本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种瓷砖粘接剂及其制备方法。
背景技术：
目前，瓷砖专用粘接剂一般由水泥、石英砂、聚合物胶料配以多种添加剂经机械混合而成，亦称为瓷砖胶或益胶泥。该瓷砖胶的粘接力主要由砂浆嵌入瓷砖孔隙形成的机械咬合力和聚合物胶料在粘结界面处形成的化学和物理粘结力组成。相比普通水泥砂浆粘接剂，瓷砖胶具有粘接强度高、硬化速度快、施工性好的特性。
然而，聚合物胶料成本高，容易老化，耐久性差，并释放甲醛等有害物质，不符合绿色环保的发展要求。同时，聚合物胶料的高成本，极大地影响了瓷砖胶的大面积推广。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提出一种瓷砖粘接剂，旨在采用无机材料，避免聚合物胶料的使用，符合绿色环保的发展要求。
为实现上述目的，本发明提出的瓷砖粘接剂，按重量份比，包括：石英砂55～70份；硅酸盐水泥18～23份；超细水泥7～9份；粉煤灰4～6份；微硅粉1.0～2.0份；膨胀剂1.0～2.0份；引气剂0.045～0.055份；减水剂0.2～0.3份；聚丙烯纤维0.08～1.0份；硅酸铝镁触变剂0.09～0.11份；所述微硅粉的粒径为0.1～0.3um；所述超细水泥的粒径为为600～800目。
优选的，所述硅酸盐水泥为32.5～62.5级硅酸盐水泥。
优选的，所述超细水泥为32.5～62.5级超细水泥。
优选的，所述石英砂的粒度为40～150目。
优选的，所述膨胀剂为uea膨胀剂或者hea膨胀剂中的任一种或其组合。
优选的，所述引气剂为十二烷基苯磺酸类引气剂、三帖皂苷类引气剂或者松香热聚物引气剂中的任一种或其组合。
优选的，所述减水剂为萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、聚羧酸高效减水剂或者脂肪族高效减水剂中的任一种或其组合。
优选的，所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰，所述粉煤灰的细度为14～25目。
本发明还提供一种制备上述瓷砖粘接剂方法，将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌8～10min。
本发明技术方案提供的瓷砖粘接剂采用无机材料，减少了聚合物胶料的使用，不仅能满足瓷砖粘接剂的粘结强度要求，还符合绿色环保的发展要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种瓷砖粘接剂。瓷砖尤其是玻化砖非常致密，粘结面较光滑，表面积小，吸水率极低。传统的水泥基瓷砖粘接剂材料很难渗入砖体孔隙进行水化作用而产生机械咬合力。
在本发明实施例中，该瓷砖粘接剂，按重量份比，包括：石英砂55～70份；普通硅酸盐水泥18～23份；超细水泥7～9份；粉煤灰4～6份；微硅粉1.0～2.0份；膨胀剂1.0～2.0份；引气剂0.045～0.055份；减水剂0.2～0.3份；聚丙烯纤维0.08～1.0份；硅酸铝镁触变剂0.09～0.11份；所述微硅粉的粒径为0.1～0.3um；所述超细水泥的粒径为600～800目。
硅酸盐水泥有六种，分别是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。在此，硅酸盐水泥是指普通硅酸盐水泥，其粒径通常为300目。具体的，普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
超细水泥是以普通水泥或水泥熟料为原料，采用一定的粉磨设备制得的高性能超微粒水泥基灌浆材料。所述超细水泥由于粒径极小，活性很大，可以渗入所述普通硅酸盐水泥颗粒无法渗透的玻化砖的微小孔隙中，形成机械咬合力。同时，所述超细水泥发生水化作用，有助于所述瓷砖粘接剂与砖体形成一个致密体。
所述粉煤灰不仅能够节约大量的水泥，减少用水量，还具有改善砂浆的和易性，减少砂浆的收缩开裂，提高砂浆的抗渗能力。
所述微硅粉为圆球状，由于其颗粒度非常小，所以其颗粒可以填充到水泥颗粒之间的空隙，从而大大降低了水泥的孔隙尺寸，增加了水泥的密实度。同时，所述微硅粉可以作为微骨料，与超细水泥结合，形成微砂浆，可以渗入玻化砖的微孔里，有助于所述瓷砖粘接剂与砖体形成一个致密体。
