CN116835943A - 一种环保无色差的饰面砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保无色差的饰面砂浆及其制备方法，该饰面砂浆包括以下组分：水泥、骨料、减水剂、惰性填料、抗泛碱剂、颜料、水。其中抗泛碱剂为改性可再分散乳胶粉和改性氧化石墨烯的混合物，本发明制备的改性可再分散乳胶粉具有良好的成膜、粘结能力，同时可以提高水泥硬化浆体的力学强度和致密性，且与改性氧化石墨烯混合使用，通过改性氧化石墨烯的模板成核效应以及对金属离子的螯合作用，使得砂浆具有良好的抗泛碱性能以及力学性能，且砂浆在使用过程中无挥发性有机物的释放，从而达到环保无色差的效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种环保无色差的饰面砂浆及其制备方法。
背景技术
饰面砂浆是由胶凝材料、骨料、聚合物粘结剂、颜料和外加剂等所组成的用于建筑墙体表面及顶棚装饰的材料。由于饰面砂浆的组成成分，弹性模量、热膨胀系数等热、力学性能与外保温体系的抹面砂浆相近，故与外保温系统有良好的匹配性和相容性。彩色饰面砂浆与外墙贴面砖相比，具有施工速度快、效率高、价格低廉等优势。薄抹型饰面砂浆厚度仅为1mm～3mm，质量轻，可大大降低外保温系统负荷，作为高层建筑装饰时，不会因负风压问题出现掉砖现象，从而使外墙外保温系统在使用过程中更具安全性。
对于外墙面装饰，人们的审美标准仍倾向于使用瓷砖或涂料。然而，瓷砖使用一段时间后，表面出现锈蚀、脏污甚至突发坠落情况，而且因瓷砖表面相对光滑，旧墙改造中在原有瓷砖表面进行粉刷涂料存在很大难度。若翻新旧墙面时采用涂料，则需要界面剂对基材界面进行特殊处理，而且涂料装饰层很薄，既不耐用也不经济。
目前我国大部分建筑的饰面层大都使用瓷砖或乳胶漆，具有丰富装饰效果的饰面砂浆只占极少的市场份额，而彩色饰面砂浆在发达国家已广泛代替涂料和瓷砖应用于建筑物的墙面装饰。究其原因，除了国内市场对饰面砂浆缺乏认知以及原材料质量参差不齐外，更重要的是受到水泥基饰面砂浆泛碱、开裂以及色差等问题的困扰。随着外墙外保温统在建筑外墙上应用的普及，外墙的饰面系统也不再是一个独立的系统，而是以优良的柔韧性、防水性和抗开裂性与外保温系统相匹配。而这些特性正是饰面砂浆所具有的，瓷砖和乳胶漆所欠缺的。
虽然目前国内对饰面砂浆的研究与应用方兴未艾，并且伴随着泛碱、色差、开裂和施工等问题，但是随着经济的不断发展和产业的不断转型升级，响应国家建筑节能环保的号召，高性能墙体饰面材料的深入研究应用是不可避免的趋势。
专利CN104016633B公开了一种外墙彩色饰面砂浆及其制备方法，该饰面砂浆由一定比例的白水泥，石英砂，短切纤维，重质碳酸钙，乳胶粉，纤维素醚，无机颜料，憎水剂，粉煤灰，消泡剂，偏高岭土，触变润滑剂，减水剂组成。该发明主要是通过控制无机填料的粒径来改善砂浆的均匀度，以及提高砂浆的致密性来抑制泛碱现象，这样做的成本较高，同时该方法只适用于无机颜料，对于有机颜料很难将其与砂浆混合均匀，从而会出现色差的问题。
专利CN111377669A公开了一种环保无色差的墙面水泥砂浆及其制备方法，该砂浆由水泥、胶粉、减水剂、硫酸钠、火山灰、钙粉、二氧化硅气凝胶、色浆、氧化铝和骨料组成。该发明主要是通过配置润湿剂、缓凝剂与无机染料混合得到得到色浆，该色浆与水泥砂浆具有较好的相容性，同时具有较好的贮藏稳定性，从而解决了色浆稳定性差，降低水泥砂浆存在色差以及色度不均的问题，且得到的砂浆具有较好力学性能；但是其并未针对砂浆泛碱的问题进行改进，砂浆内部的水分迁移和表面水分蒸发带出的可溶性盐在砂浆表面形成白色沉积物会严重影响砂浆的装饰效果。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种环保无色差的饰面砂浆及其制备方法，该饰面砂浆具有无色差、抗泛碱以及耐候性良好的优点。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种环保无色差的饰面砂浆，包括以下组分：水泥、骨料、减水剂、惰性填料、抗泛碱剂、颜料、水。
优选的，一种环保无色差的饰面砂浆，包括以下质量份的组分：100～150份水泥、200～300份骨料、1～5份减水剂、20～50份惰性填料、1～5份抗泛碱剂、5～10份颜料、30～50份水。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥或铝酸盐水泥中的一种或两种及两种以上的混合。
优选的，所述骨料为石英砂或陶粒。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选的，所述惰性填料为石英粉或重质碳酸钙粉。
