粉体组合物的制作方法

1.本公开涉及一种粉体组合物，及其在瓷砖铺贴上的应用。


背景技术：

2.瓷质砖(俗称玻化砖)是一种表面光滑，吸水率低于0.5％的瓷砖。过低的吸水率使得瓷质砖难以仅依靠水泥砂浆牢固粘结至墙面或地面，因为水泥砂浆是通过渗透到瓷质砖背面的毛细孔以达到粘结的目的。为解决这一问题，目前在粘贴瓷质砖时，通常使用聚合物改性的瓷砖胶进行粘贴。近几年也出现了用瓷砖背胶加水泥砂浆配合粘贴。
3.瓷砖胶是陶瓷砖胶粘剂的简称，通常是指满足行业标准jc/t 547
‑
2017《陶瓷砖胶粘剂》要求的产品，以水泥基为主。它的主要成分是水泥、砂骨料、填料，还可含有少量的保水剂、聚合物和其他添加剂。如cn106673553a公开的瓷砖胶包括15
‑
25份水泥、30
‑
42份河砂、20
‑
35份陶瓷砖抛光废渣、1
‑
2份可再分散胶粉和0.1
‑
0.5份保水剂。相较于水泥砂浆，瓷砖胶可使用薄层法施工，从而使铺贴厚度大大减小，但由于目前基层墙体的平整度达不到要求，实际应用中还是以背涂法的厚层铺贴为主，如果全部使用瓷砖胶找平铺贴，存在成本高的缺馅。如果在粘贴瓷质砖时墙面或地面提前用水泥做一层找平层，又增加了一道工序和等待时间，实际应用中难以接受。
4.瓷砖背胶是最近几年才出现的，顾名思义，即用于瓷砖背面增加瓷砖与水泥砂浆等不合格粘结材料的的一类产品。瓷砖背胶种类多样，既有以聚合物乳液为基础配制而成的单组份背胶，也有以水泥砂浆粉料配合聚合物乳液液料使用的双组份背胶，其除了高分子聚合物材料和无机硅酸盐，还可包括少量的消泡剂、水及其他助剂。如cn105969308a公开的单组份瓷砖背胶包括20
‑
40％微纳级丙烯酸乳液、20
‑
40％改性压敏胶乳液、4
‑
10％丁苯乳液、0.1
‑
0.2％增稠剂、0.2
‑
0.5％成膜助剂、0.1
‑
0.3％消泡剂、0.1
‑
0.5％防腐剂、0.1
‑
0.5％防霉剂，其余为去离子水。如cn105418031 b公开的双组份瓷砖背胶组合物中，粉剂组分包括39
‑
55％水泥、39
‑
55％细砂、1
‑
5％乳胶粉、1
‑
5％助剂、0.1
‑
1％保水剂、1
‑
2％缓凝剂；液体组分包括40
‑
70％丙烯酸乳液、0.1
‑
0.2％消泡剂、28.4
‑
59.2％水、0.2
‑
0.4％成膜助剂和0.5
‑
1％调节剂。
5.相较于瓷砖胶，瓷砖背胶配合水泥砂浆铺贴可以降低成本，因此获得了一定的市场，但是瓷砖背胶产品种类多样，质量参差不齐，而且没有经过实践检验，使用不当，极易形成质量和安全隐患。而且，这类瓷砖背胶施工时间较长，通常需要等待2h以上待背胶表干后才可使用水泥砂浆粘贴瓷砖。并且，液状粘结剂的储存和运输往往受到温度的限制，特别是在0℃以下的地区。因此，仍有必要开发一种粘结性能好、施工时间短、运输方便的产品来满足市场需求。
6.cn103466996a公开了一种粉状的马赛克背胶，包括100
‑
600份可再分散乳胶粉、200
‑
600份石英砂、10
‑
200份氯化钠、5
‑
100份膨润土、1
‑
10份减水剂、1
‑
10份纤维素醚、0.5
‑
10份消泡剂、1
‑
5份木质纤维素和1
‑
5份防霉剂。使用时，将该背胶与水按1:(0.2
‑
0.3)的比例混合，刮涂于墙面或地面上，揉压马赛克即可。相较于液状的背胶产品，该粉状背胶具有
易于运输和储存的优势，但是该产品仅适用于马赛克，无法用于大尺寸瓷质砖，而且其粘结性能仍不够理想，特别是浸水后的粘结性能，而且其使用成本仍较高。


技术实现要素：

7.本公开提供的粉状组合物至少可解决上文提到的一个或多个技术问题，其具有运输和储存的优势，用于瓷质砖铺贴时具有优良的粘结性能特别是浸水后的粘结性能，且施工时间短，并且相较于现有的瓷砖胶直接铺贴和瓷砖背胶配合水泥砂浆铺贴也有一定的成本优势。
