Существует две системы цементных материалов: неорганические цементные материалы и органические цементные материалы. Неорганические цементные материалы, такие как цемент, могут скреплять заполнители, образуя жесткий каркас, а органические цементные материалы могут придавать жесткому каркасу когезионные свойства и динамические характеристики, а также улучшать сцепление с трудносцепляемыми основаниями.
Синтетические полимерные эмульсии используются для модификации цементного раствора, который называется двухкомпонентной системой, то есть минеральный клейкий порошок в мешках и жидкий полимерный клей в емкостях. При практическом применении такого рода двухкомпонентных полимерно-модифицированных цементных растворов остается проблема, связанная с тем, что трудно точно контролировать количество добавляемой полимерной эмульсии, если оно слишком велико или слишком мало, то это приведет к изменению технических характеристик раствора, в результате чего его характеристики не будут соответствовать предъявляемым требованиям. Помимо сложностей и рисков при работе с двухкомпонентными продуктами возникают также проблемы, связанные со стоимостью и логистикой. В связи с вышеуказанными проблемами модификации раствора полимерной эмульсией стимулируется разработка и применение редиспергируемых полимерных порошковых продуктов, а однокомпонентный сухой раствор, полученный на основе редиспергируемых полимерных порошковых продуктов, облегчает строительные работы, удобнее упаковывать, хранить и транспортировать, а также благоприятно влияет на защиту окружающей среды.
- Типы и требования к эксплуатационным характеристикам Редиспергируемого полимерного порошка
Редиспергируемый полимерный порошок представляет собой высушенную распылением полимерную эмульсию, подвергаемую последующей обработке и выполняемую в качестве разновидности органического желирующего материала, обладающего адгезией и эластичностью. Применяется в основном в строительстве, особенно в сухих строительных смесях, для повышения когезии.
Среди распространенных на рынке типов порошка редиспергируемого полимера можно назвать порошок сополимера этилена и винилацетата (EVA), порошок тройного сополимера этилена, винилхлорида и виниллаурата (E/VC/VL), порошок тройного сополимера винилацетата, этилена и винилового эфира высших жирных кислот (VAC/E/VeoVa), порошок гомополимера винилацетата (PVAc), порошок чистого акрилового полимера (PAE).
Порошок сополимера этиленвинилацетата (EVA) занимает лидирующие позиции в мире и представляет собой технические характеристики Редиспергируемый полимерный порошок . Учитывая специализированный опыт применения полимеров для модификации растворов, он по-прежнему является лучшим техническим решением.
Основные физические свойства порошка редиспергируемого полимера
| Пункт | Индекс | Пункт | Индекс |
| Твердое содержание | (99±1) | Основное распределение коллоидных частиц | 1～7 |
| Зольность | (10±2) | минимальная температура формирования пленки | 0 |
| Объемная плотность | (490±50) | Внешний вид фильма | прозрачный, эластичный |
| внешний вид | Белый порошок | Значение Ph | 7～8 |
| Защитный коллоид | поливиниловый спирт | ||
| Размер частиц | Более 400 | самовозгорание | 225 |
Редиспергируемый полимерный порошок может быть соединен с другими неорганическими желирующими материалами (такими как цемент, гашеная известь, гипс и др.), а также с различными мелкими заполнителями, мелкими наполнителями и другими добавками (такими как метилгидроксипропилцеллюлозный эфир, крахмальный эфир, целлюлозное волокно и др.) и физически перемешан в сухом растворе. При добавлении сухой смеси в воду и перемешивании под действием гидрофильного защитного коллоида и механической силы сдвига частицы полимерного порошка быстро диспергируются в воде, достаточно быстро распределяются и образуют пленку. Например, при применении сухого напыления бетона для ремонтных работ сухой раствор с порошком редиспергируемого полимера и вода перемешиваются на поверхности конструкции в течение всего 0,1 с на конце сопла, что достаточно для полного диспергирования порошка редиспергируемого полимера и образования пленки. На этой ранней стадии смешивания полимерный порошок начинает оказывать влияние на реологию и обрабатываемость раствора. Вследствие различных составов полимерного порошка, свойств и модификаций самого полимерного порошка это влияние будет дополнительным, а у некоторых и реологическим. эффект денатурации, а у некоторых — эффект увеличения тиксотропии. Механизм влияния складывается из многих аспектов, включая влияние сродства редиспергируемого полимерного порошка к воде при диспергировании, влияние различной вязкости после диспергирования на увеличение содержания воздуха в растворе и распределение пузырьков. Благодаря влиянию защитных коллоидов, воздействию на цемент и воду, взаимодействию Redispersible Polymer powder с другими добавками, а также эффекту взаимодействия его добавок с другими добавками, словом, использование различных Redispersible Polymer powder будет выполнять различные функции, такие как увеличение текучести, увеличение тиксотропии и увеличение вязкости.