进一步优选的，所述惰性填料为石英粉。
惰性填料的主要作用为在改善砂浆的工作性和密实度，由于其具有填充效应和诱导水化效应，可以细化砂浆的孔结构，使砂浆的密度更高，从而砂浆内部的孔隙率降低，同时惰性填料取代部分水泥可以减少水泥水化产生的氢氧化钙，从而增强了饰面砂浆的抗泛碱性能。
但是发明人在试验中发现，加入重质碳酸钙粉的砂浆抗压强度、抗折强度和拉伸粘结强度均有一定程度的降低，且随着添加量的增加，降低的幅度更加明显，而在相同添加量的条件下，添加石英粉的砂浆各项强度更高。可能的原因是在添加量较低时，重质碳酸钙粉可以填充砂浆中的孔隙，改善密实度，另外重质碳酸钙粉可以诱导水泥水化产物析晶，保证了砂浆早期强度发展，因此基本抵消了取代水泥引起的强度变化，但是当添加量过大时，水泥凝胶材料含量降低，导致水泥水化产物总量减少，对砂浆的力学性能造成负面影响。而石英粉的物理化学性质相对更加稳定，除了可以改善密实度外，不会影响砂浆中各成分的分散型和干燥固化成膜，其微粉颗粒在水泥水化产物的形成起到晶核作用，从而加速水泥水化反应，使得砂浆的结构比较密实。
优选的，所述抗泛碱剂为可再分散乳胶粉、改性可再分散乳胶粉和改性氧化石墨烯其中一种或两种及两种以上的混合。
优选的，所述可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
S1先将碳酸氢钠、过硫酸钾、十二烷基二苯醚磺酸二钠溶解在水中，再加入丙烯酸丁酯进行预乳化得到预乳化液；
S2将预乳化液在氮气氛围下加热反应，反应结束后再向其中加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸，继续反应得到乳化液；
S3将乳化液碱化后加入保护剂进行喷雾干燥得到可再分散乳胶粉。
进一步优选的，所述可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
S1先将0.1～1g碳酸氢钠、0.1～1g过硫酸钾、1～2g十二烷基二苯醚磺酸二钠溶解在50～150g水中，再加入50～80g丙烯酸丁酯搅拌10～30min得到预乳化液；
S2将预乳化液在氮气氛围下加热至60～90℃搅拌反应3～6h，反应结束后再向其中加入20～40g甲基丙烯酸甲酯和5～10g甲基丙烯酸，继续搅拌反应3～6h，过滤收集滤液即为乳化液；
S3将乳化液用1～10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝8～10，静置12～24h，再用1～10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝8～10得到碱化后的乳化液，再加入10～40mL 1～10wt％聚乙烯醇水溶液，将其在进口温度为100～130℃、出口温度在50～70℃、进料速率为20～40mL/min的条件下进行喷雾干燥得到可再分散乳胶粉。
可再分散乳胶粉对水泥的改性增强作用与聚合物乳液的作用机理类似，聚合物粒子可以均与分散在水泥浆体中，虽然水泥水化的进行，水泥凝胶逐渐形成，聚合物颗粒逐渐沉积在水泥胶体颗粒表面，随着体系中水含量的降低，聚合物粒子堆积在一起，随着水化的进行，堆积状态的聚合物粒子就会发生变形、融合，形成连续的三维网络状结构，同时水泥硬化浆体也会在聚合物网络中形成连续网状结构，两者形成的双重网状结构将骨料颗粒包裹起来，形成致密的结构，降低孔隙率，抑制氢氧化钙的的迁移，达到抑制泛碱现象的发生。
同时可再分散乳胶粉相对于聚合物乳液改性水泥浆体的优点在于，在应用过程中无挥发性有机物的释放，聚合物乳液中一般既有乳液聚合的残余单体以及后添加的成膜助剂、防冻剂等功能助剂，而这些物质会在使用过程中释放出来，对人体产生危害，而可再分散乳胶粉在制备过程中，由于进行了喷雾干燥，这些剩余的游离单体，会随着喷雾干燥过程中的水分一同被除去，且粉末状的产品形态决定了在应用中不需要添加额外功能助剂，从而降低了对人体的危害。
优选的，所述改性可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
N1先将十六烷基三甲基溴化铵、偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在水中，再用碳酸氢钠水溶液调节溶液pH，再加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行预乳化得到预乳化液；