8.本公开中，术语“水泥砂浆”指未经可再分散乳胶粉改性的普通水泥砂浆，其是由水泥、细骨料和水，以及根据需要加入的石灰、掺合料或外加剂配制而成的砂浆。其中，细骨料是粒径在4.75mm以下的骨料，包括天然砂如河砂、海砂、山砂，和人工砂。掺合料分为活性掺合料和非活性掺合料，活性矿物掺合料本身不硬化或者硬化速度很慢，但能与水泥水化析出的氢氧化钙化合生成胶凝性的水化物，如粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、硅灰等；非活性矿物掺合料基本不与水泥组分起反应，如石灰石、磨细石英砂等。外加剂是可以改善水泥砂浆性能的添加剂，包括增稠剂、减水剂、早强剂、防水剂、消泡剂、抗冻剂等，此处的外加剂不包括可再分散乳胶粉。
9.本公开中，术语“瓷质砖”指吸水率小于等于0.5％的瓷砖，特别是吸水率小于等于0.5％且具有耐碱特性的瓷砖。
10.本公开中，“不含”、“不包括”指某一成分在物质中的含量低于0.1wt％，例如低于0.05wt％，甚至低于0.01wt％。
11.本公开的第一个方面提供了一种粉体组合物，包括如下组分：
12.可再分散乳胶粉30
‑
60％，
13.水泥5
‑
30％，
14.填料20
‑
70％，和
15.添加剂0
‑
8％；
16.所述百分比为基于组合物的总质量计得。
17.可再分散乳胶粉
18.可再分散乳胶粉是由聚合物乳液通过喷雾干燥加工得到的聚合物粉末，用水拌合时可再分散于水中，还原成乳液状态，并具有与原乳液相当或相近的性能。所述可再分散乳胶粉主要由聚合物组成，还含有少量的保护胶体如聚乙烯醇，和任选地添加剂如增塑剂、成膜助剂、消泡剂，及任选地抗结块剂如细矿物填料。通常聚合物的含量在80
‑
90％左右，所述百分比以可分散乳胶粉的总质量为基准。在某一实施方式中，所述可再分散乳胶粉包括作为主要成分的聚合物和保护胶体、及细矿物填料，且不含有增塑剂和成膜助剂。
19.合适的聚合物是由包含如下的一种或多种单体聚合而得：具有1至15个碳原子的直链或支链烷基羧酸的乙烯基酯，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、2
‑
乙基己酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯；烯烃，如乙烯、丙烯、1,3
‑
丁二烯、异戊二烯；具有1至10个碳原子醇类的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲某丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2
‑
乙基己酯；乙烯基芳香烃，如苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯；卤乙烯，如氯乙烯。
20.所述聚合物优选由包含乙烯基酯和乙烯的单体共聚而成。在某一实施方式中，所述聚合物由乙烯基酯和乙烯单体共聚而得，更具体地是由乙酸乙烯酯和乙烯单体共聚而得，其中乙烯单体为憎水单体，其含量越高越有利于提高粉体组合物用于瓷砖铺贴时的浸水后粘附性能。在另一实施方式中，所述聚合物由乙烯基酯、乙烯和第三单体共聚而得，更具体地是由乙酸乙烯酯、乙烯和第三单体共聚而得，为获得更优的浸水后粘附性能，第三共聚单体优选包括含憎水基团的单体，例如丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、2
‑
乙基己酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、氯乙烯等。
21.必要时，上述聚合物还可包含0.1
‑
