CN116102287A - 一种建筑用粘结材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑用粘结材料，该粘结材料由改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物混合而成。其中，改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物的重量比为1：(2.5‑3.5)：(3‑4)。此外，还公开了该粘结材料的制备方法以及使用其的粘结砂浆。该粘结材料和粘结砂浆的粘结强度更大，同时具有更长的晾置时间，在施工时间内砂浆不结皮，持续具有良好的润湿性。

Description

一种建筑用粘结材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域；涉及一种建筑用粘结材料及其制备方法。
背景技术
干混砂浆是由水泥、干燥轻质集料或粉料、改性添加剂以及根据性能确定的其他组分，按照一定比例而搅拌混合而制成的混合物，在使用地点按照特定比例加水或乳液拌合到一定的稠度使用。干混砂浆性能稳定，使用方便，施工效率高，工人劳动强度低；还能改善施工环境，保证施工质量，而且在减少废料等方面都有明显优势，应用越来越广泛。
瓷砖粘结砂浆俗称瓷砖胶，是干混砂浆中主要的品种之一，有室内和室外产品之分，因为粘结强度高而主要用于粘贴各种墙砖、地砖、石材等装饰材料，广泛适用于室内外的墙地面和厨卫、浴室、阳台等部位。作为干混砂浆的一种，也具有干混砂浆的上述优点，是特别针对瓷砖铺贴的特点及应用要求开发而成，已广泛在国内外瓷砖铺贴工程中使用。
传统的瓷砖铺贴工艺使用的是现场搅拌水泥，砂拌制而成的水泥净浆或水泥砂浆，配合比由工人随意决定，现场散装堆放、搅拌水泥砂等固体材料，无法避免损害健康和污染环境的粉尘。水泥类材料虽然强度高、耐久性好，但粘结强度较低、并且收缩大，对于吸水率高、锚固孔洞多的陶砖或釉面砖尚可粘贴，但对于吸水率低、粘贴面孔洞少、面积大的瓷砖，如果使用传统水泥砂浆粘贴，极易粘贴不牢，发生瓷砖空鼓、脱落等安全事故。
与现场搅拌水泥砂浆相比，瓷砖粘结砂浆具有如下主要优点：容易批量生产，产品性能稳定；产品性能容易调制；保水性好，施工性好；粘结强度高，耐久性好；显著降低粉尘污染，改善施工环境。
中国专利申请CN103102114A公开了一种陶瓷砖粘结砂浆，由水泥、黄砂、尾铁矿砂和外加剂组成，各所述组分的质量百分比为：水泥40%；黄砂14.67～46.96%；尾铁矿砂11.74～44.03%；外加剂1.3%。这种陶瓷砖粘结砂浆能够在保证相同陶瓷砖粘结砂浆性能的前提下，利用尾铁矿砂代替部分黄砂作为集料制备陶瓷砖粘结砂浆，既能解决尾铁矿砂的堆放问题，又能降低陶瓷砖粘结砂浆的成本，同时可以避免尾铁矿砂对环境造成的破坏。
中国专利申请CN109650818A公开了一种瓷砖粘结砂浆及其制备工艺，原料按重量如下，P.042.5水泥100～150份、石英砂60～90份、纤维素醚0.1～0.5份、胶粉0.5～1份、聚丙烯酰胺0.5～1份、消泡剂0.1～0.3份和糯米粉2～4份。通过恰当的配方和工艺，添加聚丙烯酰胺和糯米粉，使其在水泥砂浆使用时具有增稠性和粘合性，增强粘结砂浆的粘稠度和粘度；同时适量的纤维素醚具有高保水性，可使水泥充分水化，增强粘结强度，提高拉升度和剪切强度。
然而，对于大尺寸瓷砖，不仅需要粘结砂浆的粘结强度更大，同时需要粘结砂浆具有更长的晾置时间，保证在施工时间内砂浆不结皮，持续具有良好的润湿性。但现有技术的建筑用粘结材料和粘结砂浆仍然存在着粘结强度和晾置时间不足的缺点。
发明内容
本发明目的是提供一种粘结强度和晾置时间更好的建筑用粘结材料及其制备方法。
为了实现上述目的，一方面，本发明所采取的技术方案如下：一种建筑用粘结材料，所述粘结材料由改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物混合而成。
根据本发明所述的粘结材料，其中，改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物的重量比为1：(2.5-3.5)：(3-4)。
根据本发明所述的粘结材料，其中，所述改性碳纤维由短切碳纤维经氧化和偶联改性得到。
根据本发明所述的粘结材料，其中，所述短切碳纤维的直径为7μm，长度为700-1400μm，密度为1.80g/cm3，抗拉强度为4900MPa，弹性模量为230GPa。
根据本发明所述的粘结材料，其中，所述偶联改性使用N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在90-100℃条件回流反应1-5h得到。
