一种用于复合EPS与水泥基材料的界面剂及其制备方法与流程

一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种界面剂，尤其涉及一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂及其制备方法。


背景技术：

2.聚苯乙烯(eps)由于其热绝缘性、耐久性、重量轻、减震等性能，经济性高，在建筑领域应用广泛，但其耐火性不佳，制品强度仍然偏低，耐老化性能不强，在部分领域被限制使用。而水泥基材料具有良好的耐久性、耐火性、非常高的强度，但其保温隔热性能差，因此国内外学者开始研究将水泥基材料与eps结合制备具有保温功能的复合材料。专利cn104650302a采用大量成分均化反应制备的界面剂，成分复杂，需不断高温乳化且使用反应釜，用于制作保温复合免脱模外模板系统的界面层；cn110451900a以水玻璃或pae或vae乳液中的一种或几种混合作为界面剂制备的保温板，密度为140～145kg/m3时，抗压强度仅0.22mpa，导热系数约0.051w/m
·
k，其界面效果明显不强。目前专利cn 112079616 a将eps和膨胀珍珠岩与水泥基材料混合制备保温砂浆，但其总体强度约1.5mpa，导热系数约0.12w/m
·
k；专利cn 112094065 a中以氯化镁溶液或硫酸镁溶液为界面剂，制得的eps保温砂浆抗压强度1～2.0mpa，导热系数约0.12w/m
·
k；后两个专利中均未提出关键的指标——密度指标，实际上密度越大，则强度越高，单独提强度指标是没有意义的。
3.总体而言，eps直接与水泥基材料混合制备的保温砂浆或核壳轻集料，由于eps属于非极性的轻质憎水性高分子材料，而水泥浆体属于无机胶结体系，两者之间不易润湿亲合，界面结合力很弱，因此在混和过程中，粉体材料很难将eps颗粒很好的包裹，采用eps和水泥基材料复合制备的制品总体比强度不高。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的在于提供一种使eps水泥界面变得致密，提升保温砂浆和核壳轻集料性能的用于复合eps与水泥基材料的界面剂及其制备方法。
5.技术方案：本发明的用于复合eps与水泥基材料的界面剂，按重量份包括5
‑
50份有机酸类或酯类界面剂、1
‑
10份聚合物粘结剂、5
‑
20份水玻璃和20
‑
89份水。
6.进一步地，所述有机酸类界面剂包括丙酸或乙酸。
7.进一步地，所述酯类界面剂包括乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或邻苯二甲酸二丁酯。
8.进一步地，所述有机酸类界面剂和酯类界面剂均选用化学纯试剂。
9.进一步地，所述聚合物粘结剂包括pvac乳液或vae乳液。
10.进一步地，所述pvac乳液中聚醋酸乙烯酯的含量为1％
‑
10％。
11.进一步地，所述vae乳液为醋酸乙烯
‑
乙烯共聚乳液，醋酸乙烯
‑
乙烯共聚物的含量为2％
‑
10％。
12.进一步地，所述水玻璃模数为1.5
‑
3.0。
13.本发明的一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂的制备方法，按重量份取各原料加入容器中，在常温下搅拌，混合均匀后制的产物。
14.使用时，将配置好的界面剂均匀喷洒在eps表面，然后将已经预处理的eps和胶结材料混合均匀制备成保温砂浆或核壳轻集料，标准养护或自然养护或蒸汽养护均可。
15.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
16.(1)本发明通过高分子粘结剂pvac乳液和vae乳液对eps颗粒表面进行改性，将eps颗粒表面由憎水性改变为亲水性，并用有机酸类或酯类界面剂，提高eps表面的粗糙度，使得eps表面呈现蜂窝状孔洞，水泥水化产物生长过程中填充该孔洞，使eps水泥界面变得致密，该界面剂的使用提升了保温砂浆和核壳轻集料的性能。
17.(2)聚合物乳液能显著提高eps水泥界面的粘结强度，并且能够提高eps水泥基复合材料的韧性及力学性能，聚合物成膜使eps水泥界面结合更为紧密。
18.(3)有机酸类或酯类界面剂处理后的eps表面由光滑变为粗糙，更容易粘结水泥基材料，可提高界面粘结性能，因此制备保温砂浆比强度高、核壳轻集料的成品率提高；有机酸类或酯类界面剂的腐蚀效果使得eps表面呈现均匀的蜂窝状孔洞，水泥水化产物生长过程中填充该孔洞，使eps水泥界面变得致密。
19.(4)水玻璃富含的si
‑
oh键可参与水泥的水化反应，有助于使eps与水泥基体间形成良好的界面结合，eps水泥界面较致密。
20.(5)优选的组成成分，充分发挥各自的特色和作用，缺一不可，但无需像大多数化工专利一样进行高温乳化，或使用反应釜，只需常温复合。
附图说明
21.图1为本发明的经有机酸类或酯类界面剂腐蚀后的eps表面图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
23.实施例1
24.一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂，用于制备保温砂浆，所选用材料和步骤如下：