10wt％(以聚合物总重量为基准)的官能性共聚单体，如烯键式不饱和羧酸及其衍生物，如富马酸、马来酸、马来酸酐、丙烯酰胺、丙烯腈；预交联共聚单体或后交联共聚单体，如己二酸二乙烯基酯、马来酸二烯丙基酯、甲基丙烯酸烯丙基酯、氰尿酸三烯丙基酯、丙烯酰胺基乙醇酸(aga)、甲基丙烯酰胺基乙醇酸甲酯(magme)、n
‑
羟甲基丙烯酰胺(nma)、n
‑
羟甲基甲基丙烯酰胺(nmma)、n
‑
羟甲基烯丙基氨基甲酸酯、n
‑
羟甲基丙烯酰胺的异丁氧基醚或酯、n
‑
羟甲基甲基丙烯酰胺的异丁氧基醚或酯、n
‑
羟甲基烯丙基氨基甲酸酯的异丁氧基醚或酯；环氧官能共聚单体，如甲基丙烯酸缩水甘油酯(gam)、丙烯酸缩水甘油酯；硅官能共聚单体，如乙烯基三烷氧基硅烷、乙烯基甲基二烷氧基硅烷。优选地，所述聚合物不包含其他官能性共聚单体。
22.本公开对于可再分散乳胶粉的玻璃化转变温度(tg)没有特殊限制，优选tg在
‑
10℃至20℃范围内例如
‑
10℃至15℃、
‑
10℃至10℃。在本公开某一实施方式中，所述可再分散乳胶粉为tg在
‑
10℃至10℃的胶粉。在另一实施方式中，所述可再分散乳胶粉包括tg在
‑
10℃至10℃的胶粉和tg在0℃至20℃的胶粉。本公开中，tg如无特殊说明，是通过差示扫描量热仪(dsc)在
‑
70℃至100℃的温度范围内10℃/min的扫描速率测量确定。本公开的tg值是以摄氏度计的温度值，其对应于热流率
‑
温度曲线中斜率变化的中值，更具体的是玻璃化转变前后的两条平行基线的等距中间线与热流率
‑
温度曲线的交点的温度值。
23.所述可再分散乳胶粉的用量是30
‑
60％，优选30
‑
50％。可再分散乳胶粉的用量低于此范围，所得粉体组合物用于瓷砖铺贴时浸水后的粘结性能不理想；高于此范围，粉体组合物的成本就偏高，进而限制其应用。
24.水泥
25.所述水泥为本领域常规使用的普通硅酸盐水泥，例如可为42.5级水泥、42.5r级水泥、52.5级水泥。
26.所述水泥的用量是5
‑
30％，例如可为5％、10％、15％、20％、25％、30％。水泥含量低于上述范围，所得粉体组合物用于瓷砖铺贴时的浸水粘结性能就不理想；高于该范围，粉体组合物和水混合后的可使用时间就较短，不利于施工。在本公开某一实施方式中，水泥含量大于等于5％且小于15％，其粉体组合物和水混合后的施工性好且用于瓷砖铺贴时具有改善的浸水粘结性能。在另一实施方式中水泥含量大于等于15％且小于等于25％，更具体地大于等于20％且小于等于25％，其粉体组合物用于瓷砖铺贴时具有优异的浸水粘结性能及较好的施工性。
27.填料
28.所述填料的非限制性实例包括石英砂、石英粉、碳酸钙、白云石、硅酸铝、滑石、云母，或轻型填料，例如浮石、泡沫玻璃、充气混凝土、珍珠岩、蛭石或其他以天然或合成纤维
为主要成分的填斜，及上述填料的混合物。此处“混合物”包含不同物质种类的填料混合物，和同一物质种类不同粒径的填料混合物。
29.由于填料的粒径与所得粉体组合物和水混合后的浆料的沉降性能有关，为获得较好的抗沉降性能，所述填料的粒径优选小于等于0.38mm、更优选小于等于0.15mm。在某一优选实施方式中，60％以上的填料粒径小于等于0.15mm，所述百分比为占填料总质量的百分比。在另一优选实施方式中，60％以上的填料粒径小于0.075mm，剩余部分的填料粒径在0.075
‑
0.15mm，所述百分比为占填料总质量的百分比。
30.在某一更具体的实施方式中，所述填料包括粒径0.075
‑
0.27mm的石英砂/石英粉和粒径小于0.075mm的碳酸钙。
31.所述填料的用量可为20％、30％、40％、50％、60％、70％，优选30
‑
60％。
32.添加剂
33.本公开的粉体组合物还可以包括添加剂，只要其不损害本发明目的的实现。所述添加剂可以是增稠剂、成膜助剂、减水剂、消泡剂、防霉剂、防腐剂等。
