CN110845973B

CN110845973B - 一种瓷砖胶的柔性增强材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN110845973B
Application number: CN201911157996.6A
Authority: CN
Inventors: 范敦城; 熊卫锋; 吴应林; 刘晓斌; 庞家琪; 韩朝辉; 王宏斌; 张宁
Original assignee: Dongfang Yuhong Civil Building Materials Co ltd
Current assignee: Lushan Huasha Industrial Co.,Ltd.
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: CN110845973A

Abstract

本发明公开了一种瓷砖胶的柔性增强材料及其制备方法和应用。以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料包括：偏高岭土40‑80wt％，超细矿粉5‑20wt％，粉煤灰5‑15wt％，纳米二氧化硅3‑15wt％和木质纤维4‑20wt％。本发明的柔性增强材料，在显著增强瓷砖胶的柔性的同时，还能够使瓷砖胶的粘结强度得到一定程度的提高。

Description

一种瓷砖胶的柔性增强材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于瓷砖胶添加剂技术领域，更具体地，涉及一种瓷砖胶的柔性增强材料及其制备方法和应用。

背景技术

瓷砖胶又称陶瓷砖粘合剂或粘结剂、粘胶泥等多种叫法，是现代装潢的新型材料，替代了传统水泥黄沙，胶粘结力是水泥砂浆的数倍，能有效粘贴大型的瓷砖石材，避免掉砖的风险。主要用于粘贴瓷砖、面砖、地砖等装饰材料，广泛适用于内外墙面、地面、浴室、厨房等建筑的饰面装饰场所。但是，对于铺贴大板或超大板，以及基层变形较大、温差较大的区域，瓷砖胶的柔韧性仍然不足，需要对其进行增韧，传统的增韧方法主要通过在瓷砖胶中添加胶粉来解决瓷砖胶的柔性问题；例如，公开号为CN104230271A的专利申请，公开了一种柔性瓷砖胶粘剂，包括下述组分，以质量份数计，普通硅酸盐水泥5-15，填料65-85，纤维素醚0.15-0.3，胶粘剂8-15，木质素纤维0.05-0.5，触变剂0.10-0.3，减水剂0.10-0.2；上述专利申请是通过在瓷砖胶粘剂中添加较多可再分散乳胶粉来提高柔性胶粘剂的柔性与拉伸粘结强度，进而克服传统瓷砖胶粘剂在石膏板、木材等变形较大基层粘结时，出现瓷砖空鼓、掉砖或固化速度慢等现象；上述专利申请由于使用了较多的可再分散乳胶粉，存在显著的提高了瓷砖胶的材料成本的问题。另外，公告号为CN104446230B的专利公开了一种利用玄武岩纤维改善瓷砖胶黏剂的柔性的方案，具体为，以重量份数计，包括以下组分：水泥35～45份；玄武岩纤维0.1～1份；砂45～65份；该专利通过在传统瓷砖胶黏剂配方中引入玄武岩纤维组分，以提高瓷砖胶黏剂的耐热胶粘强度和柔韧性。但是，通过添加玄武岩纤维只能对胶粘剂的柔性起到一定的促进作用，难以从根本解决瓷砖胶的柔性问题；同时，由于玄武岩纤维是以天然玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，需要消耗大量能耗，还存在高耗能，不环保节能和价格昂贵的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于瓷砖胶的柔性增强材料，该柔性增强材料能够解决瓷砖胶的柔性问题，环保、且成本低廉。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种瓷砖胶的柔性增强材料，以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料包括：偏高岭土40-80wt％，超细矿粉5-20wt％，粉煤灰5-15wt％，纳米二氧化硅3-15wt％和木质纤维4-20wt％。

本发明的第二方面提供上述柔性增强材料的制备方法，该制备方法包括：将偏高岭土，超细矿粉，粉煤灰，纳米二氧化硅和木质纤维混合均匀，得到所述柔性增强材料。

本发明的第三方面提供上述柔性增强材料作为瓷砖胶柔性增强剂的应用。

本发明的技术方案具有如下优点：

(1)本发明的柔性增强材料，在显著增强瓷砖胶的柔性的同时，还能够使瓷砖胶的粘结强度得到一定程度的提高。

(2)本发明的柔性增强材料在瓷砖胶的应用中，能够降低瓷砖胶中的胶粉或水泥的用量，进而实现节约成本。

(3)本发明的柔性增强材料，原料成本低，制备工艺简单，适于工业化生产应用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的第一方面提供一种瓷砖胶的柔性增强材料，以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料包括：偏高岭土40-80wt％，超细矿粉5-20wt％，粉煤灰5-15wt％，纳米二氧化硅3-15wt％和木质纤维4-20wt％。