所述膨胀剂是一种砂浆外加剂，它与水泥进行水化反应生成大量的膨胀性结晶水化物，从而引起砂浆体积膨胀，产生一定的预应力。该预应力大致可以抵消砂浆干燥收缩产生的拉应力，从而能够防止砂浆的收缩开裂。
所述引气剂掺入到水泥基粘接剂，中能形成大量微小的封闭球状气泡，切断粘接剂中毛细管的通路，降低毛细管的作用，从而提高粘接剂的抗渗性。更重要的是，这些微气泡在冰冻过程中能释放毛细管内的冰晶膨胀压力，避免生成破坏压力，减少和防止冻融的破坏作用，从而提高粘接剂的抗冻性。
所述高效减水剂的加入，对水泥颗粒有分散作用。具体的，所述减水剂的憎水基团定向吸附于水泥质点表面，所述减水剂的亲水基团朝向水溶液形成单分子或多分子吸附膜，阻止水泥颗粒间的直接接触，改善了水泥浆体的流动性，从而极大地减少了用水量，增加了粘接剂的密实度，并节约了水泥。
所述聚丙烯纤维具有耐强酸、耐强碱、弱导热性、抗冻性，具有极其稳定的化学性能。将所述聚丙烯纤维加入砂浆，可有效地控制砂浆在初期塑性收缩阶段由温度变化等因素引起的微裂缝，并进一步抑止裂缝的形成及发展，大大改善了混凝土的阻裂抗渗能力、抗冲击能力及抗震能力，同时还能改善混泥土的抗冻性能，聚丙烯纤维混凝土中的均匀性及较小的间距，能增加混凝土在冻融损伤过程中的能量损耗，有效地抑制了混凝土的冻胀开裂。
所述硅酸铝镁触变剂的加入，使该瓷砖粘接剂具有显著的抗滑移和抗流挂作用。并且，所述硅酸铝镁触变剂不发生化学反应，可保持长时间使用的高稳定性。
本发明技术方案提供的瓷砖粘接剂采用无机材料，避免了聚合物胶料的使用，不仅能满足瓷砖粘接剂的粘结强度要求，还符合绿色环保的发展目标。在本实施例中，所述膨胀剂为uea膨胀剂或者hea膨胀剂中的任一种或其组合。
其中，所述uea膨胀剂是以硫酸铝、氧化铝、硫酸铝钾等多种作为膨胀源。所述uea膨胀剂加入水泥中，发生水化反应，形成大量钙矾石结晶物产生的压应力大致可以抵消砂浆干燥收缩产生的拉应力，从而能够防止砂浆的收缩开裂。所述hea膨胀剂与所述uea膨胀剂一样，都属于硫酸铝钙类膨胀剂。
在本实施例中，所述引气剂为十二烷基苯磺酸类引气剂、三帖皂苷类引气剂或者松香热聚物引气剂中的任一种或其组合。
需要说明的是，所述十二烷基苯磺酸类引气剂和所述松香热聚物引气剂都属于阴离子型引气剂，易溶于水，具有较好的起泡能力。所述三帖皂苷类引气剂属于非离子型引气剂，泡沫较小，稳定性较好。
在本实施例中，所述减水剂为萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、聚羧酸高效减水剂或者脂肪族高效减水剂中的任一种或其组合。
具体而言，所述萘系高效减水剂属于阴离子表面活性剂，具有良好的分散作用，减水率达25％。所述氨基磺酸盐高效减水剂是一类单环芳烃型高效减水剂，减水率可达30％。所述聚羧酸高效减水剂是羧酸类接枝多元共聚物与其它有效助剂的复配产品，减水率可达45％。所述脂肪族高效减水剂是一类脂肪族羟基磺酸盐聚合物，减水率可达20％。
对于上述各组分而言，硅酸盐水泥优选为32.5～62.5级硅酸盐水泥；所述超细水泥优选为32.5～62.5级超细水泥；所述石英砂的粒度优选为40～150目；所述粉煤灰的细度优选为ⅱ级粉煤灰，所述粉煤灰的细度优选为14～25目。
本发明还提供了制备上述瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂的各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌8～10min，确保混度和达到95％以上。
下面将结合具体实施例，详细说明本发明的具体实施方式：
实施例1：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂55份；硅酸盐水泥23份；超细水泥7份；粉煤灰5份；微硅粉1.5份；膨胀剂1.5份；引气剂0.05份；减水剂0.25份；聚丙烯纤维0.09份；硅酸铝镁触变剂0.1份。
在本实施例中，所述膨胀剂为uea膨胀剂，所述引气剂为十二烷基苯磺酸类引气剂，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌8min。