根据本发明所述的粘结材料，其中，所述改性碳纤维在400℃条件下的热失重为2-3%。
根据本发明所述的粘结材料，其中，丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚的重均分子量Mw=9.54×105g/mol，粘均分子量Mη=8.38×105g/mol，丙烯酸接枝率为12.6%。
另一方面，本发明提供了一种根据本发明所述的粘结材料的制备方法，包括将改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物湿法混合和干燥步骤。
又一方面，本发明提供了一种粘结砂浆，包括水泥、石英砂粗砂、石英砂细砂、膨胀剂、木质素纤维以及根据本发明所述的粘结材料。
根据本发明所述的粘结砂浆，其中，粘结材料的重量百分比为3-6wt%。
与现有技术相比，根据本发明所述的建筑用粘结材料和粘结砂浆的粘结强度更大，同时具有更长的晾置时间，在施工时间内砂浆不结皮，持续具有良好的润湿性。
具体实施方式
必须指出的是，除非上下文另外明确规定，否则如本说明书及所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一个/种”和“该/所述”既可包括一个指代物，又可包括多个指代物(即两个以上，包括两个)。
除非另外指明，否则本发明中的数值范围为大约的，并且因此可以包括在所述范围外的值。所述数值范围可在本发明表述为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表述这样的范围时，另一个方面包括从所述一个特定值和/或至另一个特定值。相似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解，所述特定值形成另一个方面。还应当理解，数值范围中每一个的端点在与另一个端点的关系中均是重要的并独立于另一个端点。
在说明书和最后的权利要求书中提及组合物或制品中特定元素或组分的重量份是指组合物或制品中该元素或组分与任何其它元素或组分之间以重量份表述的重量关系。
在本发明中，除非具体指出有相反含义，或基于上下文的语境或所属技术领域内惯用方式的暗示，否则本发明中提及的溶液均为水溶液；当水溶液的溶质为液体时，所有分数以及百分比均按体积计，且组分的体积百分比基于包含该组分的组合物或产品的总体积；当水溶液的溶质为固体时，所有分数以及百分比均按重量计，且组分的重量百分比基于包含该组分的组合物或产品的总重量。
本发明中提及的“包含”、“包括”、“具有”以及类似术语并不意欲排除任何可选组分、步骤或程序的存在，而无论是否具体公开任何可选组分、步骤或程序。为了避免任何疑问，除非存在相反陈述，否则通过使用术语“包含”要求的所有方法可以包括一个或多个额外步骤、设备零件或组成部分以及/或物质。相比之下，术语“由……组成”排除未具体叙述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另外说明，否则术语“或”是指单独以及以任何组合形式列举的成员。
此外，本发明中任何所参考的专利文献或非专利文献的内容都以其全文引用的方式并入本发明，尤其关于所属领域中公开的定义(在并未与本发明具体提供的任何定义不一致的情况下)和常识。
在本发明中，除非另外指明，否则份数均为重量份，温度均以℃表示或处于环境温度下，并且压力为大气压或接近大气压。室温表示20-30℃。存在反应条件(例如组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围)以及可用于优化通过所述方法得到的产物纯度和收率的条件的多种变型形式和组合。将只需要合理的常规实验来优化此类方法条件。
在本发明中，短切碳纤维的直径为7μm，长度为700-1400μm，密度为1.80g/cm3，抗拉强度为4900MPa，弹性模量为230GPa。
丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚的重均分子量Mw=9.54×105g/mol，粘均分子量Mη=8.38×105g/mol，丙烯酸接枝率为13.4%；购自西安瑞禧生物科技有限公司。
石英砂粗砂为0.3-0.6mm河砂，筛分为<0.1mm为0.8%，0.1-0.3mm为3.9%，0.3-0.6mm为94.5%，>0.6mm为0.8%。
石英砂细砂为0.1-0.3mm河砂，筛分为<0.1mm为0.7%，0.1-0.3mm为91.8%，0.3-0.6mm为7.2%，>0.6mm为0.3%。