N2将预乳化液在氮气氛围下加热反应，反应结束后再向其中加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液，继续反应得到模板乳液；
N3将模板乳液调节pH后，加入正硅烷乙酯，搅拌反应得到乳化液，向乳化液中加入保护剂进行喷雾干燥得到改性可再分散乳胶粉。
进一步优选的，所述改性可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
N1先将0.1～0.2g十六烷基三甲基溴化铵、0.1～0.2g偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在200～300g水中，再用5～10wt％碳酸氢钠水溶液调节溶液pH＝6～8，再加入25～30g丙烯酸丁酯、30～35g甲基丙烯酸甲酯、1～4g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷搅拌10～30min得到预乳化液；
N2将预乳化液在氮气氛围下加热至50～70℃搅拌反应3～6h，反应结束后再向其中加入1～4g 60～90wt％丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液，在50～70℃搅拌反应3～6h得到模板乳液；
N3将模板乳液用1～10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝9～11，加入10～20g正硅烷乙酯，在20～30℃搅拌反应10～18h得到乳化液，静置陈化24～48h，向乳液中加入10～40mL1～10wt％聚乙烯醇水溶液，将其在进口温度为100～130℃、出口温度在70～80℃、进料速率为20～40mL/min得条件下进行喷雾干燥得到改性可再分散乳胶粉。
可再分散乳胶粉相比聚合物乳液虽然具有低污染的优点，但是在成膜、粘结能力不如聚合物乳液，这是由于只有聚合物的玻璃化温度高于出口温度，才能保证乳胶粉颗粒表面在出口处保持玻璃态，而不会发生软化、粘壁和团聚，故需要添加亲水单体提高聚合物玻璃化温度，但是这也可再分散乳胶粉的成膜性能降低。
同时，乳胶粉溶于水后，部分颗粒会吸附在未水化的水泥颗粒表面，阻止水化产物的形成。在砂浆硬化过程中，乳胶粉逐渐成膜会包覆在水化产物表面，阻止水化产物之间的衔接，且乳胶粉形成的网状薄膜也无法起到刚性支撑的效果，从而使砂浆的抗压强度降低。
为了解决上述问题，本发明制备了改性可再分散乳胶粉，在乳胶粉表面形成一层二氧化硅壳层，利用二氧化硅高熔点性质来改善聚合物组分对于喷雾干燥的耐受能力，从而可以通过改变单体配比来降低聚合物的玻璃化温度，提高可再分散乳胶粉的成膜、粘结能力。
除此之外，改性可再分散乳胶粉表面的二氧化硅还能堵塞毛细孔，还能作为钙离子消耗剂，能有效迅速地吸收氢氧化钙，降低氢氧化钙的取向程度，发生二次水化反应，利用纳米SiO2吸收和降低水泥硬化浆体本体中的氢氧化钙，以提高水泥硬化浆体的强度和致密性，能够显著提升饰面砂浆的抗泛碱性能。
优选的，所述抗泛碱剂为质量比为1～3:1的改性可再分散乳胶粉和改性氧化石墨烯的混合。
优选的，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯分散在乙醇中，再加入(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，搅拌反应，反应结束后离心干燥，得到改性氧化石墨烯。
进一步优选的，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：将1～2g氧化石墨烯分散在20～50mL乙醇中，超声分散1～2h，再加入3～10mL(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，加热至40～60℃搅拌反应24～36h，反应结束后离心分离，去除上清液，将沉淀物在60～90℃下干燥24～36h。
由于改性可再分散乳胶粉表面的二氧化硅对砂浆的力学强度提升有限，为了进一步提高饰面砂浆的抗泛碱性能和抗压强度，在添加改性可再分散乳胶粉的基础上添加了改性氧化石墨烯，改性氧化石墨烯表面的烷基长链结构通过诱导空间位阻效应阻碍了氧化石墨烯片层的团聚，而氨基的正电荷提供了斥力使氧化石墨烯片层彼此分离，从而增强了氧化石墨烯在碱性环境中的分散能力。氧化石墨烯分散性的改善使得氧化石墨烯在水泥基体中的成核效应增强，同时碱性环境中，表面的二氧化硅通过火山灰反应与钙离子反应形成水化产物，进一步消耗水泥水化产生的氢氧化钙，且其表面的二氧化硅还可以通过共价键与改性可分散乳胶粉表面的二氧化硅紧密连接，由于氧化石墨烯的模板效应，使得乳胶粉形成的网状结构与水泥胶体的网状结构作用更加致密，且氧化石墨烯对金属离子具有螯合作用，从而减少离子的渗透作用，通过上述多种效果来达到抗泛碱的效果。
