一种高保水性粘结砂浆及其制备方法和应用与流程

本发明涉及建筑材料，具体为一种高保水性粘结砂浆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着全球气候变化和能源紧张问题日益严重，绿色建筑已成为当今世界建筑行业的重要发展方向，绿色建筑具有环保、节能、高效的特点，为人类创造更加宜居、可持续的生活环境提供了有力支持。其中建筑围护结构的保温隔热技术已成为我国重要的建筑节能途径之一。目前常用的建筑墙体保温方法是保温板外墙保温系统，利用保温板实现隔热保温节能。而粘结砂浆做为外墙保温系统中的重要组成部分，主要由水泥、石英砂、聚合物胶结料配以多种添加剂经机械混合均匀而成，用于墙体和保温板之间的粘结，具有固化时间快的特点，粘结砂浆的性能直接影响整个保温系统的稳定性和耐久性。

2、目前市场上的粘结砂浆大都存在粘结强度一般、保水性差，存在容易开裂的问题，严重影响了施工质量。中国专利cn103449788b公开了一种外墙保温板粘结砂浆及其制备方法，该粘结砂浆包含以下按重量百分数计的原料：粘结料30％-65％、细骨料30％-65％、聚合物胶结料2％-6％、触变润滑剂0.1％-0.3％及速凝剂0.008％-0.012％，其中聚合物胶结料由可分散乳胶、有机硅憎水剂和羟丙基甲基纤维素醚组成，制得的外墙保温板粘结砂浆的粘结强度高、粘结力大、防水抗渗效果好，但憎水剂的使用虽然能提高粘结砂浆的防水抗渗性，同时也会造成砂浆保水性下降，在砂浆水化时由于失水较快而导致水化无法充分进行，进而影响砂浆的粘结强度，导致保温板易从墙体上脱落。中国专利申请cn116813267a公开了一种装配式混凝土复合墙板用快硬快凝高强粘结砂浆，由重量份的组分组成：38-45份普通硅酸盐水泥、32-45份砂石、10-25份有机硅烷改性粉煤灰、1-3份可再分散乳胶粉、0.2-0.3份聚丙烯纤维、0.3-1份纤维素醚、0.08-0.15份快硬剂、0.05-0.1份引气剂、0-0.08份减水剂，该粘结砂浆凝固速度快、强度高且不易干裂，保水性较好，但使用过程中容易产生气泡，会出现开裂和脱落等问题，影响整体使用寿命。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高保水性粘结砂浆及其制备方法和应用，解决了粘结砂浆保水性差、粘结强度强度一般的问题，制备了一种耐久性好的粘结砂浆。

3、(二)技术方案

4、为了实现上述目的，本发明公开了一种高保水性粘结砂浆，包括以下质量份的原料：水泥40-55份、砂子45-60份、保水增稠剂9-14份、改性聚丙烯纤维3-5份、去离子水55-75份和消泡剂0.3-0.5份；

5、所述保水增稠剂包括羧甲基纤维素、聚乙二醇、改性偏高岭土、丙烯酸制备而成；

6、所述改性聚丙烯纤维包括改性偏高岭土、聚丙烯纤维和乙烯基三甲氧基硅烷制备而成；

7、所述偏高岭土的制备包括：先使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对偏高岭土进行改性，得到氨基硅烷改性偏高岭土，再使用十六碳烯基琥珀酸酐和氨基硅烷改性偏高岭反应，得到改性偏高岭土。

8、优选地，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

9、进一步地，所述改性偏高岭土具体包括如下步骤制备而成：

10、s1、将偏高岭土(mk)在110℃干燥箱中干燥24h，再将干燥后的偏高岭土和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀，置于球磨机中球磨，球磨完成后，得到氨基硅烷改性偏高岭土；

11、s2、将氨基硅烷改性偏高岭土超声分散到n,n-二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中，混合均匀后，加入十六碳烯基琥珀酸酐，搅拌混合，发生反应，反应结束后，使用无水乙醇和去离子水洗涤，过滤，在60℃真空干燥12h，得到改性偏高岭土。

12、优选地，在改性偏高岭土具体制备过程中，所述s1中干燥后的偏高岭土和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为100:6-9。

13、优选地，在改性偏高岭土具体制备过程中，所述s1中球磨的时间为60-90min。

14、优选地，在改性偏高岭土具体制备过程中，所述s2中氨基硅烷改性偏高岭土、混合溶剂和十六碳烯基琥珀酸酐的质量比为100:1600-2000:15-21，其中混合溶剂中n,n-二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为9:1。

15、优选地，在改性偏高岭土具体制备过程中，所述s2中反应的温度为55-65℃，反应的时间为6-8h。

16、优选地，所述保水增稠剂具体包括如下步骤制备而成：将羧甲基纤维素(cmc)和去离子水混合均匀，再加入聚乙二醇，搅拌混合30min后，加入改性偏高岭土和丙烯酸，搅拌混合，通入氮气，在氮气氛围中，加入交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵，搅拌混合，发生反应，反应结束后，使用去离子水和无水乙醇洗涤，在60℃真空干燥6h，得到保水增稠剂。

17、优选地，在保水增稠剂具体制备过程中，所述羧甲基纤维素、去离子水、聚乙二醇、改性偏高岭土、丙烯酸、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵的质量比为100:2500-3000:1-3:1-2:210-350:0.1-0.2:3-5。

