在建筑系统,流变控制剂对砂浆、抹灰、灰泥、地坪系统以及建筑胶粘剂是非常重要的,而纤维素醚是提供增稠和保水性的主要助剂。然而,粘土类增稠剂与纤维素醚增稠剂的混合使用,其系统性能和施工行为可以得到显著改善。海名斯提供的一系列流变助剂是由锂蒙脱石粘土制造,产品以BENTONE® 和 BENAQUA®为商品名出售,他们具有以下优点:
¨ 施工性和加工性
¨ 改善的抗流挂性
¨ 触变性
¨ 防沉降性
¨ 贮存稳定性
¨ 改善的泵送性和剪切稀化性
¨ 防渗水性
锂蒙脱石粘土用于建筑系统
锂蒙脱石粘土可用于各种各样的建筑系统以改善流动和施工性能。它们主要与纤维素醚一起使用,但它们可部分或甚至完全代替纤维素醚类,特别是聚合改性品级,例如BENTONE®LT或BENAQUA®4000,其比例或替代程度主要取决于个别使用粘土的增稠效果和保水性。
3.1 瓷砖粘结剂
¨ 抗流挂性
¨ 改善施工性
瓷砖粘结剂系水泥或聚合物分散体系统,用于此的流变助剂主要为纤维素醚类,它们为施工提供正确的稠度、墙面瓷砖的抗流挂性,水泥最佳固化的保水性,以及控制间隔时间、修正时间。锂蒙脱石粘土类助剂可与纤维素醚增稠剂混合以改善瓷砖粘结剂的抗流挂性和施工性。从流变学上说,锂蒙脱石粘土产生较强的内部网络,这样就增强了瓷砖粘结剂的屈服值来防止流挂,而且粘土片晶降低了在工具上的粘着力并减少了施工期间的粘度,这就显著改善了加工性能。
3.2 抹灰 / 灰泥 / 拉毛灰泥
¨ 改善施工性和加工性
¨ 改善抗流挂性
¨ 均质表面
抹灰 、灰泥、拉毛灰泥都是内外墙和顶棚用特种涂料,所使用的粘合剂可以是水固化性水泥,石膏或液体聚合物分散体。锂蒙脱石粘土通过施工后给予迅速恢复粘度来改进抹灰的抗流挂性。由于片晶降低了砂粒与水泥粒子之间的摩擦的滑动效应而使之泵送,施工和加工更易。在钢抹子(抹灰工具)和镘刀上的粘着力减少就产生更为平滑的表面,聚合分散体类灰泥中的抗水性也由于锂蒙脱石粘土部分取代纤维素醚而得到改善。
在水泥和石膏类抹灰/灰泥中,除纤维素醚之外,如BENTONE®OC产品主要用于控制保水性和稠度。
3.3 EIFS
¨ 改善施工性和加工性
¨ 改善抗流挂性
¨ 改善泵送性
现代建筑技术采用外部绝缘和面饰系统(EIFS)来对墙体进行隔热,它们由粘附在底材上的膨胀聚苯乙烯板组成,并用装饰性灰泥来增强和涂饰。
此粘结剂可以水泥、粉状或液体聚合物分散体为基础,如BENTONE®CT, BENTONE®GS or BENAQUA®4000之类锂蒙脱石粘土一起使用来部分取代纤维素醚可改善抗流挂性和施工性而无影响附着强度。
3.4 石膏地坪
¨ 防沉降
¨ 防渗水
石膏地坪广泛用于住宅的地坪,覆盖于混凝土地坪上。自流平地坪能够在瓷砖、木板、地毯或者其他装饰性地板覆盖物上构筑理想的表面。如BENTONE®OC一类的锂蒙脱土可作为石膏地坪的稳定剂防止粗颗粒的沉降并减少表面水的渗出,形成较光滑的涂层。水泥基地坪中使用粘土来稳定很困难,因为pH值高及由此产生的增厚效果的降低。
3.5 沥青和石油沥青系统
¨ 改善施工性
¨ 改善抗流挂性
沥青和石油沥青乳液广泛用作为建筑和道路的防水和密封材料,施工性和抗流挂性是很重要的性能。可通过使用锂蒙脱石粘土如BENTONE®OC 或BENTONE®GS的配制来加以控制。
粘土在贮存时产生稳定的粘度,其触变流动行为保证了优异的施工性能。在沥青系统里可使用的其他流变助剂是BENAQUA®1000 (改性多糖) 和RHEOLATE®255 (聚醚聚氨酯)。
锂蒙脱石粘土
