一种小粒径大板砖粘结剂及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:41|

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本发明涉及化学建筑材料技术领域，具体涉及一种小粒径大板砖粘结剂及其制备方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，人们对于建筑房屋美感的要求越来越高，瓷砖是人们提高建筑房屋美感的首选，当瓷砖在粘结时，需要专门的粘合剂来满足使用要求，然而传统砂浆不能满足瓷砖粘贴工艺的严格要求，采用传统砂浆进行瓷砖粘贴时，由于粘结力仅能够阻止瓷砖从墙体表面脱落，却不能阻止瓷砖因自重向下塌落，且瓷砖背面不均匀的砂浆涂覆还容易导致瓷砖下出现空鼓，容易脱落，存在着较大的安全隐患。

瓷砖粘结剂的出现，提高了瓷砖与基材之间的粘接强度，而且具有抗滑移、良好的耐水热、耐热老化性能，并能经受干湿交替及冻融交替的考验，能够解决采用水泥粘贴存在的问题。因此，瓷砖粘结剂可广泛应用于内外墙面、地面、浴室等饰面装饰场所的瓷砖粘贴，不仅装饰效果更好，而且施工快速、节省材料，非常具有市场前景。

但现有的瓷砖粘结剂的生产过程是一个乳液聚合过程，一般乳液聚合所得的乳胶中，乳胶粒径较大，涂膜效果较差，粘结力不能满足大板砖粘贴的需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种小粒径大板砖粘结剂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种小粒径大板砖粘结剂，包括以下各组份：

所述a组分包括如下重量份的原料组分：

所述b组分包括如下重量份的原料组分：

硅烷偶联剂4份～8份。

在一个实施例中，所述聚合苯丙乳液通过纯水、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯聚合制得。

在一个实施例中，所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯占所述聚合苯丙乳液的比例分别为33％～53％、10％～15％、0.5％～2％、20％～25％、15％～20％和1.5％～5％。

在一个实施例中，所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.004～0.006。

在一个实施例中，所述聚合苯丙乳液的重量份数为890份～910份。

在一个实施例中，所述硅烷偶联剂的重量份数为4份～6份。

一种小粒径大板砖粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备聚合苯丙乳液；

将870份～930份的聚合苯丙乳液、80份～100份的去离子水、1份～4份的多功能助剂、1份～6份的增稠剂和3份～12份防腐剂混合搅拌均匀，密封保存，制得a组分；

对4份～8份的硅烷偶联剂进行分装，密封保存，得到b组分。

在一个实施例中，所述制备聚合苯丙乳液包括：

将纯水、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯按照33％～53％、10％～15％、0.5％～2％、20％～25％、15％～20％和1.5％～5％的比例投入到聚合反应釜中，进行预乳化、乳液聚合、冷却及过滤，得到聚合苯丙乳液。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种小粒径大板砖粘结剂及其制备方法，通过所述a组分和所述b组分按照一定的比例混合，制得的所述小粒径大板砖专用粘结剂，体系整体的融溶分散较好，以小粒径的所述聚合苯丙乳液为基料，辅以多种高分子化学助剂，通过所述硅烷偶联剂水解形成硅烷氧基和有机官能基，所述硅烷氧基与无机界面结合，所述有机官能基与有机界面结合，形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，大大提高了瓷砖粘贴的牢固系数，拉拔力高于2560n，且干燥时间快，成膜机械强度高，具有良好的抗老化、防水、耐高低温和耐酸碱性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一个实施例的一种小粒径大板砖粘结剂的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，一种小粒径大板砖粘结剂，包括：以下各组份：

