湖北碱克新材料有限公司 陈乐舟

武汉科技大学 廖国胜 龚瑾 付毅群 余璇

前 言

随着人们对装饰标准的不断提高，陶瓷、文化石、大理石、玻化砖等人造和天然石材被大面积使用。各种瓷砖种类繁多，性能差异巨大，施工要求也各不相同。由于施工人员对于不同瓷砖的表面性能缺乏认识，更容易导致瓷砖上墙后出现空鼓、脱落，一旦高层出现此类现象，其修复将异常困难，有些需要整个墙面系统重新制作，带来非常高的维修处理费用。目前，瓷砖铺贴材料主要使用瓷砖粘接剂，针对瓷砖粘接剂产品的良莠不齐以及较高的使用成本和运输成本、施工时容易出现空鼓现象等，市场上出现了瓷砖背胶产品，这类产品的优点是施工简单、造价低且性能满足要求。

瓷砖背胶作为一种应 用于瓷砖背面的新型粘接材料不仅能有效降低瓷 砖面的表面张力，而且能提升与水泥（砂）层的粘接 能力，有效解决了空鼓、瓷砖脱落等现象，受到市场的青睐。部分瓷砖背胶由压敏胶制成，其特点是耐水性较差，特别是浸水粘接强度特别弱。而部分瓷砖背胶为醋酸乙烯和乙烯单体乳液共聚物合成的VAE乳液，无毒、无臭、不燃、不爆、无环境污染、无健康危害的环保型胶粘剂，其具有干燥速度较快、胶膜柔韧性较好、粘接强度高、耐水性较好、耐酸碱、耐老化等优异性能；但是低温柔韧性能差，不适合在东北较冷地区使用。

瓷砖背胶的使用方法与瓷砖粘接剂的使用方法有一定的区别。通常步骤为：①将需要上墙的瓷砖背面进行杂质和灰尘的处理；②将瓷砖背胶均匀刷涂于瓷砖背面；④调配好合适比例的水泥（砂）在刷有背胶的瓷砖背面进行涂覆；④上墙铺贴，均匀敲打至平整，刮去多余的水泥。作为一种取代市面上瓷砖粘接剂产品，目前针对该产品粘接能力的检测方法还未提出。参考JC/T 547—2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》的标准，针对瓷砖背胶和水泥砂组合进行检测存在测试基材板材大、在普通万能试验机上无法移动、测试周期长以及瓷砖表面粘贴环氧树脂铁块易滑移等问题。本研究介绍了一种瓷砖背胶粘接强度检测方法，并测试碱克瓷砖背胶与其他市售产品的性能指标。

1 试验部分

1.1 试验原料

瓷砖，JG/T 547标准实验砖；石英砂砂，40-70目；水泥（P.O42.5），普通硅酸盐水泥；碱克瓷砖背胶，丙烯酸酯与苯乙烯共聚物水分散体；竞品1（丙烯酸酯聚合物，压敏型瓷砖背胶）、竞品2（醋酸乙烯和乙烯单体乳液共聚物，VAE型瓷砖背胶），市售。

1.2 试验仪器

万能试验机；SHBY-60B标准恒温恒温养护箱； DW-40低温实验箱；数显鼓风恒温干燥箱。

1.3 试验制备

1.3.1 拉伸粘接强度试样

用直边抹刀在混凝土板上薄抹一层界面剂，应用力刮抹。在瓷砖背面涂抹一层1-2mm厚的背胶，再抹上6-8mm厚的砂浆，将其置于抹好的混凝土板上。在每块瓷砖上放(2000±15)g的压块，持续30s，用直边抹刀切除四周溢出的砂浆。

1.3.2 标准粘接强度试样

标准实验条件为环境温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）℃，试验区的循环风速应小于0.2m/s,养护27d后，用树脂（EP）将拉拔头粘在瓷砖上，在标准试验条件下继续放置24h后，使用（250±50）N/s拉伸速率测定胶粘剂的拉伸粘结强度。

1.3.3 热老化粘接强度试样

试样在标准试验条件下养护14d，然后将试件放入（70±2）℃鼓风恒温干燥箱中再放置14d，将试块从烘箱中取出，用树脂（EP）将拉拔头粘在瓷砖上，在标准试验条件下继续放置24h后，使用（250±50）N/s拉伸速率测定胶粘剂的拉伸粘结强度。

1.3.4 浸水粘接强度试样

试样在标准试验条件下养护7d，然后浸入（23±2）℃水中养护21d后，从水中取出试件擦干，用树脂（EP）将拉拔头粘在瓷砖上，在标准试验条件下继续放置7h后，将试样浸入标准温度下的水中。17h后，从水中取出试样后擦干，用（250±50）N/s拉伸速率测定胶粘剂的拉伸粘结强度。