锂蒙脱石粘土是一种高效的矿质流变助剂,用来控制各种建筑系统中的流动性能。它们可完全与纤维素醚一起使用,并在水泥基和石膏基配方中提供保水性和基本粘度。在基于聚合物分散体的建筑产品中,锂蒙脱石粘土能部分代替纤维素醚类而改善施工性和抗流挂性。由于锂蒙脱石粘土的较高流变效果,因此是一种代替膨润土和其它矿质增稠剂的经济有效产品。
1 矿物学
锂蒙脱石是矿物中蒙脱石类的一员,为天然产层状膨胀粘土一族,其包括锂蒙脱石,膨润土(蒙脱石)和皂石。由于锂蒙脱石和膨润土的可采用性和效果,故最为重要。
蒙脱石粘土系层状硅酸盐类,它们能在水中膨胀,因此广泛用为流变助剂。硅酸盐片晶由三层组成:二层二氧化硅,嵌入一层金属氧化物。在膨润土中金属氧化物层主要有铝组成,而在锂蒙脱石中此金属为镁。锂蒙脱石和膨润土片晶表面带有负电,这是因为在锂蒙脱石中的二价镁部分被一价锂所取代,结果产生电荷不足。同样,在膨润土中的铝部分被镁所取代,此带负电荷表面通过正离子来平衡。Elementis 公司的锂蒙脱石为钠离子;另一方面,膨润土主要以钙形式出现,这就降低了粘土的溶胀能力和流变效果。
此结构差异造成锂蒙脱石和膨润土不同的片晶形状和尺寸。锂蒙脱石片晶与尺寸更为均匀的膨润土片晶相比,尺寸要更小且更易被拉长。因此每克锂蒙脱石粘土具有更多的片晶,与膨润土比具有更大的溶胀能力和更好的流变效果。
2 增稠机理
在粉状形式中,片晶聚成团(有规胶体);在水中,片晶通过钠正离子水合作用开始溶胀,进一步地机械剪切将它们彼此分离。在理想的条件下(pH 7–11 和低电介质浓度) ,这些分散的片晶通过边靠边顺序形成一开放的三维网络,使水相得以增稠。
3 性能和表现特性
锂蒙脱石粘土的絮凝网络产生了触变性流动。在低剪切速率下,粘土网络产生相当高的粘度。当通过混合、泵送或镘涂来施加剪切力时,此网络就被打破,粘度下降就易于施工。当除去剪切力时,片晶就重新搭建原来的絮凝网络,而粘度渐渐修复。这就是典型的触变行为。而且各个粘土片晶减少了砂粒与填料粒子之间的摩擦力,其结果更易镘涂或流平性能以及降低泵送压力。
4 屈服值
在建筑产品和其它系统中采用强网络构造以改善流动行为,控制在垂直底材上的流挂和固体粒子的沉降。此行为在流变学上以屈服值来表示。屈服值为施加于某一系统以产生流动的最小剪切应力。纤维素醚类不具有显著的屈服值,而锂蒙脱石粘土构成有高屈服值的网络,能改善流挂和抗坍落性并控制沉降和渗水。
5 pH值的影响
纯锂蒙脱石粘土在pH 6–12范围内具有高增稠效能。在较为酸性系统里,粘土聚集且不会长久形成稳定的结构;在更为碱性的系统里,片晶重新定向以变得有较小流变性效果。在水泥系统里,粘土仍然改善了施工和滑爽性,这由于其片晶结构,以及抗流挂性,这由于片晶相互作用之故。然而,作为增稠剂来代替纤维素醚则受到限制。聚合物改性BENTONE® 和BENAQUA®,保温添加剂; 品种在较强的碱性系统中比未改性的品种具有更高的增稠效果,因此能部分取代纤维素醚。
6 保水性
对水泥和石膏的水硬性固化反应来说保水性极为重要。纤维素醚类是标准的流变助剂,它控制了基本的稠度(粘度)和保水性。虽然锂蒙脱石粘土具有吸收水的大表面积,但不会象纤维素醚那样有效地保持水份。因此锂蒙脱石只能在水泥系统里部分取代纤维素醚。通常除了原来使用纤维素醚外,还使用锂蒙脱石。然而,在乳液系统里,无论是纯BENTONE® 锂蒙脱石产品,还是BENAQUA® 聚合物改性粘土,都能部分取代纤维素醚类,因为它们具有高增稠效果。
7 滑爽效应
在建筑系统里改善的施工性和加工性可能主要是由于片晶结构所致,它降低了砂粒与水泥粒子之间的摩擦力。