18、优选地，在保水增稠剂具体制备过程中，所述反应的温度为70-80℃，反应的时间为45-60min。

19、优选地，所述改性聚丙烯纤维具体包括如下步骤制备而成：将改性偏高岭土超声分散到乙醇水溶液中，分散均匀后，加入聚丙烯纤维和乙烯基三甲氧基硅烷，混合均匀后，加入引发剂，发生反应，反应结束后，使用去离子水洗涤，过滤，使用丙酮萃取，在60℃真空干燥箱中干燥6h，得到改性聚丙烯纤维。

20、优选地，在改性聚丙烯纤维具体制备过程中，所述改性偏高岭土、乙醇水溶液、聚丙烯纤维、乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂的质量比为7-10:1250-1500:100:3-5:1.8-2.5。

21、优选地，在改性聚丙烯纤维具体制备过程中，所述反应的温度为35-45℃，反应的时间为2-5h。

22、优选地，在改性聚丙烯纤维具体制备过程中，所述乙醇水溶液为10％质量浓度的乙醇水溶液。

23、优选地，在改性聚丙烯纤维具体制备过程中，所述引发剂为过氧化二异丙苯。

24、优选地，所述的高保水性粘结砂浆的制备方法，包括以下步骤：将水泥、砂子和保水增稠剂混合均匀，再加入改性聚丙烯纤维、去离子水和消泡剂，搅拌混合均匀后，得到高保水性粘结砂浆。

25、优选地，所述的高保水性粘结砂浆在建筑材料中的应用。

26、进一步地，所述高保水性粘结砂浆在外墙保温材料中的应用。

27、(三)有益的技术效果

28、本发明中使用砂子作为骨料，水泥作为粘结剂，将改性聚丙烯纤维、砂子和保水增稠剂胶结起来，使其形成一个整体结构，得到高保水性粘结砂浆。其中改性聚丙烯纤维由改性高岭土、聚丙烯纤维和乙烯基三甲氧基硅烷反应制备得到。先使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对偏高岭土进行改性，在偏高岭土表面引入氨基，得到氨基硅烷改性偏高岭土，氨基硅烷改性偏高岭土表面的氨基和十六碳烯基琥珀酸酐上的酸酐发生反应，在偏高岭土表面引入烯基和羧基，得到改性偏高岭土。在保水增稠剂制备过程中，羧甲基纤维素、聚乙二醇、改性偏高岭土和丙烯酸在交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵作用下，发生反应，形成交联网络结构，得到保水增稠剂，引入了大量的羧基和羟基。以改性偏高岭土为原料，和聚丙烯纤维、乙烯基三甲氧基硅烷在引发剂作用下，发生聚合反应，将偏高岭土接枝到聚丙烯纤维表面，得到改性聚丙烯纤维。

29、偏高岭土具有优异的火山灰活性，是一种高活性辅助胶凝材料，其活性成分与水泥水化析出的氢氧化钙反应生成具有凝胶性质的水化钙铝黄长石和二次c-s-h凝胶，能显著提高砂浆的早期强度，同时后期强度也在不断增强。同时掺入偏高岭土到砂浆中，能够减少泌水，加速水泥的水化，提高密实度，从而提高砂浆的耐久性。

30、聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好及价格低等优点，可作为混凝土、灰泥等的填充材料，将聚丙烯纤维添加到粘结砂浆中，可以提高砂浆的抗裂性、粘结力、耐久性和防水隔热性。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、(1)本发明中使用的羧甲基纤维素能够增加砂浆整体的粘稠度，聚乙二醇是一种亲水、无毒、生物相容性极好的聚合物，具有优良的韧性，分子链中含有c-o-c与-oh，羧甲基纤维素上含有大量的羟基，丙烯酸和改性偏高岭土上含有羧基，交联聚合后的高分子共聚物具有优良的三维网络结构，通过交联网之间的应力传递分散，能够增强体系的韧性和粘结性能。具有大量的亲水基团，赋予了砂浆高保水性，使砂浆中释放出来的水分不易失去。同时偏高岭土作为复配填料，具有较好的力学性能，进行化学改性，有效避免了偏高岭土的团聚，能够提高砂浆的强度。通过无机与有机功能性基团的复合作用，能有效降低水份的析出，提高砂浆的保水性，提高砂浆粘结强度。

33、(2)本发明中聚丙烯纤维在砂浆中形成网状结构，能够承受基材收缩引起的内应力，从而增强砂浆抵抗收缩变形开裂的能力，可以促进砂浆与基层的黏结，提高整体的稳定性和耐久性，同时具有较好的疏水性能，吸水率较低，和乙烯基三甲氧基硅烷共同作用，大大减少水与砂浆表面的接触面积，使得粘结抹面砂浆表面的水珠不容易通过毛细孔渗入孔隙内部，从而降低吸水率，提高了砂浆的防水抗渗能力。在共聚物的作用下，成膜性能也有所提高，砂浆的内聚力大幅度提高，与基材的粘结力提高。保水增稠剂中含有的大量的活性基团-oh、-cooh可以和改性聚丙烯纤维中的-cooh间形成氢键，提高了原料的分散性和原料间的相容性，施工性能良好。