本发明中，所述偏高岭土优选为50-70wt％，所述纳米二氧化硅优选为5-15wt％，木质纤维优选为8-18wt％。

发明人研究发现：瓷砖胶是由多种性质差异较大的材料组成的，在化学反应过程中将形成性质差异较大的界面，如无机胶凝产物、有机聚合物、砂、惰性微细颗粒、纤维之间形成的各种简单或者复杂多相结合界面。因此，瓷砖胶材料在受弯破坏后，有些界面结合紧密，断裂面粗糙，有些界面结合较弱，断裂面较为光滑。有机聚合物与无机聚合物因化学性质差异较大，容易产生过度界面，当过度界面现象明显时，会影响材料的柔性发挥，抗弯强度降低。因此，在瓷砖胶中单一加入木质纤维，并不能显著提高瓷砖胶的柔性；因此，本发明利用不同物料的协同效应以显著改善纤维-无机聚合物界面间的粘结性能，减少界面间的刚性与柔性差异，增加聚合物结构网络的韧性，从而提高瓷砖胶材料的抗弯强度，降低纤维从基体中拔出的概率，增强材料的柔性。

本发明中，加入的偏高岭土和纳米二氧化硅均为超细颗粒，其表面具有的高活化表面能，易吸附于木质纤维表面，并通过羟基化将生成C-S-H凝胶及钙矾石；因成核点多，且结晶粒度小，界面结合强度较高，增强了木质纤维与水泥水化基体之间的粘结性能。超细矿粉的活性略逊于纳米二氧化硅与偏高岭土，但其与水泥聚合物体系有良好地适应性，可通过解离反应形成众多活化硅氧四面体结构，生成C-S-H凝胶以及钙矾石，提高了基体材料强度与密实度的同时，可以缓冲溶液PH值，防止纤维表面生成大结晶尺寸的Ca(OH)₂以及钙矾石，从而提高了木质纤维表面层反应产物的密实度，有效地增强了粘结性能，在受弯过程中可以充分发挥纤维的拉伸性能。另一方面，活性超细颗粒均匀的分布于浆体中，其体积效应与量子隧道效应可渗透到有机聚合物中形成空间网状结构，从而大幅度提高聚合物膜的韧性，同时还能增强无机聚合物与有机聚合物之间的界面粘结力，进而提高材料的柔韧性。

根据本发明，优选地，所述偏高岭土的细度为D90≥15μm，目数≥1000目。

本发明中，D90≥15μm是指通过15μm孔径的物料占物料总量的90％以上。

根据本发明，优选地，所述超细矿粉的细度为D90≥15μm，目数≥1000目，1天活性指数≥100％。

本发明中，所述超细矿粉为水淬高炉矿渣经烘干、粉磨、分选后得到的超细部分。

根据本发明，优选地，所述粉煤灰的强度活性指标≥70％，烧失量≤8.0wt％，游离氧化钙的含量≤4.0wt％，45μm方孔筛余量≤25％。

本发明中，所述粉煤灰优选为燃煤电厂从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。

根据本发明，优选地，所述纳米二氧化硅的平均粒径为5-100nm；优选为10-50nm。

根据本发明，优选地，所述木质纤维的长度为0.5-10mm。

根据本发明，优选地，以所述瓷砖胶的总重量计，所述瓷砖胶柔性增强剂的添加量为2-10wt％。

本发明中，所述以所述瓷砖胶的总重量计中的瓷砖胶不包括瓷砖胶柔性增强剂。

以下通过实施例进一步说明本发明：

以下各实施例所用的偏高岭土的细度为D90≥15μm，目数为1250目；超细矿粉的细度为D90≥15μm，目数为1200目，1天活性指数为110％；粉煤灰(所用粉煤灰为燃煤电厂从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰)的强度活性指标为73％，烧失量为3wt％，游离氧化钙的含量为2wt％，45μm方孔筛余量为18％；纳米二氧化硅的平均粒径为20nm；木质纤维的长度为0.5mm。

以下各对比例和应用实例所用的瓷砖胶中：MGH12纤维素醚购自上海惠广精细化工有限公司，5010N胶粉购自瓦克化学(中国)有限公司，5044N胶粉购自瓦克化学(中国)有限公司。

实施例1

本实施例提供一种瓷砖胶的柔性增强材料，以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料由如下组分组成：偏高岭土60wt％，超细矿粉12wt％，粉煤灰10wt％，纳米二氧化硅8wt％和木质纤维10wt％。