1.3.5 冻融循环粘接强度试样

试样在标准试验条件下养护7d然后浸入（23±2）℃水中养护21d。

每次冻融循环为：

1）从水中取出试样，在2h±20min内降温至（-15±3）℃；

2）试样保持（-15±3）℃，时间为2h±20min；

3）将试样浸入（20±3）℃水中，升温至（15±3）℃，在进行下一个冻融循环前，在该温度下至少养护2h;

4）重复进行25次循环。

完成25次循环后，试样置于标准试验条件下，用树脂（EP）将拉拔头粘在瓷砖上，用（250±50）N/s拉伸速率测定胶粘剂的拉伸粘结强度。

2 结果与讨论

2.1 不同养护条件对瓷砖背胶粘接强度的影响

2.1.1 标准养护拉伸粘接强度

由图2可知：不同瓷砖背胶粘接强度表现是不一样的，这与瓷砖背胶合成配方有关。VAE乳液中，由于乙烯的引入，使得高分子变得柔软，这种自身柔软性的增加使得VAE具有增塑剂的作用，增大分子间的作用力。而碱克瓷砖背胶不仅有乙烯的引入，具备VAE乳液的优点，同时通过有机硅改性的方法增加附着力，聚合物高分子材料接枝了-Si-，利用有机硅的桥梁作用，一端与水泥类材料发生化学连接，另一端也能与瓷砖材料内部的无机材料发生化学反应，将水泥砂浆和玻化砖等饰面材料粘结成一个整体，从而提高背胶的粘接强度。因此碱克背胶的原强拉伸粘结强度大于VAE型瓷砖背胶的拉伸粘结强度。但常规的压敏系列的背胶则不具备以上特点，只是通过其本身的物理黏性，当剥离力作用于压敏胶上时，胶膜从被粘物上剥离，故而其拉伸粘接强度也是最低的。

2.1.2 热老化拉伸粘接强度

由图3可知：热处理后瓷砖背胶的粘接强度均得到提高，瓷砖背胶与砂浆接触面成膜对水泥水化产物起到一定程度的保护作用，延迟或限制了水化产物的分解，拉伸粘结强度得到保留。在受热条件下，瓷砖、瓷砖背胶和砂浆线膨胀系数差异会导致彼此相对位移，而瓷砖背胶中含有的乳液，则赋予了瓷砖背胶更高的柔韧性，增强了粘结剂承受变形的能力，从而改善了瓷砖背胶的耐热老化后拉伸粘结强度。因此，在热处理后，背胶养护更充分，交联也更充分，从而强度得到提高。

2.1.3 浸水拉伸粘接强度

由图4可知：浸水处理后瓷砖背胶的粘接强度均降低。在浸水养护时，这是因为，聚合物受到水的入侵，提供粘结作用的聚合物膜的形态发生了变化，发生了溶胀从而使得其体积变大。在空气中时，聚合物膜可以提供很好的粘结力，但是一旦浸水，聚合物膜强度下降，其与瓷砖表面 形成的化学和物理粘结力下降，从而使得在水中养护的粘结强度下降。

2.1.4 冻融拉伸粘接强度

由图5可知：冻融循环要求瓷砖背胶既要耐水又要耐冻, 在此过程中, 水分不断结冰融化产生膨胀收缩应力, 在应力疲劳作用下瓷砖背胶界面和内部即会产生微裂缝。裂缝部位为防水薄弱环节, 随着水分的侵蚀和应力变形的不断积累,裂缝不断扩展。且冻融循环在测试中前期养护条件与浸水处理相同，因此从数据看出，冻融循环粘接强度会比浸水粘接强度数据略低。

2.2 不同养护条件下瓷砖背胶粘接强度的断裂面

不同背胶在检测其粘接强度时断裂面位置不同，在玻化砖和背胶层之间断裂可认定为瓷砖背胶对玻化砖的粘接强度，若断裂面位置在水泥砂层则认定水泥砂层的强度小于背胶和瓷砖面层的强度，若EP界面处无明显水泥砂被附着而造成的断裂则可认为是EP粘接强度不足。碱克瓷砖背胶的断裂面有出现在水泥砂层、砂浆层和基地之间接触面、玻化砖和背胶层之间接触面， 且EP胶上均附着了水泥砂。竞 品1和竞品2断裂面均出现在玻化砖和背胶层，测试结果真实反馈了竞品1和竞品2对玻化砖的粘接强度。因此碱克瓷砖背胶的粘接强度测试结果要大于实际测试结果。

综上所述，试样的粘接强度碱克瓷砖背胶>竞品2>竞品1。

3 结 语

不同背胶其粘接强度、浸水粘接强度、热老化粘接强度和冻融循环粘接强度不同。瓷砖背胶试件浸水后的粘接强度要小于原强养护粘接强度； 热老化后背胶的粘接强度得到提高；冻融循环粘接强度比浸水粘接强度略低。

本篇文章省去了部分图片，如若需要详细了解本篇论文的情况，请关注JEARK碱克瓷砖背胶公众号了解。