有机硅憎水剂在保温砂浆中的应用研究

1、全国中文核心期刊有机硅憎水剂在保温砂浆中的应用研究朱海霞，张琳，孙顺杰，吴兆毅（汕头经济特区龙湖科技有限公司北京技术中心，北京100076）选用德国Wacker 公司有机硅憎水剂SILRES BS 1042作为改性剂，对膨胀珍珠岩进行憎水处理后作为保温砂浆的骨摘要：软化系数、线性收缩率、抗压及抗折强度等的影响。试验结果表明，使用经过有料，对比了处理前后的膨胀珍珠岩对保温砂浆吸水率、机硅憎水剂处理的膨胀珍珠岩保温砂浆制品性能理想。保温砂浆；有机硅憎水剂；膨胀珍珠岩关键词：中图分类号：TU57+2文献标识码：B 文章编号：1001-702X （2009）07-0015-03Application

2、of silicone hydrophober in thermal mortarZHU Haixia ，ZHANG Lin ，SUN Shunjie ，WU Zhaoyi（Shantou SEZ Longhu Sci. Tech. Company Limited Beijing Technical Center ，Beijing 100076，China ）0前言冰冻而导致破坏。因此，目前膨胀珍珠岩抹灰料还只能用于墙体内保温，而不能用于外墙外保温2。为了使膨胀珍珠岩保温砂浆达到相关标准要求，必须对这种材料进行改性，使其具备防水功能，将吸水率降低到外保温材料允许的范围内。本试验选用德国Wack

3、er 公司SILRES BS 1042有机硅憎水剂对膨胀珍珠岩进行处理，与空白膨胀珍珠岩保温砂浆对比其在吸水率、软化系数、线性收缩率、抗压及抗折强度等方面的性能差异。膨胀珍珠岩具有轻质、绝热、吸声、无毒、无味、不燃烧、不发霉且能吸收放射性等特点1，是一种质优价廉的保温材料。我国目前年生产能力约1000万m 3，主要用于轻质保温制品和抹灰料。但是，膨胀珍珠岩的吸水率极高，可高达自重的300%，吸水后导热系数迅速增大，保温效果急剧下降，还会因收稿日期：2009-02-09作者简介：朱海霞，女，1981年生，河北张家口人，硕士，工程师。1有机硅憎水剂作用机理硅氧烷类憎水剂中活性成分的结构特点为多个有

4、机硅单元，通常为36个，具有可流动性，为透明的液体。能溶解在 个最佳添加量。当纳米SiO 2的添加量达到10%时，虽然密封粉体制备的聚氨酯密封胶的性能也在一定程度上有所提高。胶的拉伸强度、邵A 硬度仍有所增加，但其断裂伸长率反而下降，这是由于随着纳米SiO 2添加量的增大，纳米SiO 2与PUS 的缠绕增加，交联度增大，同时分散性降低，界面作用力下降，从而导致材料力学性能降低。另外，密封胶的黏度增大，挤出性降低，外观性能变差，影响密封胶的施工性能。参考文献：1欧玉春. 刚性粒子填充聚合物的增强增韧与界面相结构J.高分1998，14（2）：12-16. 子材料科学与工程，2张以河，付绍云，李国耀

5、，等. 聚合物基纳米复合材料的增强增韧机理J.高技术通讯，2004（5）：99-105. 3王斌. 高分子对无机纳米粒子的表面改性研究D.北京：清华大学，2005. 4高濂，孙静，刘阳桥. 纳米粉体的分散及表面改性M.北京：化学工业出版社，2003：172-180. 5Robert L ，Katherine M ，Ezio R ，et al .Modification of kaolinite by 1992，28：19-26. surface polymerizationJ.PolymerInternational ，6Yanagisawa ，Kenichi.Manufacture of t

6、hermoplastic resins stabi -lized on inorganic filler powder and composite materials there-316. foreJ.JapanKa Kai Tokkyo Koha.JP 09151，4结论（1）红外光谱分析表明，纳米SiO 2表面成功接枝上TDI和PPG ，TDI 缩合PPG 接枝改性纳米SiO 2是改善纳米SiO 2粒子分散性的有效方法。（2）原位聚合法制备纳米SiO 2/聚氨酯密封胶，纳米SiO 2的添加量在5%左右时综合性能最佳，密封胶的拉伸强度、断裂伸长率和邵A 硬度比未添加纳米SiO 2的密封胶分别

