宁波佳越岩棉厂家对于岩棉憎水剂性能研究
摘要: 介绍了市售岩棉憎水剂的类型,并就憎水剂作平行对比研究 。 实验表明,瓦克化学生产的 SILRES BS 5130 CN 以功能性 硅油为有效成分,具有与酚醛树脂极好的匹配性 、 分散性 、 高效的憎水性能以及优异的耐碱和耐候性能,可为憎水岩棉制品的持久 防水和质量稳定提供有力保障 。
关键词: 岩棉;憎水剂;憎水性;耐碱性;耐候性
中图分类号: TU57 + 2 文献标识码: A 文章编号: 1001-702X ( 2014 ) 10-0064-04
Performance study on rock wool water repellents
XU Jianyan , LI Qing
[Wacker Chemicals ( China ) Co. Ltd. , Shanghai 200233 , China]
Abstract : Kinds of rock wool water repellents in the market are described in this article , and performances were tested par -
allel. The test results show that SILRES BS 5130 CN produced by Wacker with functional siloxane , has excellent compatibility with phenolic resin , good dispersion , high hydrophobic efficiency , excellent anti-alkali and anti-weathering properties , to insure the
durable hydrophobicity and stable quality of rock wool product.
Key words : rock wool ; water repellents ; hydrophobic efficiency ; anti-alkali property ; anti-weathering property
0 前 言
岩棉以其较低的导热系数和 A 级的防火性能,已被广泛 应用于工业及民用建筑中 。 于 2011 年 10 月 1 号开始实施的 GB/T 25975 — 2010 《 建筑外墙外保温用岩棉制品 》 ,为 岩 棉 制 品在外墙外保温中的应用提供了有力保障 。 为使普通的岩棉
能够成功地应用于建筑外墙保温系统,解决其吸水问题显得
尤为重要 。 因为吸水量直接影响岩棉制品在外墙应用中的耐
久性和保温性能,吸水量过高的岩棉应用在外墙保温系统中, 犹如给建筑物穿了一件被水打湿的棉衣,不但使建筑外墙保 温系统的保温效率大大降低,保温系统的耐久性也将受到严
重影响 。 德国 Fraunhofer 物理研究所的一项研究成果表明,墙
体的湿度与其保温性能有着密切的关系,墙体湿度越高其保
温性能越差 。
随着岩棉行业的发展,岩棉憎水剂也得以广泛应用,相继
出现多种类型的憎水剂 。 本文就岩棉憎水剂的类型及其物理
收稿日期: 2014-08-09
作者简介: 徐 健 岩 ,女 , 1981 年 生 ,辽 宁 义 县 人 ,硕 士 ,从 事 有 机 硅 产 品开发和应用工作 。
性能和应用性能展开研究和讨论,旨在为岩棉憎水剂的合理
选用提出几点建议 。
1 岩棉憎水剂类型介绍
目前,市场上岩棉憎水剂绝大多数为有机硅乳液产品,按
照其有机硅有效成分可分为惰性硅油乳液 、 甲基含氢硅油乳 液和功能性硅油乳液 。
惰性硅油乳液指采用惰性硅油为岩棉憎水剂的有效成
分 。 由于惰性硅油的侧链及两端封端基团都为甲基,而甲基无
反应活性,故惰性硅油以物理吸附的方式作用于岩棉纤维表
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面 。 这种物理吸附方式导致憎水剂在岩棉表面防水效果不持 久 。 同时惰性硅油的耐碱性较差,作为岩棉憎水剂使用时,遇 到高碱性如水泥基材料其憎水性能会下降甚至消失 。
甲基含氢硅油乳液指采用甲基含氢硅油为岩棉憎水剂的
有效成分 。 甲基含氢硅油因其侧链带有 — H 基团而得名 。 甲基 含氢硅油多用于生产功能性硅油的原料使用 。 甲基含氢硅油
的耐碱性较差,遇高碱性材料如水泥基材料憎水性能下降甚
至消失 。 值得注意的是,含氢硅油的乳液会极易释放氢气,氢 气的爆炸极限是 4.0 %~ 75.6 % (体积浓度),如果氢气在空气中 的体积浓度在此范围内,遇火源(如火星 、 电火花 、 高热等)就 会引起爆炸 。 所以甲基含氢硅油乳液在生产 、 储存和使用过程
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中极易爆炸,而被列为危险品 。 国内外不乏有机硅生产商因生 产储存含氢硅油乳液处理不当而发生的工厂爆炸 。
