纤维素醚(HEC、HPMC、MC 等)和可再分散聚合物粉末(通常基于 VAE、丙烯酸酯等)是砂浆,尤其是干混砂浆中两种至关重要的添加剂。它们各自具有独特的功能,并通过巧妙的协同作用,显著提升砂浆的整体性能。它们的相互作用主要体现在以下几个方面:

纤维素醚提供关键环境(保水性和增稠性):
保水性:这是纤维素醚的核心功能之一,它能在砂浆颗粒和水之间形成一层水化膜,显著降低水分蒸发到基材(如多孔砖、砌块)和空气中的速度。
对可再分散性聚合物粉末的影响:优异的保水性为可再分散性聚合物粉末发挥以下功能创造了关键条件:
提供成膜时间:聚合物粉末颗粒需要溶于水,并重新分散成乳液。随着砂浆干燥过程中水分的逐渐蒸发,聚合物粉末会聚结成连续、柔韧的聚合物膜。纤维素醚可以减缓水分蒸发,使聚合物粉末颗粒有充足的时间(开放时间)均匀分散并迁移到砂浆孔隙和界面,最终形成高质量、完整的聚合物膜。如果水分流失过快,聚合物粉末将无法完全成膜或成膜不连续,从而显著降低其增强效果。
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确保水泥水化:水泥水化需要水。保水性能纤维素醚的加入确保了聚合物粉末在成膜的同时,水泥也能获得充足的水分,实现充分水化,从而为早期和后期强度的发挥奠定良好的基础。水泥水化产生的强度与聚合物膜的柔韧性相结合,是性能提升的基础。
纤维素醚可提高可加工性(增稠和引气性):
增稠/触变性:纤维素醚可显著提高砂浆的稠度和触变性(静止时浓稠,搅拌/施工时变稀)。这提高了砂浆的抗流挂性(即从垂直表面滑落),使其更易于铺展和平整,从而获得更佳的饰面效果。
引气作用:纤维素醚具有一定的引气能力,引入细小、均匀、稳定的气泡。
对聚合物粉末的影响:
改善分散性:适当的粘度有助于乳胶粉颗粒在混合过程中更均匀地分散在砂浆体系中,并减少团聚。
优化的可加工性:良好的施工性能和触变性使含有乳胶粉的砂浆更易于处理,确保其均匀地涂抹在基材上,这对于充分发挥乳胶粉在界面处的粘结效果至关重要。
气泡的润滑和缓冲作用:引入的气泡如同滚珠轴承,进一步提升了砂浆的润滑性和可加工性。同时,这些微气泡还能缓冲硬化砂浆内部的应力,补充乳胶粉的增韧效果(尽管过多的空气引入会降低强度,因此需要保持平衡)。
可再分散性聚合物粉末提供灵活的粘合和增强(成膜和粘合):
聚合物膜的形成:如前所述,在砂浆干燥过程中,乳胶粉颗粒聚集形成连续的三维聚合物网络膜。
对砂浆基质的影响:
增强粘结力:聚合物薄膜包裹并桥接水泥水化产物、未水化水泥颗粒、填料和骨料,显著增强砂浆内各组分之间的粘结力(粘结力)。
更佳的柔韧性和抗裂性:聚合物膜本身具有柔韧性和延展性,使硬化砂浆具有更高的变形能力。这使得砂浆能够更好地吸收和分散由温度变化、湿度变化或基材轻微位移引起的应力,从而显著降低开裂风险(抗裂性)。
提高抗冲击性和耐磨性:柔性聚合物薄膜可吸收冲击能量,提高砂浆的抗冲击性和耐磨性。
降低弹性模量:使砂浆更柔软,更能适应基材的变形。
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乳胶粉改善界面结合(界面增强):
补充纤维素醚的活性面积:纤维素醚的保水作用还可以减少基材吸水过多造成的“界面缺水”问题。更重要的是,聚合物粉末颗粒/乳液有迁移到砂浆-基材界面以及砂浆-增强纤维(如果有)界面的趋势。
形成坚固的界面层:界面处形成的聚合物膜能够强力渗透并锚固于基材的微孔中(物理粘结)。同时,聚合物本身对各种基材(混凝土、砖块、木材、EPS/XPS保温板等)表现出优异的附着力(化学/物理吸附)。这显著增强了砂浆与各种基材的粘结强度(附着力),无论是初始状态还是浸水和冻融循环后(耐水性和耐候性)。
孔隙结构与耐久性的协同优化:
纤维素醚的作用:保水性使水泥水化效果最佳,减少因缺水而产生的疏松孔隙;引气作用引入可控的微小孔隙。
聚合物粉末的作用:聚合物膜部分阻塞或桥接毛细管孔,使孔结构变小且连通性降低。
协同效应:这两个因素的共同作用改善了砂浆的孔隙结构,降低了吸水率,并提高了其抗渗性。这不仅增强了砂浆的耐久性(抗冻融性和抗盐蚀性),还降低了因吸水率降低而出现白华的可能性。这种改善的孔隙结构也与更高的强度相关。
纤维素醚既是“基础”,又是“保障”:它提供必要的保水环境(使水泥水化和乳胶粉成膜),优化可加工性(确保砂浆均匀分布),并通过增稠和引气影响微观结构。
可再分散乳胶粉既是“增强剂”,又是“桥梁”:它在纤维素醚创造的有利条件下形成聚合物膜,显著提高砂浆的内聚力、柔韧性、抗裂性、粘结强度和耐久性。
核心协同:纤维素醚的保水能力是乳胶粉有效成膜的前提,如果保水能力不足,乳胶粉就无法充分发挥其功效。相反,乳胶粉的柔性粘结性,弥补了纯水泥基材料易脆、易开裂、粘结力不足等缺陷,显著提升了耐久性。
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组合效应:两者在改善孔隙结构、降低吸水率、增强长期耐久性方面相互促进,产生协同效应。因此,在现代砂浆(例如瓷砖胶粘剂、外墙外保温抹灰/粘结砂浆、自流平砂浆、防水砂浆和装饰砂浆)中,纤维素醚和可再分散乳胶粉几乎总是成对使用。通过精确调整每种成分的类型和用量,可以设计出满足各种性能要求的高质量砂浆产品。它们的协同效应是将传统砂浆升级为高性能聚合物改性水泥基复合材料的关键。
发布时间:2025年8月6日