瓷磚背膠在不同環(huán)境下的粘接強(qiáng)度研究

林杰賜 陳明毅 陳炳耀 黃文靜 李旭 左燕

摘 要： 探討了乳液型、干粉型和雙組分等三類瓷磚背膠在常溫、浸水、高溫、凍融等不同環(huán)境條件下，以及上述瓷磚背膠對(duì)水泥砂漿和瓷磚膠、玻化磚和陶瓷磚的粘接性能的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：瓷磚背膠對(duì)水泥砂漿、瓷磚膠都有一定的增強(qiáng)效果，而且雙組分瓷磚背膠在浸水、凍融和熱老化都能比其他2類背膠產(chǎn)品保持更好的粘接強(qiáng)度，與瓷磚膠搭配使用時(shí)整體粘接強(qiáng)度更強(qiáng)。另外，隨著瓷磚吸水率的增大，不同的瓷磚粘接材料對(duì)瓷磚的粘接強(qiáng)度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，吸水率越低的瓷磚對(duì)瓷磚粘接材料的要求就越高。

關(guān)鍵詞： 瓷磚；背膠；粘接強(qiáng)度。

中圖分類號(hào)： TQ433.5+2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)： 1001-5922（2023）08-0012-04

The experimental research on the bond strength of ceramic tile back adhesive under different conditions

LIN Jieci1，CHEN Mingyi1，CHEN Bingyao2，HUANG Wenjing1，LI Xu1，ZUO Yan1

（1.Guangdong Shunde Sanhe Chemical Co.，Ltd.，Shunde 528325，Guangdong China; 2.Guangdong Sanhe Chemical Technology Co.，Ltd.，Zhongshan 528429，Guangdong China）

Abstract： The adhesive properties of three kinds of ceramic tile back adhesives （emulsion type，dry powder type and two-component type） on cement mortar and ceramic tile adhesive，vitrified tile and ceramic tile were studied under different environmental conditions such as normal temperature，immersion，high temperature and freeze-thaw.The results show that the ceramic tile back glue has a certain enhancement effect on cement mortar and ceramic tile glue，and the two-component ceramic tile back glue can maintain better adhesive strength than the other two types of back glue products in immersion，freeze-thaw and thermal aging，and the overall adhesive strength is stronger when used with the ceramic tile glue.Additionally，with the increase of water absorption rate of ceramic tile，the bonding strength of adhesive material of different ceramic tile all presents rising trend.The lower the water absorption of ceramic tile，the higher the requirement of ceramic tile adhesive material.

Key words： ceramic tile;back glue;bonding strength

隨著瓷磚制造技術(shù)的發(fā)展以及人們的裝飾材料的要求提高，瓷磚產(chǎn)品越來越多樣化，部分產(chǎn)品已逐漸向更大更重和更低的吸水率轉(zhuǎn)變，因此對(duì)與瓷磚的粘結(jié)劑也有了更高的要求。在傳統(tǒng)的瓷磚鋪貼工藝中，多采用水泥黃沙制備的水泥砂漿，其在固化過程中會(huì)收縮開裂，造成瓷磚空鼓脫落，特別在低吸水率瓷磚上，水泥砂漿的粘接性能極其有限。另外就是傳統(tǒng)的工人未進(jìn)行專業(yè)的訓(xùn)練，在水泥砂漿的調(diào)配及鋪貼中多依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)或喜好，導(dǎo)致施工水平參差不齊，掉磚現(xiàn)象頻發(fā)。瓷磚背膠是一種新型的瓷磚粘接材料，施工方便，配合水泥砂漿或瓷磚膠使用時(shí)，能有效增強(qiáng)對(duì)瓷磚與基材的粘接強(qiáng)度，近幾年在瓷磚鋪貼領(lǐng)域得到了大力的發(fā)展和推廣。現(xiàn)今市面上的瓷磚背膠品類繁多，魚龍混雜，而消費(fèi)者對(duì)此類新興產(chǎn)品的認(rèn)知度普遍較低，容易被各類宣傳所誤導(dǎo)[1-2]。研究通過一系列的實(shí)驗(yàn)，對(duì)比市面常見的幾類瓷磚背膠在不同條件下的粘接性能，為瓷磚背膠的應(yīng)用提供理論依據(jù)[3-5]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

硅酸鹽水泥：P·O 42.5，安徽海螺水泥股份有限公司；河砂：60～120目，廣州志成新材料公司；玻化磚：吸水率＜0.5%，市售；細(xì)炻磚：吸水率5%，市售；陶瓷磚：吸水率＞10%，市售；羥丙基甲基纖維素：HPMC100000S，山東赫達(dá)股份有限公司；瓷磚膠：C1型，德高（廣州）建材有限公司；水泥砂漿塊：70 mm×70 mm×20 mm，標(biāo)格達(dá)精密儀器（廣州）有限公司；乳液型單組分瓷磚背膠A：工業(yè)級(jí)，市售；干粉型瓷磚背膠B：工業(yè)級(jí)，市售；雙組分瓷磚背膠C：工業(yè)級(jí)，市售。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