功能性硅油乳液指采用功能性硅油为岩棉憎水剂的有效
成分 。 功能性硅油具有较强的反应活性,可与岩棉纤维以化学 交联方式键合 。 岩棉用功能性硅油具有良好的耐酸碱和耐候性 能,防水效果持久 。 瓦克化学供应的岩棉憎水剂均选用功能性 硅油作为有效成分,如 SILRES BS 5130 CN 。 本文选取市场常 见的惰性硅油憎水剂 1 、 甲基含氢硅油憎水剂 2 作性能比较 。 2 试验原材料及方法
2.1 原材料
非憎水处理珍珠岩 、 岩 棉 憎 水 剂 、 酚 醛 树 脂 ,均 为 市 售 ;
Ca ( OH ) 2 ,分析纯 。 2.2 试验方法
( 1 )岩棉憎水剂与酚醛树脂的匹配性
将岩棉憎水剂与酚醛树脂以 1 ∶ 25 质量比混合均匀后,静
置观察混合液外观情况 。
( 2 )岩棉憎水剂乳液黏度测试
乳 液 黏 度 采 用 BROOKFIELD 黏 度 计 LVDV-II+PRO 进
行测试 。
( 3 )膨胀珍珠岩憎水处理方法
准确称量岩棉憎水剂(占膨胀珍珠岩的质量分数),并将 其加入到适量水中,搅拌均匀,然后加入到膨胀珍珠岩中,轻
柔搅拌至膨胀珍珠岩被憎水剂均匀润湿 。 处理好的膨胀珍珠 岩放入 50 ℃ 烘箱中,烘干至恒重 。 ( 4 )膨胀珍珠岩耐碱性试验方法
将经过憎水 处 理 的 膨 胀 珍 珠 岩 浸 泡 在 饱 和 Ca ( OH ) 2 溶 液中 48 h ,然后水洗烘干,再参照 ASTM 303 — 77 测试膨胀珍 珠岩的憎水率 。
( 5 )憎水岩棉板耐候试验方法
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憎水岩棉板裸板耐候性参照 JGJ 144 — 2004 《 外墙外保温 工程技术规程 》 附录 A.2 系统耐候性试验方法进行 。 3 试验结果与分析
3.1 岩棉憎水剂与酚醛树脂的匹配性
通常岩棉憎水剂在生产线上的应用有 2 种方式,一 种 是
采用独立管路喷洒到岩棉纤维上;另一种是憎水剂与其它添
加剂混合后喷洒到岩棉纤维上 。
由于岩棉憎水剂添加量较少,单独喷洒使用量较难控制, 加之要增加管路和流量控制器等设备投资,故这种方法未得
到广泛应用 。 更为广泛的做法是后者,憎水剂与其它添加剂混 合后使用 。 这种方法对憎水剂的稳定性造成挑战,因为树脂中 的有机物 、 醇类 、 铵盐等都容易使普通乳液破乳,造成憎水剂
与添加剂匹配不良,致使憎水效率不稳定,增加岩棉次品率,
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甚至堵塞管道,影响生产 。
选取 2 种常见的酚醛树脂,测试憎水剂的匹配性 。
树脂 A 为专业树脂生产商生产的酚醛树脂 。 树脂 A 与憎 水剂 1 和憎水剂 2 混合后立即出现破乳分层 [ 见图 1 ( a ) 、 ( b ) ] 。
破乳后憎水剂有效成分硅油主要漂浮在溶液的上部,而喷胶 时管道一般从中底部吸取溶液,这势必造成憎水岩棉产品质
量不稳定 。 瓦克化学的憎水剂 SILRES BS 5130 CN 与树脂 A 匹配性极好,混合液静止 存 放 24 h 以 上 仍 为 均 匀 的 溶 液 [ 见 图 1 ( c ) ] ,从而保证了憎水岩棉质量稳定 。
树脂 B 为岩棉生产商自己合成的酚醛树脂 。 憎水剂 1 和 憎水剂 2 与树脂 B 混合后立即出现破乳悬浮物 [ 见图 1 ( d ) 、 ( e ) ] ,悬浮物极易堵塞喷射口和管道,影响生产 。 SILRES BS 5130 CN 与树脂 B 的匹配性极好,混合液存放 24 h 仍为均匀 溶液 [ 见图 1 ( f ) ] ,从而保证了岩棉生产有序进行 。
酚醛树脂匹配性好的憎水剂可以有效发挥憎水效率,保
证憎水岩棉质量 。
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图 1 憎水剂与酚醛树脂匹配性
3.2 岩棉憎水剂的分散性
岩棉憎水剂乳液的黏度影响其在树脂中的分散性能,乳
液的黏度越高,在树脂中的分散性能越差 。
憎水剂 1 为黏稠的乳液状态,流动性较好,乳液黏度 0.475 Pa · s ,在树脂中分散性一般,需要搅拌将其分散开 。 憎水剂 2
为黏稠的膏体状态,流动性 差 ,乳 液 黏 度 3.160 Pa · s ,需 要 强 力搅拌才能将其均匀的分散在树脂中 。 SILRES BS 5130 CN 为稀乳液状态,流动性极好 ,乳 液 黏 度 0.055 Pa · s ,稍 施 搅 拌 即可将其均匀地分散在树脂中,见图 2 。
图 2 岩棉憎水剂黏度及其分散性能
3.3 岩棉憎水剂的憎水效率
岩棉憎水剂的憎水效率不仅与有效成分的含量有关,更
与憎水剂硅油的类型 、 与树脂的匹配性 、 憎水剂乳液的分散性 有关,此外供应商直接决定了憎水剂产品的稳定性和安全性 。
实验室很难模拟岩棉生产线做憎水剂性能比较,故瓦克