所述a组分包括如下重量份的原料组分：

所述b组分包括如下重量份的原料组分：

硅烷偶联剂4份～8份。

在本实施例中，形成所述小粒径大板砖粘结剂的主体原料为聚合苯丙乳液和硅烷偶联剂，所述聚合苯丙乳液通过纯水、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯聚合制得，所述硅烷偶联剂可以水解形成硅烷氧基和有机官能基，所述硅烷氧基与大板砖涂面结合，所述有机官能基与聚合苯丙乳液结合，粘结力高。所述聚合苯丙乳液主要是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚制得，所述纯水作为溶剂，所述苯乙烯为硬单体，苯乙烯是用苯取代乙烯的一个氢原子形成的有机化合物，乙烯基的电子与苯环共轭，玻璃化温度高，赋予聚合物内聚力，同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引，所述甲基丙烯酸甲酯是一种重要的化工有机原料，由于存在双键和羧酸基团，一般反应条件下即可聚合，也可与其他单体共聚，还易进行加成、卤化和亲核取代核酯交换反应，所述甲基丙烯酸甲酯与所述苯乙烯共同作为硬单体，能够提高聚合苯丙乳液的内聚力，所述丙烯酸丁酯为软单体，丙烯酸丁酯是丙烯酰基化合物，可以用作有机合成中间体、粘合剂和乳化剂，玻璃化温度较低，可以与硬单体进行共聚、交联或接枝，赋予聚合物粘接性能。

在本实施例中，玻璃化温度是高聚物的一个重要性能指标，也称为二次转变温度，是指高聚物由弹性状态转变为玻璃态的温度，具体表现为在该温度以上，高聚物表现为弹性；在该温度以下，高聚物表现出脆性。通过所述苯乙烯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述丙烯酸丁酯，使得所述聚合苯丙乳液不仅具有优良的成膜性，有助于粘结剂成膜，而且具有良好的内聚力，使得成膜机械强度高。这样，通过选择不同玻璃化温度的软单体和硬单体进行聚合，不仅有利于粘结剂成膜，也提高了瓷砖粘贴的牢固系数，粘结力好，成膜机械强度高。

在本实施例中，所述丙烯酸和所述甲基丙烯酸羟乙酯为功能单体，丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体，是聚合速度非常快的乙烯类单体，由一个乙烯基和一个羧基组成，甲基丙烯酸羟乙酯通过与丙烯酸共聚，可制得侧链含有活性羟基的丙烯酸树脂，可进行酯化反应和交联反应，稠度增加，能够提高粘接性，因含聚合性乙烯键及活性羟基，聚合体具有优良光泽性、透明性和耐候性，再通过与软单体和硬单体共聚后可以得到具有官能团的聚合物，能够使所述聚合苯丙乳液的综合性能得到明显提高，赋予聚合物耐水性、耐磨性、附着强度、抗油污性、成膜性、耐热和耐老化性。

在本实施例中，通过所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯共聚制得所述聚合苯丙乳液后，所述去离子水对其进行分散，所述功能性助剂用于调节聚合苯丙乳液的ph值，使得聚合苯丙乳液的ph值范围为6.1～6.7，例如，所述功能性助剂可以为hy-95多功能助剂，具体为醇胺类化合物，能够有效控制ph值，改善乳胶漆的贮存稳定性，提高涂料的耐擦洗性和耐水性能，还可改进增稠剂的性能，稳定体系的粘度。所述增稠剂是一种流变助剂，用于增稠苯丙乳液，例如所述增稠剂可以为甲基纤维素，又例如为聚丙烯酰胺，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。

在一个实施例中，所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯占所述聚合苯丙乳液的比例分别为33％～53％、10％～15％、0.5％～2％、20％～25％、15％～20％和1.5％～5％。具体的，通过按照所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯按照33％～53％、10％～15％、0.5％～2％、20％～25％、15％～20％和1.5％～5％的比例制得所述聚合苯丙乳液，所述聚合苯丙乳液具有理想的高固含量、乳胶粒径小，成膜效果好。进一步地，所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.004～0.006，所述小粒径大板砖粘结剂在使用时，需要将所述a组分与所述b组分按照一定比例进行混合均匀后使用，例如，所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.005，此时，所述a组分的重量为5千克时，对应的所述b组分的重量为25克，相应地，可以将所述硅烷偶联剂进行分装成每瓶5克；又例如，所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.006，所述a组分与所述b组分配合使用时，能够加快涂料的干燥速度，提高了涂料的粘结力，在一个较佳的配方重量份数中，所述a组分中的所述聚合苯丙乳液的重量份数为890份～910份，所述b组分中的所述硅烷偶联剂的重量份数为4份～6份。