优选的，所述颜料为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁黄、氧化铁黑和氧化铁棕其中任意一种。
本发明还提供了上述环保无色差的饰面砂浆的制备方法为：将水泥、骨料、惰性填料、抗泛碱剂、颜料倒入搅拌锅中，搅拌使其混合均匀，再将减水剂和水倒入搅拌锅中，继续搅拌得到环保无色差的饰面砂浆。
优选的，所述环保无色差的饰面砂浆的制备方法为：将100～150份水泥、200～300份骨料、20～50份惰性填料、1～5份抗泛碱剂、5～10份颜料倒入搅拌锅中，100～200rpm搅拌120～150s，再将1～5份减水剂和30～50份水倒入搅拌锅中，先用100～200rpm搅拌60～90s，最后用150～250rpm搅拌120～150s得到环保无色差的饰面砂浆。
相比现有技术，本发明的有益效果：
1、本发明制备的改性可再分散乳胶粉，在乳胶粉表面形成一层二氧化硅壳层，利用二氧化硅高熔点性质来改善聚合物组分对于喷雾干燥的耐受能力，从而可以通过改变单体配比来降低聚合物的玻璃化温度，提高可再分散乳胶粉的成膜、粘结能力。
2、改性可再分散乳胶粉可以提高水泥硬化浆体的强度和致密性，且其表面的二氧化硅可以消耗氢氧化钙，与水泥水化产物进行反应，不仅能够显著提升饰面砂浆的抗泛碱性能，还能增强其力学性能。
3、改性可再分散乳胶粉和改性氧化石墨烯同时作为抗泛碱剂，通过改性氧化石墨烯的模板成核效应，使得水泥胶体与乳胶粉形成的网状膜结合的更加紧密，且通过氧化石墨烯对金属离子的螯合作用，从而减少离子的渗透作用，从而使得砂浆的抗泛碱性能更好，同时力学性能也能得到显著提升。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明实施例中部分物质和仪器的具体参数如下：
硅酸盐水泥，P.W42.5级白色硅酸盐水泥，购自于江西银杉白水泥有限公司。
聚羧酸减水剂，工业级，氯离子含量＜0.03％，购自于山东新大地实业集团有限公司。
聚乙烯醇，工业级，PVA-2488，购自于石家庄蓝利建材科技有限公司。
氧化石墨烯，纯度＞98.5％，氧含量约为35％，厚度为0.6～1.2nm，长度为0.8～2μm，购自于上海麦克林生化科技有限公司。
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，工业级，购自于南京联硅化工有限公司。
丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，80wt％水溶液，购自于上海麦克林生化科技有限公司。
实施例1
一种环保无色差的饰面砂浆的制备方法为：将125份硅酸盐水泥、250份石英砂、45份石英粉、5份抗泛碱剂、10份氧化铁红倒入搅拌锅中，100rpm搅拌120s，再将1份聚羧酸减水剂和40份水倒入搅拌锅中，先用100rpm搅拌60s，最后用200rpm搅拌120s得到环保无色差的饰面砂浆。
所述抗泛碱剂为质量比为3:1的改性可再分散乳胶粉和改性氧化石墨烯的混合。
所述改性可再分散乳胶粉的制备方法，包括以下步骤：
N1先将0.1g十六烷基三甲基溴化铵、0.1g偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在240g水中，再用10wt％碳酸氢钠水溶液调节溶液pH＝7，再加入28g丙烯酸丁酯、32g甲基丙烯酸甲酯、2g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷搅拌30min得到预乳化液；
N2将预乳化液在氮气氛围下加热至60℃搅拌反应6h，反应结束后再向其中加入2g80wt％丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液，在60℃搅拌反应6h得到模板乳液；
N3将模板乳液用10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝10，加入15g正硅烷乙酯，在25℃搅拌反应16h得到乳化液，静置陈化36h，向乳液中加入30mL 5wt％聚乙烯醇水溶液，将其在进口温度为120℃、出口温度在77℃、进料速率为20mL/min得条件下进行喷雾干燥得到改性可再分散乳胶粉。