Принято считать, что механизм, с помощью которого Redispersible Polymer powder улучшает обрабатываемость свежего раствора, таков: Редиспергируемый полимерный порошок обычно увеличивает содержание газа в растворе и тем самым смазывает свежий раствор; особенно его защитный коллоид, реагирующий с водой при диспергировании сродства, и последующая вязкость суспензии, улучшает когезию строительного раствора и тем самым улучшает обрабатываемость. После формирования свежего строительного раствора, содержащего порошковую дисперсию редиспергируемого полимера, по мере уменьшения влажности на трех уровнях, а именно: поглощения поверхностью основания, реакционного расхода гидравлического материала и улетучивания поверхностного слоя в воздух, частицы смолы постепенно сближаются, а граница раздела медленно размывается, смолы сливаются и в конце концов полимеризуются, образуя пленку. Процесс превращения смолы в непрерывную полимерную пленку происходит в основном в порах раствора и на поверхности твердого тела.
Процесс образования полимерной пленки в общем случае можно разделить на три стадии. На первой стадии частицы полимера свободно перемещаются в исходной эмульсии в режиме броуновского движения. По мере испарения воды движение частиц, естественно, все более и более ограничивается. Межфазное натяжение между водой и воздухом заставляет их постепенно сближаться. На втором этапе, когда частицы начинают соприкасаться друг с другом, вода, напоминающая сеть, испаряется через капилляры. Высокое капиллярное напряжение, действующее на поверхность частиц, приводит к деформации полимерных сфер и их слиянию. Оставшаяся вода заполняет поры, и образуется грубая пленка. На третьем, заключительном этапе происходит диффузия молекул полимера с образованием настоящей непрерывной пленки. В процессе формирования пленки изолированные подвижные частицы полимера консолидируются в новую фазу пленки под действием высокого растягивающего напряжения. Для того чтобы порошок редиспергируемого полимера мог образовать пленку в затвердевшем растворе, необходима минимальная температура пленкообразования (MFT).
ниже температуры отверждения раствора. Если этот процесс необратим, то полимерная пленка не будет редиспергироваться при повторном контакте с водой; защитный коллоид редиспергируемого полимерного порошка — поливиниловый спирт — должен быть отделен от системы полимерной пленки, что не представляет проблемы в системе щелочного цементного раствора, поскольку поливиниловый спирт будет омыляться щелочью, образующейся при гидратации цемента. В то же время адсорбция кварцевых материалов в виде мелких заполнителей также может привести к постепенному исчезновению поливинилового спирта из системы. Мембрана, образованная путем диспергирования порошка редиспергируемого полимера, выделенного из системы без гидрофильного защитного коллоида, нерастворимого в воде, может функционировать в условиях сухого и длительного погружения в воду. Конечно, в нещелочных технологиях (например, с использованием гипса или только наполнителей), поскольку поливиниловый спирт все еще частично присутствует в конечной полимерной пленке, он может влиять на водостойкость полимерной пленки, но такие системы обычно не используются. В случае же длительного погружения в воду, при этом полимер по-прежнему сохраняет свои уникальные механические свойства, это не влияет на применение порошка Redispersible Polymer в таких системах.
С образованием конечной полимерной пленки в затвердевшем растворе формируется каркасная система из неорганических и органических желирующих материалов, которая представляет собой хрупкий и твердый скелет, состоящий из гидравлических материалов, а Редиспергируемый полимерный порошок в зазорах и на твердых поверхностях — гибкую сеть, состоящую из пленок. Поскольку прочность на разрыв пленки из полимерной смолы, образованной латексным порошком, обычно более чем на порядок выше, чем у материалов на основе цемента, это позволяет повысить прочность раствора на разрыв. Поскольку гибкость и способность к деформации полимера значительно выше, чем у цемента. Благодаря жесткой структуре камня улучшаются деформационные характеристики раствора, а также значительно повышается эффект рассеивания напряжений, что улучшает трещиностойкость раствора.