制备方法为：将偏高岭土，超细矿粉，粉煤灰，纳米二氧化硅和木质纤维混合均匀，得到所述柔性增强材料。

表1中的对比例1和应用实例1-2所用的瓷砖胶配方如下：其中，对比例1中不添加实施例1制备的柔性增强材料，应用实例1-2分别添加了3wt％和7wt％的实施例1制备的柔性增强材料(以瓷砖胶的总重量计)；表1中各测试项目均参照标准JC/T 547-2017《陶瓷砖胶粘剂》进行测试。

瓷砖胶：P·O42.5水泥400g，40-70目河砂400g，70-140目河砂200g，5010N胶粉60g，甲酸钙7g和MGH12纤维素醚4g。

表1

实施例2

本实施例提供一种瓷砖胶的柔性增强材料，以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料由如下组分组成：偏高岭土56wt％，超细矿粉14wt％，粉煤灰10wt％，纳米二氧化硅8wt％和木质纤维12wt％。

表2中的对比例2和应用实例3-4所用的瓷砖胶配方如下：其中，对比例2中不添加实施例2制备的柔性增强材料，应用实例3-4分别添加了4wt％和8wt％的实施例2制备的柔性增强材料(以瓷砖胶的总重量计)；表2中各测试项目均参照标准JC/T 547-2017《陶瓷砖胶粘剂》进行测试。

瓷砖胶：P·O42.5水泥400g，40-70目河砂400g，70-140目河砂200g，5010N胶粉50g，甲酸钙7g和MGH12纤维素醚4g。

表2

实施例3

本实施例提供一种瓷砖胶的柔性增强材料，以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料由如下组分组成：偏高岭土61wt％，超细矿粉8wt％，粉煤灰7wt％，纳米二氧化硅10wt％和木质纤维14wt％。

对比例3和应用实例5-7所用的瓷砖胶配方(所述瓷砖胶配方不包括柔性增强材料)见表3：其中，对比例3中不添加实施例3制备的柔性增强材料，应用实例5-7分别添加了2.97wt％、6.11wt％和9.46wt％的实施例3制备的柔性增强材料(以瓷砖胶的总重量计)；表3中各测试项目均参照标准JC/T 547-2017《陶瓷砖胶粘剂》进行测试。

表3

表3中的加水量的百分比是指以瓷砖胶的总重量计。

综上，由表1可知，在瓷砖胶中加入本发明的柔性增强材料，显著地提高了瓷砖胶的柔性，同时，还对浸水后拉伸粘结强度有一定程度的提高。

由表1和表2对比可知，在瓷砖胶中加入柔性增强材料，在降低胶粉的用量的同时，使得瓷砖胶仍然具有良好的浸水后拉伸粘结强度；同时，由表2中的数据可知，相较于对比例2，在低胶粉含量的瓷砖胶中添加本发明的柔性增强材料，在提高了瓷砖胶的柔性同时，还对浸水后拉伸粘结强度有一定程度的提高。由此可知，本发明的柔性增强材料能够降低胶粉的用量，节约成本。

由表3可知，在瓷砖胶中加入本发明的柔性增强材料，在不会使瓷砖胶的强度下降的同时，可以取代部分P·O42.5水泥，提高瓷砖胶的柔性；同时，相对于对比例3，本发明的柔性增强材料在提高瓷砖胶的柔性同时，还对浸水后拉伸粘结强度有一定程度的提高。由此可知，本发明的柔性增强材料还能够降低水泥的用量，节约成本。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims

1.一种瓷砖胶的柔性增强材料，其特征在于，以所述柔性增强材料的总重量计，该柔性增强材料包括：偏高岭土40-80wt％，超细矿粉5-20wt％，粉煤灰5-15wt％，纳米二氧化硅3-15wt％和木质纤维4-20wt％；

其中，所述偏高岭土的细度为D90≥15μm，目数≥1000目；

所述超细矿粉的细度为D90≥15μm，目数≥1000目；

所述粉煤灰的强度活性指标≥70％，烧失量≤8.0wt％，游离氧化钙的含量≤4.0wt％，45μm方孔筛余量≤25％；

所述纳米二氧化硅的平均粒径为5-100nm；

所述木质纤维的长度为0.5-10mm。

2.根据权利要求1所述的柔性增强材料，其中，所述超细矿粉的1天活性指数≥100％。

3.权利要求1或2所述的柔性增强材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将偏高岭土，超细矿粉，粉煤灰，纳米二氧化硅和木质纤维混合均匀，得到所述柔性增强材料。

4.权利要求1或2所述的柔性增强材料作为瓷砖胶柔性增强剂的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其中，以所述瓷砖胶的总重量计，所述瓷砖胶柔性增强剂的添加量为2-10wt％。