实施例2：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂60份；硅酸盐水泥20份；超细水泥8份；粉煤灰4.5份；微硅粉1.5份；膨胀剂1.5份；引气剂0.045份；减水剂0.2份；聚丙烯纤维0.08份；硅酸铝镁触变剂0.09份。
在本实施例中，所述膨胀剂为uea膨胀剂，所述引气剂为三帖皂苷类引气剂，所述减水剂为氨基磺酸盐高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌9min。
实施例3：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂65份；硅酸盐水泥19份；超细水泥7份；粉煤灰4份；微硅粉1份；膨胀剂2份；引气剂0.055份；减水剂0.25份；聚丙烯纤维1.0份；硅酸铝镁触变剂0.11份。
在本实施例中，所述膨胀剂为hea膨胀剂，所述引气剂为松香热聚物引气剂，所述减水剂为萘系高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌10min。
实施例4：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂75份；硅酸盐水泥18份；超细水泥9份；粉煤灰6份；微硅粉2份；膨胀剂1份；引气剂0.045份；减水剂0.3份；聚丙烯纤维0.09份；硅酸铝镁触变剂0.1份。
在本实施例中，所述膨胀剂为uea膨胀剂，所述引气剂为三帖皂苷类引气剂，所述减水剂为脂肪族高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌9min。
实施例5：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂55份；硅酸盐水泥20份；超细水泥8份；粉煤灰5份；微硅粉2份；膨胀剂1份；引气剂0.045份；减水剂0.25份；聚丙烯纤维0.09份；硅酸铝镁触变剂0.1份。
在本实施例中，所述膨胀剂为hea膨胀剂，所述引气剂为三帖皂苷类引气剂，所述减水剂为萘系高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌10min。
实施例6：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂65份；硅酸盐水泥18份；超细水泥9份；粉煤灰5份；微硅粉1.5份；膨胀剂1份；引气剂0.045份；减水剂0.3份；聚丙烯纤维0.1份；硅酸铝镁触变剂0.11份。
在本实施例中，所述膨胀剂为uea膨胀剂，所述引气剂为十二烷基苯磺酸类引气剂，所述减水剂为萘系高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌8min。
对比例1：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂50份；硅酸盐水泥15份；超细水泥6份；粉煤灰3份；微硅粉0.5份；膨胀剂0.5份；引气剂0.03份；减水剂0.1份；聚丙烯纤维0.07份；硅酸铝镁触变剂0.08份。
在本实施例中，所述膨胀剂为uea膨胀剂，所述引气剂为十二烷基苯磺酸类引气剂，所述减水剂为萘系高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌8min。
对比例2：
一种瓷砖粘接剂，包括以下组分且各组分的重量份比分别为：石英砂80份；硅酸盐水泥25份；超细水泥10份；粉煤灰7份；微硅粉2.5份；膨胀剂2.5份；引气剂0.06份；减水剂0.4份；聚丙烯纤维1.1份；硅酸铝镁触变剂0.12份。
在本实施例中，所述膨胀剂为hea膨胀剂，所述引气剂为三帖皂苷类引气剂，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
制备该瓷砖粘接剂的方法：将所述瓷砖粘接剂各种配比的组分置于干粉砂浆搅拌机中，搅拌10min。
为了验证本发明瓷砖粘接剂的各种性能，对上述六个实施例，以及两个对比例中的瓷砖粘接剂的粘接强度进行测试。需要指出的是，下列粘结强度的单位为mpa。