为了进一步提高所述聚合苯丙乳液的聚合度，所述聚合苯丙乳液还包括：气相二氧化硅，所述气相二氧化硅，具有比表面积大，表面吸附力强和分散性能好的性能，可作为所述聚合苯丙乳液的增稠剂，形成良好的纳米粒子网络，通过控制所述聚合苯丙乳液的流变性，对其进行吸附，能够防止乳液出现沉淀和流挂的情况，能够提高乳液的聚合度，进而能够提高所述小粒径大板砖粘结剂的漆膜附着力和柔韧性，使得漆膜结合强度大幅提高，涂膜硬度显著增加。

为了进一步提高所述小粒径大板砖粘结剂的耐水性，所述b组分还包括：2份～4份重量分数的丙二醇。具体的，所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物进行部分交联的乳液，形成的共聚物具有亲水性羧基，主体分子结构呈线状分布，当乳液在成膜过程中，亲水性小分子物质均在干燥过程的后期会随最终的微量水，在毛细管的作用下向漆膜表面扩散，然后富集在一起。因此，随着乳胶粒外层的水合层增厚，亲水性单体向胶束内部扩散阻力增大，水相成核几率增大，会使得所述小粒径大板砖粘结剂的耐水性下降，所述丙二醇具有两个羟基官能团，当所述a组分与所述b组分混合使用时，所述丙二醇上的羟基能够与所述共聚物的亲水性羧基结合酯化，使得亲水性大的单体配伍的聚合稳定性得到提高，进而使得所述小粒径大板砖粘结剂的耐水性得到提高。进一步地，所述丙二醇还会促进所述a组分中的聚合苯丙乳液增稠，胶束浓度增加，新的乳胶粒生成的机会增大，所述聚合苯丙乳液能够进一步乳化，使得所述小粒径大板砖粘结剂的粒径更小，粘结力进一步得到提高。同时，还可以提高小粒径大板砖粘结剂的耐寒性。

为了进一步提高所述小粒径大板砖粘结剂的粘结力，在一个实施例中，所述a组分还包括：10份～20份重量分数的环氧树脂。具体的，所述环氧树脂含有醚键，相邻碳上α-氢原子和叔碳上的氢原子比较活泼，可以形成自由基，从而能够与所述聚合苯丙乳液引发接枝反应，使得所述聚合苯丙乳液经环氧树脂改性后，既有环氧树脂的高强度、耐腐蚀、附着力强的优点，又有苯丙乳液的耐水性、光泽好等优点，从而提高了涂膜的硬度、耐污染性及耐水性。

为了进一步提高所述小粒径大板砖粘结剂的粘结力，在一个实施例中，所述a组分还包括：10份～20份重量分数的改性环氧树脂，所述改性环氧树脂包括：双酚a型环氧树脂和聚苯硫醚，所述改性环氧树脂以双酚a型环氧树脂为主料，同时添加聚苯硫醚对其进行改性，粘结后兼具聚苯硫醚和双酚a型环氧树脂的特性，使粘结剂具有较高的粘合程度，由于聚苯硫醚中的巯基可以与双酚a型环氧树脂发生扩链反应，在柔性的双酚a型环氧树脂分子链上引入了刚性的聚苯硫醚，在保持双酚a型环氧树脂柔韧性的同时，使得粘结剂涂膜形成一个平整、光滑、均匀和致密性好的涂面，提高了粘结剂与基材的结合力，粘结力更好。例如，在一个较佳的实施例中，所述双酚a型环氧树脂和所述聚苯硫醚之间的重量份配比为8:2。