萬能拉力試驗(yàn)機(jī)：東莞天誠(chéng)；DHL7-9053A電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏；SFJ-400高速分散機(jī)：上海現(xiàn)代；LRH-100CA低溫培養(yǎng)箱：上海一恒；SGS-350B砂漿干縮養(yǎng)護(hù)箱：獻(xiàn)縣鵬翼；NDJ-8s旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)：上海軒澄。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）瓷磚背膠的刷/刮涂：將清理好的瓷磚背面，去除灰塵、脫模劑等雜物，再薄刷一層乳液型單組分瓷磚背膠，或按說明書比例加水混合的干粉型瓷磚背膠，涂抹均勻，然后晾置3～4 h，待其干燥后，用水泥砂漿或瓷磚膠進(jìn)行粘貼。。雙組分瓷磚背膠按說明書比例混合均勻后，用批刀薄刮一層，在20 min內(nèi)用水泥砂漿或瓷磚膠進(jìn)行粘貼;

（2） 基準(zhǔn)砂漿的制備：將普通水泥砂漿按 m（水泥）：m（石英砂） ∶m（纖維素） ∶m （水）=1 000 ∶1 000 ∶4 ∶200的比例進(jìn)行混合;

（3）試樣的制作：按照 JC/T 547—2017用帶鋸齒刮刀在水泥塊上批刮水泥砂漿/瓷磚膠，再鋪貼瓷磚，然后用2 kg的砝碼試壓30 s;

（4）試樣的養(yǎng)護(hù)：按照 JC/T 547—2017有關(guān)原粘接強(qiáng)度、浸水后、熱老化以及凍融后的粘接強(qiáng)度的相關(guān)養(yǎng)護(hù)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù);

（5） 養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，用環(huán)氧AB膠將拉拔頭粘接在瓷磚上，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中放置24 h后進(jìn)行粘接強(qiáng)度測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的粘接強(qiáng)度

對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下水泥砂漿與瓷磚膠及其二者與3種背膠產(chǎn)品搭配使用時(shí)，對(duì)吸水率0.5 %的玻化磚的粘接強(qiáng)度的不同。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不同粘接材料的粘接強(qiáng)度，如圖1所示。

從圖1可以看出，單純的水泥砂漿對(duì)低吸水率玻化磚的粘接強(qiáng)度不佳，僅為0.28 MPa，但當(dāng)與乳液型背膠搭配使用后其原粘接強(qiáng)度可達(dá)到0.84 MPa，與干粉型背膠搭配也可達(dá)到0.75 MPa，均達(dá)到了JC/T 547—2017中C1級(jí)的要求。與雙組分背膠搭配后其粘接強(qiáng)度達(dá)到了1.21 MPa，達(dá)到C2級(jí)的要求。可見，不同種類的背膠對(duì)水泥砂漿的粘接強(qiáng)度均有明顯的增效，其中雙組分背膠的增效最為顯著。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水泥砂漿主要是通過滲入瓷磚的空隙中而起到的嵌固作用（圖2），隨著瓷磚的吸水率降低，密度變大，致密性更高，瓷磚上的孔隙率降低，水泥砂漿的嵌固效果不佳，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度下降。 而瓷磚背膠可以在瓷磚背面形成一層具有粘接強(qiáng)度的聚合物薄膜，在瓷磚與水泥砂漿中起到良好的橋接作用，形成牢固的化學(xué)和物理粘接力，顯著了提高水泥砂漿對(duì)瓷磚的粘接強(qiáng)度。雙組分背膠則除了上述的聚合物薄膜所起到的增效之外，其還增加了的無機(jī)組分以及通過造毛增加表面孔隙率可以為水泥砂漿提供更多的結(jié)合點(diǎn)，因此效果更加顯著[6-7]。

另外，相比于水泥砂漿，使用瓷磚膠作為粘接材料對(duì)低吸水率瓷磚具有更高的粘接強(qiáng)度，與背膠搭配使用，粘接強(qiáng)度更強(qiáng)。因?yàn)榇纱u膠的組分中包含了水泥、細(xì)砂、膠粉和一些功能助劑，其中膠粉可以降低水泥用量、增加柔韌性，降低收縮、增加內(nèi)聚性，提高粘接強(qiáng)度的作用，而功能助劑起到提供良好的和易性和施工性、保水性，保證水泥充分水化。

2.2 浸水養(yǎng)護(hù)條件下的粘接強(qiáng)度

圖3是不同粘接材料經(jīng)過浸水養(yǎng)護(hù)后的粘接強(qiáng)度。其對(duì)比圖1可以發(fā)現(xiàn)，浸水之后，除了水泥砂漿之外，其他各試樣的粘接強(qiáng)度較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試樣的粘接強(qiáng)度都有一定程度的下降。這是因?yàn)樵诮h(huán)境條件下，水泥的水化更加充分，強(qiáng)度增強(qiáng)，提高了機(jī)械嵌固力。而含有聚合物乳液或膠粉的其他試樣，由于受到水的入侵，提供粘接作用的聚合物膜的形態(tài)發(fā)生了溶脹，聚合物強(qiáng)度下降，化學(xué)與物理粘接力下降[8-11]，雖其中的水泥基強(qiáng)度有一定程度增強(qiáng)，但整體粘接強(qiáng)度仍呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)。