测试结果如表1所示：
表1
(1)拉伸粘结原强度测试
试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护27d后，用适宜的高强度粘胶剂将拉拔接头粘在瓷砖上，继续放置24h后，测试拉伸粘结强度。实施例1至实施例6的拉伸粘结原强度均大于0.5mpa，对比例1及对比例2的拉伸粘结原强度均小于0.5mpa。
(2)浸水后的拉伸粘结强度测试
试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护7d后，然后在20℃的水中养护20d。从水中取出试样，用布擦干，用适宜的高强度粘胶剂将拉拔接头粘在瓷砖上，7h后把试样放入水中，17h后从水中取出试样测试拉伸粘结强度。
实施例1至实施例6，浸水后的拉伸粘结强度均大于0.5mpa。对比例1及对比例2，浸水后的拉伸粘结强度均小于0.5mpa。
(3)热老化后的拉伸粘接强度测试
试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护14d后，然后将试样放入70℃鼓风烘箱中14d。从烘箱中取出，用适宜的高强度粘胶剂将拉拔接头粘在瓷砖上。继续将试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护24h后，测定拉伸粘结强度。
实施例1至实施例6，热老化后的拉伸粘结强度均大于0.5mpa。对比例1及对比例2，热老化后的拉伸粘结强度均小于0.5mpa。
(4)冻融循环后的拉伸粘结强度测试
试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护7d，然后在20℃的水中养护21d。从水中取出试样，进行冻融试验。
每次冻融循环为：
a、将试样从水中取出，在2h内降至-15℃；
b、保持试样在-15℃下2h；
c、将试样浸入20℃水中，升温至15℃，保持该温度2h。
重复25次循环。在最后一次循环后取出试样，在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护，用适宜的高强度粘胶剂将拉拔接头粘在瓷砖上。继续将试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护24h后，测定拉伸粘结强度。
发现，实施例1至实施例6，冻融循环后的拉伸粘结强度均大于0.5mpa。对比例1及对比例2，冻融循环后的拉伸粘结强度均小于0.5mpa。
(5)晾置时间，20min后的拉伸粘结强度测试
用带有6mm×6mm凹口、中心间距为12mm的齿形抹刀对粘胶剂进行梳理。握住齿形抹刀与混凝土板约成60°的角度，与混凝土板一边呈直角，平行地抹至混凝土板另一边。晾置时间20min后，分别放置至少10块试验砖于粘胶剂上，彼此间隔40mm，并在每块陶瓷砖上加载2.0kg的压块并保持30s。
将上述方法制备的试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护24h后，用适宜的高强度粘胶剂将拉拔接头粘在瓷砖上。继续将试样在环境温度为23℃、相对湿度为50％的试验条件下养护24h后，测定拉伸粘结强度。
发现，实施例1至实施例6，晾置时间20min后的拉伸粘结强度均大于0.5mpa。对比例1及对比例2，晾置时间20min后的拉伸粘结强度均小于0.5mpa。
(6)滑移测试
用带有6mm×6mm凹口、中心间距为12mm的齿形抹刀对粘胶剂进行梳理。握住齿形抹刀与混凝土板约成60°的角度，与混凝土板一边呈直角，平行地抹至混凝土板另一边。2min后立即将瓷砖紧邻隔片放置在胶粘剂上，并在瓷砖上施加5kg的压块并保持30s。
取走隔片后用游标卡尺测量直尺边缘与瓷砖之间的距离。测量后立即将混凝土板垂直竖立。在20min后重新测量直尺边缘与瓷砖之间的距离。记录前后两次测量读数的差值。
发现，实施例1至实施例6的滑移值均小于0.5mm，对比例1及对比例2的滑移值均大于0.5mm。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