25.1.配制如下3种界面剂，
26.a)界面剂由以下原料按重量份组成：50份有机酸类界面剂丙酸、10份聚合物粘结剂vae乳液、5份水玻璃和35份水(1
‑
a组)。
27.b)界面剂由以下原料按重量份组成：20份有机酸类界面剂乙酸、1份聚合物粘结剂pvac乳液、15份水玻璃和64份水(1
‑
b组)。
28.c)界面剂由以下原料按重量份组成：5份酯类界面剂乙酸乙烯酯、5份聚合物粘结剂pvac乳液、20份水玻璃和70份水(1
‑
c组)。
29.2.使用直径为5～7mm的eps，使用70％p.ii 42.5的硅酸盐水泥和30％粉煤灰的混合材料作为胶结材料。
30.3.将配置好的界面剂均匀喷洒在eps表面。
31.4.将已经预处理的eps和胶结材料混合均匀，自然养护12h后，80℃蒸汽养护3d。
32.对比例1
33.一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂，用于制备保温砂浆，所选用材料和步骤如下：
34.1.配制如下3种界面剂，
35.a)无改性剂(2
‑
a组)。
36.b)界面剂由以下原料按重量份组成：10份聚合物粘结剂vae乳液、5份水玻璃和85份水(2
‑
b组)。
37.c)界面剂由以下原料按重量份组成：65份有机酸类界面剂乙酸、1份聚合物粘结剂pvac乳液、15份水玻璃和19份水(2
‑
c组)。
38.2.使用直径为5～7mm的eps，使用70％p.ii 42.5的硅酸盐水泥和30％粉煤灰的混合材料作为胶结材料。
39.3.将配置好的界面剂均匀喷洒在eps表面。
40.4.将已经预处理的eps和胶结材料混合均匀，自然养护12h后，80℃蒸汽养护3d。
41.实施例1和对比例1所制备的产品性能见表1。
42.表1不同界面剂处理后保温砂浆的性能
[0043][0044][0045]
由表1可知，采用聚合物粘结剂和水玻璃界面剂的2
‑
b组比无改性剂的2
‑
a组性能提高，但性能增长不显著；采用本发明的界面剂的1
‑
a、1
‑
b和1
‑
c组比2
‑
a和2
‑
b组强度上升，导热系数降低，性能显著提高，经本发明的界面剂处理后的eps颗粒表面如图1所示，有机酸类或酯类界面剂的腐蚀效果使得eps表面呈现均匀的蜂窝状孔洞；但是有机酸类或酯类界面剂掺量超过50％时会影响整体性能，如2
‑
c组。
[0046]
实施例2
[0047]
一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂，用于制备核壳轻骨料，所选用材料和步骤如下：
[0048]
1.配制如下4种界面剂，
[0049]
a)界面剂由以下原料按重量份组成：10份有机酸类界面剂乙烯酸、2份聚合物粘结剂vae乳液、10份水玻璃和78份水(3
‑
a组)。
[0050]
b)界面剂由以下原料按重量份组成：50份有机酸类界面剂丙酸、10份聚合物粘结剂vae乳液、5份水玻璃和35份水(3
‑
b组)
[0051]
c)界面剂由以下原料按重量份组成：20份有机酸类界面剂乙酸、1份聚合物粘结剂pvac乳液、15份水玻璃和64份水(3
‑
c组)。
[0052]
d)界面剂由以下原料按重量份组成：5份酯类界面剂乙酸乙烯酯、5份聚合物粘结剂pvac乳液、20份水玻璃和70份水(3
‑
d组)
[0053]
2.采用直径为5～7mm的eps作为内核，使用70％p.ii 42.5的硅酸盐水泥和30％粉煤灰的混合材料作为胶结材料。
[0054]
3.将配置好的界面剂均匀喷洒在eps表面。
[0055]
4.将已经预处理的eps和胶结材料一起置于成球盘中，制备出平均直径为9.5mm左右，壳层厚度为2.0mm左右的核壳轻集料，标准养护28d，即得。
[0056]
对比例2
[0057]
一种用于复合eps与水泥基材料的界面剂，用于制备核壳轻骨料，所选用材料和步骤如下：
[0058]
1.配制如下2种界面剂，
[0059]
a)无改性剂(4
‑
a组)。
[0060]
b)界面剂由以下原料按重量份组成：10份聚合物粘结剂vae乳液、5份水玻璃和85份水(4
‑
b组)。
[0061]
2.采用直径为5～7mm的eps作为内核，使用70％p.ii 42.5的硅酸盐水泥和30％粉煤灰的混合材料作为胶结材料。
[0062]
3.将配置好的界面剂均匀喷洒在eps表面。
[0063]
4.将已经预处理的eps和胶结材料一起置于成球盘中，制备出平均直径为9.5mm左右，壳层厚度为2.0mm左右的核壳轻集料，标准养护28d，即得。
[0064]
实施例2和对比例2所制备的产品性能见表2。
[0065]
表2不同界面剂处理后核壳轻集料的性能
[0066][0067]
由表2可知，采用聚合物粘结剂和水玻璃界面剂的4
‑
b组比无改性剂的4
‑
a组性能提高，但性能增长不显著；采用本发明的界面剂的3
‑
a、3
‑
b、3
‑
c和3
‑
d组比4
‑
a和4
‑
b组露白率显著降低，表明本发明界面剂使eps与水泥基材料界面结合致密，堆积密度600～615kg/
m3的核壳轻集料单颗承载力在435～460n范围内，筒压强度在7.4～8.0mpa范围内，强度性能提升明显。