所述改性氧化石墨烯的制备方法为：将1g氧化石墨烯分散在30mL乙醇中，超声分散1h，再加入5mL(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，加热至50℃搅拌反应24h，反应结束后离心分离，去除上清液，将沉淀物在70℃下干燥24h。
实施例2
一种环保无色差的饰面砂浆的制备方法为：将125份硅酸盐水泥、250份石英砂、45份石英粉、5份抗泛碱剂、10份氧化铁红倒入搅拌锅中，100rpm搅拌120s，再将1份聚羧酸减水剂和40份水倒入搅拌锅中，先用100rpm搅拌60s，最后用200rpm搅拌120s得到环保无色差的饰面砂浆。
所述抗泛碱剂为质量比为可再分散乳胶粉。
所述可再分散乳胶粉的制备方法，包括以下步骤：
S1先将0.4g碳酸氢钠、0.6g过硫酸钾、1.2g十二烷基二苯醚磺酸二钠溶解在100g水中，再加入75g丙烯酸丁酯搅拌30min得到预乳化液；
S2将预乳化液在氮气氛围下加热至80℃搅拌反应4h，反应结束后再向其中加入25g甲基丙烯酸甲酯和5g甲基丙烯酸，继续搅拌反应4h，过滤收集滤液即为乳化液；
S3将乳化液用10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝8，静置12h，再用10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝8得到碱化后的乳化液，再加入30mL 5wt％聚乙烯醇水溶液，将其在进口温度为120℃、出口温度在60℃、进料速率为20mL/min的条件下进行喷雾干燥得到可再分散乳胶粉。
实施例3
一种环保无色差的饰面砂浆的制备方法为：将125份硅酸盐水泥、250份石英砂、45份石英粉、5份抗泛碱剂、10份氧化铁红倒入搅拌锅中，100rpm搅拌120s，再将1份聚羧酸减水剂和40份水倒入搅拌锅中，先用100rpm搅拌60s，最后用200rpm搅拌120s得到环保无色差的饰面砂浆。
所述抗泛碱剂为改性可再分散乳胶粉。
所述改性可再分散乳胶粉的制备方法，包括以下步骤：
N1先将0.1g十六烷基三甲基溴化铵、0.1g偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在240g水中，再用10wt％碳酸氢钠水溶液调节溶液pH＝7，再加入28g丙烯酸丁酯、32g甲基丙烯酸甲酯、2g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷搅拌10～30min得到预乳化液；
N2将预乳化液在氮气氛围下加热至60℃搅拌反应6h，反应结束后再向其中加入2g80wt％丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液，在60℃搅拌反应6h得到模板乳液；
N3将模板乳液用10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝10，加入15g正硅烷乙酯，在25℃搅拌反应16h得到乳化液，静置陈化36h，向乳液中加入30mL 5wt％聚乙烯醇水溶液，将其在进口温度为120℃、出口温度在77℃、进料速率为20mL/min的条件下进行喷雾干燥得到改性可再分散乳胶粉。
实施例4
一种环保无色差的饰面砂浆的制备方法为：将125份硅酸盐水泥、250份石英砂、45份石英粉、5份抗泛碱剂、10份氧化铁红倒入搅拌锅中，100rpm搅拌120s，再将1份聚羧酸减水剂和40份水倒入搅拌锅中，先用100rpm搅拌60s，最后用200rpm搅拌120s得到环保无色差的饰面砂浆。
所述抗泛碱剂为改性氧化石墨烯。
所述改性氧化石墨烯的制备方法为：将1g氧化石墨烯分散在30mL乙醇中，超声分散1h，再加入5mL(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，加热至50℃搅拌反应24h，反应结束后离心分离，去除上清液，将沉淀物在70℃下干燥24h。
测试例1
力学性能测试：按照建材行业标准JC/T 1024-2007《墙体饰面砂浆》中7.8节检测上述实施例的抗压强度和抗折强度。
测试结果如表1所示。
表1力学性能测试
| 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPa) | |
| 实施例1 | 19.43 | 6.89 |
| 实施例2 | 15.56 | 4.22 |
| 实施例3 | 17.48 | 5.87 |
| 实施例4 | 19.85 | 7.02 |
本测试例通过测试抗压强度和抗折强度来表征砂浆的力学性能，抗压强度和抗折强度越高，说明砂浆的力学性能越好。