为了更进一步提高所述小粒径大板砖粘结剂的粘结力，在一个实施例中，所述a组分包括：10份～20份重量分数的改性环氧树脂，所述改性环氧树脂包括：双酚a型环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚，所述改性环氧树脂通过以双酚a型环氧树脂为主料，同时添加了不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚对其进行改性，粘结后兼具不饱和聚酯树脂、聚苯硫醚和双酚a型环氧树脂的特性，不饱和聚酯树脂为粘稠的液体，可在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，使粘结剂具有较高的粘合程度，同时不饱和聚氨酯树脂在固化过程中的收缩正好抵消了双酚a型环氧树脂的膨胀，克服了单纯的双酚a型环氧树脂体积膨胀的缺陷，另外，聚苯硫醚中的巯基可以与双酚a型环氧树脂发生扩链反应，在柔性的双酚a型环氧树脂分子链上引入了刚性的聚苯硫醚，与不饱和聚酯树脂配合后，实现了最优化的协同，降低了粘结剂涂膜的透气性，而且提高了粘结剂与基材的结合力，粘结力更好。

在一个实施例中，所述双酚a型环氧树脂、所述不饱和聚酯树脂和所述聚苯硫醚之间的重量份配比的比例为5:3:2。具体地，本实施例中，所述双酚a型环氧树脂、所述不饱和聚酯树脂和所述聚苯硫醚采用上述的重量份配比，使得制得所述小粒径大板砖粘结剂的涂覆后体积能够保持不变，且具有更强的粘结力，粘结剂的涂膜在常温常压下，能够快速固化，粘结力强，能够很好地解决大板砖因自重向下滑落的问题，同时粘结剂的涂膜为一个平整、光滑、均匀和致密性好的涂面，能够完全涂覆在大板砖的背面与墙体或其他装饰面上，避免出现大板砖下出现空鼓的情况。

如图1所示，在一个实施例中，提供上述实施例中的所述小粒径大板砖粘结剂的制备方法，一种小粒径大板砖粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤110、制备聚合苯丙乳液。

具体地，按照所需聚合苯丙乳液的重量称取各组分，然后将称取好的所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯按照33％～53％、10％～15％、0.5％～2％、20％～25％、15％～20％和1.5％～5％的比例投入到聚合反应釜中，边搅拌边加热，添加乳化剂进行预乳化，所述乳化剂为油酸铵、油酸钾、硬脂酸铵、硬脂酸钾、油酸三乙醇铵、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基芳酯、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、月桂基甜菜碱和十八烷基甜菜碱中的任意一种或任意几种混合，然后将引发剂、缓冲剂和活化剂加入到所述预乳液中进行聚合反应，得到共聚物，所述引发剂可以是过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢或偶氮二异丁腈，较优的是所述引发剂为过硫酸钾，最后对所述共聚物进行冷却和过滤操作，得到细粒径的聚合苯丙乳液。

步骤120、将870份～930份的聚合苯丙乳液、80份～100份的去离子水、1份～4份的多功能助剂、1份～6份的增稠剂和3份～12份防腐剂混合搅拌均匀，密封保存，制得a组分。

具体的，依次将870份～930份的聚合苯丙乳液、80份～100份的去离子水、1份～4份的多功能助剂、1份～6份的增稠剂和3份～12份防腐剂加入至反应釜中，混合搅拌均匀，密封保存，制得a组分，并使用行星搅拌机，在真空度为-0.04至-0.10mpa，转速为35～45r/min的条件下进行混合搅拌均匀。

在一个实施例中，所述改性环氧树脂包括：双酚a型环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚，按照重量配比比例5:3:2将双酚a型环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚投入到反应釜中，边搅拌边加热，进行混合制得所述改性环氧树脂，最后与其他组分混合制得所述a组分。

进一步地，在另一种实现方式中，按照重量配比比例5:3:2，获取双酚a型环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚直接加入到加入到所述a组分中的其他组分中进行共混，最后制得所述a组分。