2.3 熱老化養(yǎng)護(hù)條件下的粘接強(qiáng)度

熱老化狀態(tài)下不同粘接材料的粘接強(qiáng)度如圖4所示。

從圖4可以看出，在高溫養(yǎng)護(hù)下，水泥砂漿的粘接強(qiáng)度有一定程度下降，這是由于水泥干燥過快，水化不充分因其的強(qiáng)度減弱。而瓷磚膠和使用瓷磚背膠的試樣的粘接強(qiáng)度則有不同程度的提高，因?yàn)殡S著溫度的升高，使得聚合物鏈段充分的舒展和交聯(lián)，提高了對(duì)水泥砂漿層的滲透，降低孔隙率，從而使粘接力大幅度上升[7-13]。

2.4 凍融養(yǎng)護(hù)條件下的粘接強(qiáng)度

在經(jīng)過浸水、凍結(jié)和解凍的多次循環(huán)之后，各試樣的粘接強(qiáng)度都有明顯的下降（見圖5）。這是由于凍融環(huán)境下晶體膨脹和收縮的反復(fù)作用，降低了聚合物膜的柔韌性，因此此時(shí)粘接強(qiáng)度比浸水時(shí)粘接強(qiáng)度略低[6]。以及在降溫過程中，加劇瓷磚與砂漿的相對(duì)變形、加速界面損傷的萌生和擴(kuò)展，使得損傷面積和脫粘面積分別增加[12]。

2.5 不同吸水率瓷磚的粘接強(qiáng)度

不同吸水率瓷磚對(duì)不同瓷磚粘接材料的粘接強(qiáng)度，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，水泥砂漿對(duì)低吸水率瓷磚的粘接強(qiáng)度極低，而對(duì)10%吸水率瓷磚的粘接強(qiáng)度則能達(dá)到JC/T 547—2017中C1級(jí)的要求。而瓷磚膠和各瓷磚背膠對(duì)瓷磚的粘接強(qiáng)度也隨著吸水率的增大而增大。這說明隨著瓷磚吸水率的增大，不同的瓷磚粘接材料對(duì)瓷磚的粘接強(qiáng)度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說明瓷磚的吸水率對(duì)瓷磚粘接強(qiáng)度有很大影響。這是因?yàn)楸趁娴目紫堵试礁撸缺砻娣e越大，使得水泥砂漿可以更好的滲透進(jìn)孔隙中，達(dá)到更好的嵌固效果。瓷磚背膠也同樣與瓷磚有了更大的粘接面，粘接強(qiáng)度更強(qiáng)。由此也可知，吸水率越低的瓷磚對(duì)瓷磚粘接材料的要求就越高[6]。

2.6 不同瓷磚背膠粘接強(qiáng)度的斷裂面

在瓷磚背膠的粘接強(qiáng)度試驗(yàn)中，不同的瓷磚背膠的斷裂面情況都有不同，具體如圖7所示。

從圖7可以看出，乳液型背膠的斷裂面為水泥砂漿與水泥砂漿塊的粘接面，說明乳液型背膠與瓷磚及水泥砂漿三者之間的粘接強(qiáng)度大于水泥砂漿與水泥砂漿塊的粘接強(qiáng)度。干粉型背膠的斷裂面為干粉背膠層與瓷磚的粘接面，說明所試驗(yàn)值等于粘接強(qiáng)度。而雙組分背膠的破壞形式為水泥砂漿層的內(nèi)聚破壞[14]，也說明其與瓷磚及水泥砂漿三者之間的粘接力大于水泥砂漿自身的內(nèi)聚力。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可得試樣的粘接強(qiáng)度大小依次為：雙組分背膠、乳液型背膠、干粉型背膠。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過測(cè)試市售的3類背膠產(chǎn)品，表明瓷磚背膠對(duì)水泥砂漿、瓷磚膠都有一定的增強(qiáng)效果，其增強(qiáng)程度大小依次分別為雙組分背膠、乳液型背膠、干粉型背膠；

（2）雙組分瓷磚背膠在浸水、凍融和熱老化都能比其他兩類背膠產(chǎn)品保持更好的粘接強(qiáng)度，與瓷磚膠搭配使用時(shí)整體粘接強(qiáng)度更強(qiáng)；

（3）隨著瓷磚吸水率的增大，不同的瓷磚粘接材料對(duì)瓷磚的粘接強(qiáng)度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，吸水率越低的瓷磚對(duì)瓷磚粘接材料的要求就越高。

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