通过分析表1的结果可知，实施例2的抗压强度和抗折强度最小，实施例4的抗压强度和抗折强度最大，其中的原因在于，可再分散乳胶粉溶于水后，部分颗粒会吸附在未水化的水泥颗粒表面，阻止水化产物的形成。在砂浆硬化过程中，乳胶粉逐渐成膜会包覆在水化产物表面，阻止水化产物之间的衔接，且乳胶粉形成的网状薄膜也无法起到刚性支撑的效果，从而使砂浆的抗压强度降低，虽然致密性提高，但是强度降低。实施例3中改性可再分散乳胶粉表面的二氧化硅可以与水化产物反应，不会阻止水化产物之间的衔接，从而提升砂浆的抗压强度和抗折强度，实施例4中使用的是改性氧化石墨烯，其通过模板成核效应，能够显著提升砂浆的抗压强度和抗折强度，实施例1和实施例4相比，相差不大，说明改性氧化石墨烯的添加可以通过在水泥水化作用下，通过共价键穿插在乳胶粉形成的网状薄膜，提高了其刚性支撑效果，从而使得相比实施例2和实施例3，抗压强度和抗折强度得到了很大提升。
测试例2
抗泛碱性能测试：
一次泛碱测定，将制备好的砂浆用抹刀均匀涂抹在200mm×200mm×5mm硅钙板表面，放置在温度为20℃、相对湿度90％条件下3d，待其干燥硬化后对表面进行拍照，然后用软件Image-Proplus6.0测量照片上的泛碱面积。
二次泛碱测定，将制备好的砂浆搅拌后倒入φ100mm×50mm圆柱型模具中，将表面振平。试件脱模后，将试样放置在温度为20℃、相对湿度90％下养护7d，然后在非成型面四周涂上石蜡。将养护好的试样成型面向下放置在50ml去离子水中，4h后将浸出液收集放在100℃烘箱中烘干称量即为泛碱量。
测试结果如表2所示。
表2抗泛碱性能测试
| 泛碱面积(％) | 泛碱量(g) | |
| 实施例1 | 1.53 | 0.042 |
| 实施例2 | 18.67 | 0.092 |
| 实施例3 | 6.84 | 0.068 |
| 实施例4 | 51.35 | 0.133 |
一次泛碱是由于可溶性碱随着拌合水迁移至砂浆表面，待砂浆硬化后在表面沉积形成泛碱，此时可近似认为泛碱产物分布较为平均，用测泛碱面积的方法表征抗泛碱能力误差较小；二次泛碱是由于砂浆硬化后内部的可溶性碱随着自由水通过毛细孔迁移至材料表面，而毛细孔通道在砂浆硬化后会固定在一定的区域，所以二次泛碱只会在一定的区域变得严重而不会使泛碱面积增大，因此用泛碱量来表征抗泛碱性能。
泛碱是砂浆内部的水分迁移和表面水分蒸发带出的可溶性盐在砂浆表面形成白色沉积物造成的，严重影响饰面砂浆的装饰效果。泛碱面积和泛碱量越小，说明砂浆的抗泛碱性能越好。
从表2的结果可知，实施例1的抗泛碱性能最好，实施例4的抗泛碱性能最差。其原因在于，在砂浆硬化过程中，溶于水中的乳胶粉逐渐形成连续的薄膜，减少了砂浆内部的孔隙，阻止了自由水携带可溶性碱迁移至砂浆表面。此外，乳胶粉中的酯基水解后可以和盐类生成羧酸盐型化合物，进一步减少了可溶性金属离子的含量，所以乳胶粉能显著改善砂浆的一次泛碱；且乳胶粉均具有良好的成膜能力，减少了可溶性碱的迁移通道，所以溶出的可溶性盐随着乳胶粉掺量增大而减少；实施例3相比实施例2，改性可再分散乳胶粉利用二氧化硅高熔点性质来改善聚合物组分对于喷雾干燥的耐受能力，从而可以通过改变单体配比来降低聚合物的玻璃化温度，提高可再分散乳胶粉的成膜、粘结能力且表面的二氧化硅还能堵塞毛细孔，还能作为钙离子消耗剂，因此抗泛碱性能更好，而实施例1相比实施例3额外添加的改性氧化石墨烯可以进一步减少砂浆内部的孔隙，同时氧化石墨烯具有螯合金属粒子的能力，进一步提升了抗泛碱性能。
综上所述，本发明公开了一种环保无色差的饰面砂浆具有良好的抗泛碱性能以及力学性能，且砂浆在使用过程中无挥发性有机物的释放，从而达到环保无色差的效果。
Claims (10)
1.一种环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，包括以下组分：水泥、骨料、减水剂、惰性填料、抗泛碱剂、颜料、水。
2.如权利要求1所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，包括以下质量份的组分：100～150份水泥、200～300份骨料、1～5份减水剂、20～50份惰性填料、1～5份抗泛碱剂、5～10份颜料、30～50份水。
3.如权利要求1或2所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于：所述惰性填料为石英粉或重质碳酸钙粉。
4.如权利要求1或2所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于：所述抗泛碱剂为可再分散乳胶粉、改性可再分散乳胶粉和改性氧化石墨烯其中一种或两种及两种以上的混合。