步骤130、对4份～8份的硅烷偶联剂进行分装，密封保存，得到b组分。

具体的，按照所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.004～0.006，可以将4份～8份的硅烷偶联剂进行分装，然后密封保存，制得所述b组分。这样，一定重量分数的所述a组分适配一定重量分数的硅烷偶联剂，便于用户按照所需使用比例进行混合使用。例如，所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.005时，此时所述a组分的重量为5千克，对应的所述b组分的重量为25克，相应地，可以将所述硅烷偶联剂进行分装成每瓶5克，这样，5千克的所述a组分对应5瓶的所述硅烷偶联剂，便于混合使用。

在本实施例中，制得的所述a组分和所述b组分按照重量比为1:0.004～0.006进行混合制得所述小粒径大板砖专用粘结剂，体系整体的融溶分散较好，以小粒径的所述聚合苯丙乳液为基料，辅以多种高分子化学助剂，通过所述硅烷偶联剂水解形成硅烷氧基和有机官能基，所述硅烷氧基与无机界面结合，所述有机官能基与有机界面结合，即所述硅烷氧基与大板砖涂面结合，所述有机官能基与聚合苯丙乳液结合，形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，大大提高了瓷砖粘贴的牢固系数，拉拔力高于2560n，且干燥时间快，成膜机械强度高，具有良好的抗老化、防水、耐高低温和耐酸碱性能。

下面用具体实施例进一步描述本发明。

实施例1

将所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯按照33％、10％、0.5％、20％、15％和1.5％的比例投入到聚合反应釜中，边搅拌边加热，添加乳化剂进行预乳化，然后将引发剂、缓冲剂和活化剂加入到所述预乳液中进行聚合反应，得到共聚物，最后对所述共聚物进行冷却和过滤操作，得到细粒径的聚合苯丙乳液。

将得到的870份的聚合苯丙乳液、80份的去离子水、1份的多功能助剂、1份的增稠剂和3份防腐剂混合搅拌均匀，密封保存，制得a组分，对4份的硅烷偶联剂进行分装，密封保存，得到b组分，按照所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.004进行混合制得所述小粒径大板砖粘结剂。

本实施例制得的小粒径大板砖粘结剂，体系整体的融溶分散较好，以小粒径的所述聚合苯丙乳液为基料，辅以多种高分子化学助剂，通过所述硅烷偶联剂水解，形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，具有很快的干燥速率，大大提高了瓷砖粘贴的牢固系数，成膜机械强度高，具有良好的抗老化、防水、耐高低温和耐酸碱性能。

实施例2

将所述纯水、所述苯乙烯、所述丙烯酸、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸羟乙酯按照53％、15％、2％、25％、20％和5％的比例投入到聚合反应釜中，边搅拌边加热，添加乳化剂进行预乳化，然后将引发剂、缓冲剂和活化剂加入到所述预乳液中进行聚合反应，得到共聚物，最后对所述共聚物进行冷却和过滤操作，得到细粒径的聚合苯丙乳液。

将得到的930份的聚合苯丙乳液、100份的去离子水、4份的多功能助剂、6份的增稠剂和12份防腐剂，20份重量分数的改性环氧树脂，混合搅拌均匀，密封保存，制得a组分，所述改性环氧树脂包括：双酚a型环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚，且重量配比比例为5:3:2；对8份的硅烷偶联剂进行分装，密封保存，得到b组分，按照所述a组分与所述b组分之间的重量比为1:0.006进行混合制得所述小粒径大板砖粘结剂。

相较于实施例1，本实施例中的各组分的重量分数增加了，增加了改性环氧树脂这一组分，该实施例中制备得到的所述小粒径大板砖粘结剂相较于实施例1制得的所述小粒径大板砖粘结剂涂覆后体积能够保持不变，且具有更强的粘结力，粘结剂的涂膜在常温常压下，能够快速固化，粘结力强，能够很好地解决大板砖因自重向下滑落的问题，同时粘结剂的涂膜为一个平整、光滑、均匀和致密性好的涂面，能够完全涂覆在大板砖的背面与墙体或其他装饰面上，避免出现大板砖下出现空鼓的情况，具有更快的干燥速率，大大提高了瓷砖粘贴的牢固系数，能够粘结更大规格的大板砖。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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