、无机填料、方解石粉、保水剂、可再分散乳胶粉、水玻璃粉、固化剂、消泡剂、憎水剂，搅拌5～10min；
c.出料、包装。
8.如权利要求1～6任一项所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用，其特征在于，至少包括以下步骤：称取水，所述的水和环保型填缝剂的质量比为30～35：100，一边搅拌一边添加所述环保型填缝剂，搅拌成腻子状后，静置熟化8～15min，再机械分散20～60s，即可使用。
9.如权利要求8所述的环保型填缝剂在建筑物瓷砖之间缝隙填充中的应用，其特征在于，所述的环保型填缝剂用于宽度为2～8mm的缝隙的填缝作业。
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