5.如权利要求4所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，所述可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
S1先将碳酸氢钠、过硫酸钾、十二烷基二苯醚磺酸二钠溶解在水中，再加入丙烯酸丁酯进行预乳化得到预乳化液；
S2将预乳化液在氮气氛围下加热反应，反应结束后再向其中加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸，继续反应得到乳化液；
S3将乳化液碱化后加入保护剂进行喷雾干燥得到可再分散乳胶粉。
6.如权利要求4所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，所述改性可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
N1先将十六烷基三甲基溴化铵、偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在水中，再用碳酸氢钠水溶液调节溶液pH，再加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行预乳化得到预乳化液；
N2将预乳化液在氮气氛围下加热反应，反应结束后再向其中加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液，继续反应得到模板乳液；
N3将模板乳液调节pH后，加入正硅烷乙酯，搅拌反应得到乳化液，向乳化液中加入保护剂进行喷雾干燥得到改性可再分散乳胶粉。
7.如权利要求6所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，所述改性可再分散乳胶粉的制备方法包括以下步骤：
N1先将0.1～0.2g十六烷基三甲基溴化铵、0.1～0.2g偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在200～300g水中，再用5～10wt％碳酸氢钠水溶液调节溶液pH＝6～8，再加入25～30g丙烯酸丁酯、30～35g甲基丙烯酸甲酯、1～4g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷搅拌10～30min得到预乳化液；
N2将预乳化液在氮气氛围下加热至50～70℃搅拌反应3～6h，反应结束后再向其中加入1～4g 60～90wt％丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液，在50～70℃搅拌反应3～6h得到模板乳液；
N3将模板乳液用1～10wt％氢氧化钠水溶液调节pH＝9～11，加入10～20g正硅烷乙酯，在20～30℃搅拌反应10～18h得到乳化液，静置陈化24～48h，向乳液中加入10～40mL 1～10wt％聚乙烯醇水溶液，将其在进口温度为100～130℃、出口温度在70～80℃、进料速率为20～40mL/min的条件下进行喷雾干燥得到改性可再分散乳胶粉。
8.如权利要求4所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯分散在乙醇中，再加入(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，搅拌反应，反应结束后离心干燥，得到改性氧化石墨烯。
9.如权利要求8所述的环保无色差的饰面砂浆，其特征在于，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：将1～2g氧化石墨烯分散在20～50mL乙醇中，超声分散1～2h，再加入3～10mL(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，加热至40～60℃搅拌反应24～36h，反应结束后离心分离，去除上清液，将沉淀物在60～90℃下干燥24～36h。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的环保无色差的饰面砂浆的制备方法，其特征在于：将水泥、骨料、惰性填料、抗泛碱剂、颜料倒入搅拌锅中，搅拌使其混合均匀，再将减水剂和水倒入搅拌锅中，继续搅拌得到环保无色差的饰面砂浆。
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