34.在某一实施方式中，所述添加剂为增稠剂；增稠剂的非限制性实例包括未改性/改性的纤维素醚类，例如甲基羟丙基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚；所述增稠剂的用量优选0.05
‑
2％，更优选0.05
‑
1％，特别优选0.1
‑
0.5％。
35.本公开的第二个方面提供了本公开第一方面所述粉体组合物在瓷砖铺贴上的应用，尤其是用于和水泥砂浆或瓷砖胶，特别是水泥砂浆配合进行瓷砖的铺贴。具体应用方法如下：
36.1)将粉体组合物和水以1:(0.8
‑
1.2)的比例混合，混合方式无特殊要求，只要粉体组合物和水能够混合均匀即可；
37.2)将所得浆料施加到瓷砖背面，待浆料表干后抹涂水泥砂浆，或者不等浆料表干直接抹涂水泥砂浆，以缩短施工时间；
38.3)将所得浆料施加到墙面或地面通常是墙面，再在其上铺贴上述抹涂有浆料和水泥砂浆的瓷砖。
39.所述粉体组合物用于瓷砖铺贴时，可增强瓷质砖与水泥砂浆的附着力，尤其是浸水后的粘附性能，并且大幅降低了成本(约0.3
‑
0.4rmb/m2铺贴面积)，明显低于市面上的瓷质砖背胶成本(约0.7
‑
0.8rmb/m2铺贴面积)。
具体实施方式
40.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
41.拉拔粘结强度测试
42.按照表1配比，将粉体组合物与水混合，搅拌均匀后，使用滚筒将所得浆料分别施加到瓷质砖背面和混凝土基板表面，然后晾置24h备用；参照样清远楼邦建材科技有限公司生产的强力瓷砖粘结剂(5代速干型)(即为本公开中定义的背胶，下文简称lb)直接用滚筒分别施加到瓷质砖背面和混凝土基板表面，晾置24h备用。
43.然后参照《陶瓷墙地砖胶粘剂》标准jc/t 547
‑
2017的7.4.1小节制备水泥砂浆，用
抹刀将水泥砂浆抹在涂刷有上述浆料或lb的瓷质砖表面，然后铺贴到涂刷有上述浆料或lb的混凝土基材表面，使用模具将水泥砂浆的厚度控制在5mm左右。成型好后分别按下列养护条件进行养护。
44.标准养护：在温度23
±
2℃、相对湿度50
±
5％的标准条件下养护14天。
45.浸水养护：在标准条件下养护7天，然后在20
±
2℃的水中养护7天。
46.养护结束前，提前24h用环氧胶粘剂将拉拔头粘在瓷质砖上，在相应条件下继续放置到龄期结束，测定拉拔胶粘强度。
47.表1中的原料均市售可得，具体信息如下：
48.可再分散乳胶粉1，其是基于乙酸乙烯酯和乙烯的胶粉，含有细矿物抗结块剂，但不含有增塑剂和成膜助剂，
‑
10℃<tg<10℃，由瓦克化学公司提供。
49.可再分散乳胶粉2，其是基于乙酸乙烯酯和乙烯及第三共聚单体的胶粉，含有细矿物抗结块剂，但不含有增塑剂和成膜助剂，0℃<tg<20℃，由瓦克化学公司提供。
50.甲基羟丙基纤维素醚，粘度10,000
‑
100,000mpa.s。
51.表1中，用量用重量份表示。
52.按照表1，配制各实施例和对比例的粉体组合物，然后将粉体组合物与水按下表比例混合，搅拌均匀后，将所得浆料施加到瓷质砖背面，测试不同条件养护后的拉拔胶粘强度，并采用lb作为参照对象。
53.表1
[0054][0055]
表2
[0056][0057]
可以看到，实施例1
‑
5的粉体组合物相较于市售的楼邦液状瓷砖背胶，浆料在不同养护条件后的拉拔胶粘强度均明显提高。比较实施例1
‑
2和对比例1
‑
2可知，可再分散乳胶
粉的用量低于30％，所得浆料浸水养护后的拉拔胶粘强度显著降低，并且标准养护后的拉拔胶粘强度也明显降低。比较实施例3
‑
5和对比例3可知，水泥含量低于5％，所得浆料浸水养护后的拉拔胶粘强度明显降低。对比例4的配方参照瓷砖胶配方，所得浆料在不同条件养护后的拉拔胶粘强度均明显降低。