合成例
将短切碳纤维置于70%浓硝酸中，90℃条件保温处理4h，水洗至中性。然后，将处理后的短切碳纤维加入5wt%的N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH-900）水溶液中，短切碳纤维与KH-900的重量比为1：0.8。加热至95℃条件回流反应2h，水洗3次，真空干燥，得到改性碳纤维产品。改性碳纤维产品在400℃条件下的热失重为2.6%。
IR图谱显示改性碳纤维产品在3268cm-1、2940cm-1、2835cm-1、1412cm-1、1305cm-1、1068cm-1和776cm-1等位置出现特征吸收峰。
实施例1
将合成例的改性碳纤维产品、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物乳液（VAE-707，固含量为55%）混合在一起，三者的重量比为1：3：6。充分搅拌使其混合均匀，真空干燥至无水，得到实施例1的粘结材料。
比较例1
将未改性的短切碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物乳液（VAE-707，固含量为55%）混合在一起，三者的重量比为1：3：6。充分搅拌使其混合均匀，真空干燥至无水，得到比较例1的粘结材料。
比较例2
将合成例的改性碳纤维产品、30011C纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物乳液（VAE-707，固含量为55%）混合在一起，三者的重量比为1：3：6。充分搅拌使其混合均匀，真空干燥至无水，得到比较例2的粘结材料。
应用实施例1
按照表1配方制备粘结砂浆。
制备方法如下：将水泥、石英砂粗砂、石英砂细砂、粘结材料、膨胀剂和木质素纤维混合均匀，得到粘结砂浆。
按照行业标准JC/T 547-2017测试粘结强度。标准瓷砖使用50mm×50mm；厚度为5mm。混凝土板规格为400mm×200mm×40mm。粘结砂浆的水料比为0.26：1。搅拌和养护按照JC/T 547-2017进行，养护28d后测试粘结强度（MPa）。晾置时间按照JC/T 547-2017测试30min加长晾置时间的粘结强度（MPa）。
结果参见表2。
由表2可以看出，与比较例1-2相比，本申请实施例1的粘结强度和30min加长晾置时间的粘结强度更好。
此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种建筑用粘结材料，其特征在于，所述粘结材料由改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物混合而成。
2.根据权利要求1所述的粘结材料，其特征在于，改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物的重量比为1：2.5-3.5：3-4。
3.根据权利要求1或2所述的粘结材料，其特征在于，所述改性碳纤维由短切碳纤维经氧化和偶联改性得到。
4.根据权利要求3所述的粘结材料，其特征在于，所述短切碳纤维的直径为7μm，长度为700-1400μm，密度为1.80g/cm3，抗拉强度为4900MPa，弹性模量为230GPa。
5.根据权利要求3所述的粘结材料，其特征在于，所述偶联改性使用N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在90-100℃条件回流反应1-5h得到。
6.根据权利要求1或2所述的粘结材料，其特征在于，所述改性碳纤维在400℃条件下的热失重为2-3%。
7.根据权利要求1所述的粘结材料，其特征在于，丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚的重均分子量Mw=9.54×105g/mol，粘均分子量Mη=8.38×105g/mol，丙烯酸接枝率为13.4%。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述粘结材料的制备方法，其特征在于，包括将改性碳纤维、丙烯酸接枝羟乙基纤维素醚和醋酸乙烯酯/乙烯共聚物湿法混合和干燥步骤。
9.一种粘结砂浆，其特征在于，包括水泥、石英砂粗砂、石英砂细砂、膨胀剂、木质素纤维以及根据权利要求1-7任一项所述的粘结材料。
10.根据权利要求9所述的粘结砂浆，其特征在于，粘结材料的重量百分比为3-6wt%。
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