7、提高73%、41%和72%左右，同时达到增强和增韧的效果。改性后纳米SiO 2蒉·15·N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S朱海霞，等：有机硅憎水剂在保温砂浆中的应用研究大多数溶剂中，能快速形成硅树脂网状结构。其典型结构如图1所示。CH 3EtOSi OEtOCH 3Si OEtOCH 3Si OEtOEtMELMENT F 10，德国巴斯夫；减水剂：有机硅憎水剂：SILRES BS 1042，德国Wacker ；粉末憎水剂：SILRES BS 69051VP 、SILRES BS Powder A ，德国Wacker 。2.2试验

8、方法（1）膨胀珍珠岩憎水处理：首先将BS 1042按照0.2%的比例，用水稀释成均匀溶液；称取适量的膨胀珍珠岩样品，并用2倍质量的BS 1042稀释液喷洒，同时均匀拌合膨胀珍珠岩，尽可能保证膨胀珍珠岩对溶液均匀吸收。待膨胀珍珠岩将溶液完全吸收后，放入带通风设备的干燥箱中，在105温度下烘干到恒重，取出膨胀珍珠岩在室温下自然冷却到室温3。（2）吸水率：参照GB/T5486.32001无机硬质绝热制品试验方法，测试有机硅憎水剂处理后的珍珠岩对保温砂浆吸水率的影响。（3）软化系数：参照GB/T204732006建筑保温砂浆，测试有机硅憎水剂处理后的膨胀珍珠岩对保温砂浆软化系数的影响。（4）线性收缩率

9、：参照膨胀玻化微球轻质砂浆（征求意见稿），测试有机硅憎水剂处理后的膨胀珍珠岩对保温砂浆线性收缩率的影响。（5）抗压、抗折强度：参照GB/T176711999水泥胶砂强度检验方法（ISO 法），测试有机硅憎水剂处理后的膨胀珍珠岩对保温砂浆抗压、抗折强度的影响。图1典型硅树脂网状结构示意由于活性成分不挥发，就克服了直接用硅烷所带来的易挥发、易造成环境污染及成分的损失等问题，而且，硅氧烷也具有良好的渗透性。尤其是当烷基为长链烷基时，形成的硅树脂网络具有很好的耐碱性能，可以长时间地发挥防水功能。由于有机硅化合物与无机硅酸盐之间有较强的化学亲合力，能有效地改变硅酸盐材料的表面特性。因此，采用有机硅类憎水

10、剂可以对膨胀珍珠岩进行憎水处理。有机硅中带有反应活性的硅氧烷通过特定条件能相互作用形成氢键，而且还能与膨胀珍珠岩中的羟基起化学反应，形成末端带有Si R 基的硅烷链，如图2、图3所示。CH 3SiO H OCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3SiO H OSiO H OSiO H OSi图2CH 3CH 3Si OOO CH 3CH 3Si氢键结合CH 3SiOOOOCH 3CH 3CH 3Si3试验结果及讨论本试验采用的配方见表1。表1组分空白P ·O42.5水泥/%粉煤灰/%PMC-50US/%减水剂F10/%BS Powder A BS 69

11、051VP保温砂浆性能对比试验用配方1#2#3#图3化学键结合上述作用生成牢固的疏水性网状硅氧烷分子膜，表面张力很低，能均匀地分布在多孔的膨胀珍珠岩微孔壁上，而不封闭其毛细管道，不影响干燥过程中内部水分的排出。干燥后再遇水，水在毛细管壁上的接触角为100°130°，使滴在其上的水成为珠状，无法渗入到颗粒内部，从而使其具有防水功效。2试验m （珍珠岩）m （粉料）水固比/%2.1试验用材料膨胀珍珠岩：外观为白色颗粒，堆积密度约70kg/m3，河南信阳天意公司；水泥：P ·O42.5级，北京琉璃河水泥厂；粉煤灰：II 级；纤维素醚：PMC-50US ，韩国三星；