По мере увеличения содержания порошка редиспергируемого полимера вся система развивается в сторону пластика. В случае высокоосмотического порошка полимерная фаза в отвержденном растворе постепенно превысила фазу неорганического продукта гидратации и раствора. Произошло качественное изменение, и она превратилась в эластомер. В то же время продукт гидратации цемента стал «наполнителем». В то же время пленка, образующаяся при диспергировании порошка редиспергируемого полимера, распределенного на границе раздела фаз, может играть еще одну важнейшую роль — повышение адгезии к контактирующим материалам, что подходит для некоторых трудносклеиваемых базовых поверхностей с крайне низким или нулевым водопоглощением (например, поверхность гладких бетонных и цементных материалов, поверхность органических материалов, таких как стальные листы, медный кирпич, дерево или пластмассы), существенно, так как при связывании неорганического связующего с материалом достигается принцип механического заделывания, то есть гидравлическая суспензия проникает в зазоры других материалов и постепенно затвердевает. Вышеупомянутые трудносклеиваемые поверхности не могут эффективно проникать в материал, образуя превосходное механическое схватывание, поэтому только растворы с неорганическими клеями не могут обеспечить практического эффекта склеивания. Механизм сцепления полимеров иной, поэтому другие материалы за счет межмолекулярных сил и не зависят от пористости поверхности (конечно, шероховатая поверхность основания и увеличенная поверхность контакта увеличат силу сцепления); это еще больше проявляется в случае поверхностей с органическим основанием. В то же время порошок редиспергируемого полимера , содержащий этилен, обладает более высокой адгезией к органическим основаниям, особенно к аналогичным материалам, таким как поливинилхлорид и полистирол, что в большей степени способствует применению полимер-модифицированных сухих строительных смесей.
Раствор, модифицированный порошком редиспергируемого полимера , очевидно, будет обладать повышенной прочностью на растяжение, эластичностью, гибкостью и герметизирующими свойствами. Он может образовывать полимерную пленку и формировать часть стенки отверстия, тем самым выполняя роль герметика в высокопористой структуре раствора. Полимерная мембрана имеет механизм саморастяжения, который создает напряжение в точке ее крепления к раствору. Эти внутренние силы удерживают раствор как единое целое, повышая тем самым его когезионную прочность. Наличие высокоэластичных и упругих полимеров повышает гибкость и эластичность раствора. Механизм повышения предела текучести и прочности при разрушении заключается в следующем: при приложении силы образование микротрещин задерживается до достижения более высокого давления за счет повышения гибкости и эластичности. Кроме того, переплетенные участки полимера препятствуют коалесценции микротрещин в сквозные трещины. Таким образом, порошок редиспергируемого полимера повышает напряжение разрушения и деформацию разрушения материала.
Полимерная пленка в полимерно-модифицированном растворе также играет важную роль в упрочнении раствора. Порошок редиспергируемого полимера , распределенный на границе раздела фаз, играет еще одну важнейшую роль за счет диспергирования и образования пленки, повышая адгезию к контактирующим материалам. Например, в микроструктуре области контакта между порошкообразным полимерно-модифицированным раствором для приклеивания керамической плитки и керамической плиткой пленка, образованная полимером, может образовывать мост между стеклокерамической плиткой с недостаточным водопоглощением и матрицей цементного раствора. В обычных условиях область контакта двух различных материалов является зоной повышенного риска образования усадочных трещин, приводящих к потере адгезии. Отсюда видно, что способность полимерных пленок залечивать усадочные трещины играет важную роль в плиточных клеях.
Механизм действия порошка редиспергируемого полимера в растворе может быть кратко описан следующим образом:
- Порошок редиспергируемого полимера после диспергирования образует пленку и может быть использован в качестве второго связующего для усиления адгезии.
b.После того как растворная система впитает защитный коллоид порошка редиспергируемого полимера, пленкообразующий полимер не будет разрушаться под воздействием воды или «вторично диспергироваться»;
c.Полимерная смола после образования пленки распределяется по всей системе раствора в качестве армирующего материала, повышая тем самым когезию раствора;
г.Основная функция порошка Redispersible Polymer во влажном растворе — улучшение строительных характеристик, улучшение текучести, повышение тиксотропности и антипросадочных свойств, улучшение когезии, повышение водоудержания;
e. Основными функциями порошка редиспергируемого полимера после отверждения раствора являются повышение прочности на растяжение, повышение прочности на изгиб, снижение модуля упругости, улучшение деформируемости, повышение плотности материала, повышение износостойкости, улучшение внутренних Он может повысить прочность когезии, снизить концентрацию карбонизации, уменьшить водопоглощение материала, сделать материал гидрофобным.