化学开发了实验室岩棉憎水剂性能快速检测方法 。 采用化学
成分与岩棉相仿的膨胀珍珠岩为基材,进行憎水剂产品憎水
性能的平行对比实验 。 实验中,憎水剂添加量为膨胀珍珠岩干
重的 0.15% ,仅使用憎水剂,以避免其它添加剂影响;憎水剂 经水稀释后使用,避免分散不良影响 。 膨胀珍珠岩的憎水率测 试方法参考 ASTM 303 — 77 进行,实验结果见图 3 。 图 3 表明,相同添加量的情况下, SILRES BS 5130 CN 比憎水剂 1 和憎水剂 2 的憎水效率更高 。 岩棉应用中若考虑
图 3 采用不同憎水剂处理的膨胀珍珠岩的憎水率
憎 水 剂 与 树 脂 匹 配 性 及 憎 水 剂 分 散 性 带 来 的 影 响 , SILRES BS 5130 CN 的憎水效率将更高 。
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鉴于 SILRES BS 5130 CN 的优异性能,其已被岩棉生 产商广为采用 。 表 1 选取 3 家生产商的岩棉板,简单说明实际
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应用效果 。
表 1 SILRES BS 5130 CN 应用性能举例
徐健岩,等:岩棉憎水剂性能研究
2 的耐碱性较差,表现为碱处理后,膨胀珍珠岩的憎水率明显 下降 。 憎水剂 1 以惰性硅油为有效成分,无反应活性,物理吸
岩棉样品 SILRES BS 5130 CN
憎水剂添加量 /%
2
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附于被处理基材表面,极易随浸泡水洗消失;加之惰性硅油和 含氢硅油遇碱极易断裂成小分子物质,遂导致憎水剂的防水
A 企业 0.10 0.1 0.3 B 企业 0.15 0.1 0.3 C 企业 0.10 0.2 0.5
3.4 岩棉憎水剂的耐碱性
憎水岩棉板多用于建筑外墙外保温,故对岩棉憎水剂的
耐碱性和耐候性要求极高 。 不同憎水剂的耐碱性试验结果见 图 4 。
图 4 不同憎水剂的耐碱性比较
从图 4 结果 看 , SILRES BS 5130 CN 的 耐 碱 性 极 佳 ,表 现为碱处理 后 , 膨 胀 珍 珠 岩 憎 水 率 无 明 显 下 降 。 分 析 原 因 , SILRES BS 5130 CN 采用功能性硅油为有效成分,与被处理
基材以化学键合,不易因浸泡水洗消失;此外功能性硅油具有
{jj0}的耐碱解能力,持久防水 。 相比之下,憎水剂 1 和憎水剂
性能明显下降 。
3.5 岩棉憎水剂的耐候性
将经过 SILRES BS 5130 CN 憎水处理后的岩棉板放入 耐候实验墙内,经热 / 雨循环和热 / 冷循环后,再次测试岩棉板 的吸水量(见表 2 ),以此方法测试 SILRES BS 5130 CN 的耐 候性 。 结果表明, SILRES BS 5130 CN 具有{jj0}的耐候性,经 耐候循环测试后,岩棉板仍保持较低的吸水量 。
表 2 耐候循环测试后岩棉板的吸水量
/
1d 28 d
岩棉板 A 0.5 0.8 岩棉板 B 0.3 0.4
4 结 语
目前市场上岩棉憎水剂产品众多,瓦克化学生产的 SIL - RES BS 5130 CN 以其功能性硅油为有效成分,与树脂极好 的匹配性 、 分散性,高效的憎水性能,以及优异的耐碱性和耐
候 性 , 为 憎 水 岩 棉 制 品 的 持 久 防 水 和 质 量 稳定提供有力保
障 。
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次冻融循环之后,砖的质量损失率和强度损失率明显增大,冻
融循环次数越多,损失率就越大 。
( 2 )粉煤灰 、 电石渣 、 炉渣的掺量不仅影响砖的密实度 、 强 度,还影响砖的抗冻性等 。 适当增加骨料掺量,可以提高砖的
抗冻性能;电石渣和粉煤灰掺量过大对砖抗冻性不利,电石渣 比粉煤灰对砖的抗冻性更为不利;出釜龄期短的砖和龄期长
的砖相比,后者比前者抗冻性好 。
( 3 )合适的骨料级配和骨料掺量,可以提高蒸压粉煤灰砖
的密实度,减小成品砖的含水率和吸水率,从而增强砖的抗冻
性能 。
( 4 ) 4 种不同原料配合比下的蒸压粉煤灰砖中, B 配比砖
的抗冻性能{zh0},说明其原料配合比较合适,故实际生产中建
议 采 用 B 配 比 砖 的 原 料 配 合 比 ,即 m (粉 煤 灰) ∶ m (电 石 渣) ∶
m (炉渣) ∶ m (柠檬酸渣) =47.8 ∶ 15.9 ∶ 35.0 ∶ 1.3 ,制备强度等级为 MU15 的蒸压粉煤灰砖 。
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岩棉样品 岩棉板吸水量 ( kg/m 2 )
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