12、83;16·新型建筑材料20097其中加水量是通过调节砂浆达到标准稠度（50±5）mm时用水量确定的。吸水率空白与有机硅憎水剂处理珍膨胀珠岩保温砂浆的吸水率对比试验结果见表2。3.1朱海霞，等：有机硅憎水剂在保温砂浆中的应用研究表2有机硅憎水剂处理对保温砂浆吸水率的影响1#空白处理50.7空白70.92#处理40.63#空白处理67.336.9项目吸水率/%72.2浆制品的性能，因此，膨胀珍珠岩采用有机硅憎水剂预处理是非常必要的。3.4抗压及抗折强度空白与有机硅处理膨胀珍珠岩保温砂浆的抗压抗折强度对比试验结果见表5。表5有机硅憎水剂处理膨胀珍珠岩对保温砂浆强度的影响项目空白

13、抗折强度/MPa抗压强度/MPa1#2#3#从表2可以看出，无论是否加粉末有机硅憎水剂，经过有机硅处理过的膨胀珍珠岩的保温砂浆比同配方空白保温砂浆的吸水率明显降低，而且降低幅度都在29%以上，最高可达45.2%。在空白珍珠岩保温砂浆中，即使加入粉末憎水剂，吸水率降低效果也不明显，最多降低6.8%。3.2软化系数空白与处理膨胀珍珠岩保温砂浆的软化系数对比试验结果见表3。表3有机硅憎水剂处理对保温砂浆软化系数的影响项目1#空白0.82处理0.87空白0.852#处理0.883#空白处理0.860.88从表5可以看出，采用有机硅憎水剂处理过的膨胀珍珠岩保温砂浆的抗折、抗压强度都有明显的提高，其中1#

14、3#试样的抗折强度分别提高了76.5%、101.3%和83.7%，抗压强度分别提高了78.4%、79.7%和80.7%，均提高了76%以上。同样，只加入粉末憎水剂，空白膨胀珍珠岩保温砂浆的抗折、抗压强度只有一定程度的提高。抗折强度提高了10.3%和26.5%，抗压强度提高了33.1%和36.5%，均未超过37%。软化系数从表3可以看出，经有机硅憎水剂处理后的膨胀珍珠岩制成的保温砂浆的软化系数，较空白膨胀珍珠岩保温砂浆有#一定的提高，提高最大的为1（仅为6.1%），而3#仅提高了2.3%。说明有机硅憎水剂处理后的膨胀珍珠岩对提高保温砂浆的软化系数有一定帮助，但并不明显。3.3线性收缩率空白与有机

15、硅憎水剂处理膨胀珍珠岩保温砂浆的线性收缩率对比试验结果见表4。表4项4结语（1）从保温砂浆配方的加水量可以看出，膨胀珍珠岩用有机硅憎水剂SILRES BS 1042处理后，加水量从120%下降到60%，减水效果明显，这从根本上决定了保温砂浆在水泥足够水化的同时，其各方面性能会有不同程度的提高。（2）膨胀珍珠岩未经过有机硅憎水剂SILRES BS 1042处理时，在粉料中加入粉末憎水剂BS Powder A 或BS 69051VP ，在一定程度上可以降低保温砂浆的加水量，相应地降低其吸水率、线性收缩率，提高抗折、抗压强度，但是改善效果有限。（3）将使用有机硅憎水剂SILRES BS 1042进行

16、预处理的膨胀珍珠岩作为保温砂浆的骨料，虽然对软化系数的提高有限，但能很大程度上降低拌合加水量，降低制品的吸水率、线性收缩率，并明显提高砂浆的抗折、抗压强度。在此基础上再加入粉末憎水剂BS Powder A 或BS 69051VP ，对保温砂浆的各方面性能有进一步的改善。有机硅憎水剂处理对砂浆线性收缩率的影响目空白0.301#处理0.17空白0.232#处理0.153#空白处理0.220.14线性收缩率/%从表4看出，使用空白膨胀珍珠岩作为骨料的保温砂浆，再加入粉末憎水剂后，其线性收缩率有一定的降低，但最大仅可降低26.7%。1#中，经过有机硅憎水剂预处理的膨胀珍珠岩保温砂浆，线性收缩率为0.17%，比同配方空白膨胀珍珠岩保温砂浆的线性收缩率降低了43.3%。在此基础上再加入粉末憎水剂，如3#中线性收缩率为0.14%，比1#空白膨胀珍珠岩保温砂浆的线性收缩率降低了53.3%。由于砂浆在干燥养护到达龄期的过程中，收缩过大会在体系内部产生收缩裂缝。尽管随着水泥水化作用的