邵杰 惠暢 廖作桂

摘 要： 馬賽克傳統(tǒng)的成聯(lián)方式為紙貼成聯(lián)和網(wǎng)貼成聯(lián)，這兩種成聯(lián)方式雖然在一定程度上解決了馬賽克鋪設(shè)問(wèn)題，但是粘接性和定型性差。免絲網(wǎng)布點(diǎn)膠膠粘劑使用改性聚氨酯做附著力促進(jìn)劑，具有粘接力強(qiáng)、施膠量少，不影響馬賽克與水泥（或陶瓷膠）的粘接效果，定型性好，固化后有一定的硬度和柔韌性等優(yōu)點(diǎn)，徹底解決了鋪貼定型性困難的難題。同時(shí)，點(diǎn)膠膠粘劑含有較低的VOC（揮發(fā)性有機(jī)物），不含重金屬、無(wú)毒無(wú)害、耐水耐候性好、無(wú)需絲網(wǎng)基材，適用于各種材質(zhì)的馬賽克。

關(guān)鍵詞：馬賽克；點(diǎn)膠膠粘劑；免絲網(wǎng)布

1 引言

馬賽克因其色彩豐富，以及具有濃厚的藝術(shù)氣息而受到建筑界的歡迎，廣泛使用在建筑物外墻和游泳池建造中。早期馬賽克的生產(chǎn)方式之一是將其粘貼在30cm×30cm的基材(一般以紙作基材)上成聯(lián)，用漿糊或改性淀粉作膠粘劑，馬賽克正面與紙粘貼，即所謂的紙貼馬賽克[1]。目前國(guó)內(nèi)馬賽克廠使用較多的成聯(lián)方式是以尼龍絲網(wǎng)為基材，使用白乳膠粘貼背面成聯(lián)，即所謂的網(wǎng)貼馬賽克。這兩種方式雖然方便了馬賽克鋪設(shè)問(wèn)題，但是同時(shí)也存在很多弊端。紙貼馬賽克由于所用膠水耐水性差，在儲(chǔ)存過(guò)程中受潮后，馬賽克容易脫落，鋪貼之后多一道去除牛皮紙的工序，并且貼紙難以完全去除，此法費(fèi)工費(fèi)時(shí)，從而給施工帶來(lái)不便。網(wǎng)貼馬賽克使用的絲網(wǎng)成聯(lián)工藝，雖然無(wú)需鋪貼后除去基材，但由于絲網(wǎng)強(qiáng)度低致使鋪貼時(shí)定型性不佳，使得鋪貼后縫隙不均，嚴(yán)重影響鋪設(shè)效果。同時(shí)，網(wǎng)貼馬賽克所用的絲網(wǎng)及膠水與馬賽克粘接面積過(guò)大，會(huì)影響馬賽克與水泥（或陶瓷膠）的粘接強(qiáng)度，存在粘接不牢很快脫落的弊病。針對(duì)上述兩種弊端，日本、美國(guó)、歐洲等國(guó)，早在十幾年前就研發(fā)出了第三代成聯(lián)方式點(diǎn)膠膠粘劑，并應(yīng)用于高端馬賽克，完全解決了這些問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)很多馬賽克廠家所生產(chǎn)的點(diǎn)膠成聯(lián)馬賽克所用的膠粘劑全部依賴進(jìn)口，成本高、訂貨周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了馬賽克廠家的生產(chǎn)周期和接單效率，導(dǎo)致有很多企業(yè)出現(xiàn)有單不敢接、有單不能接，接單后難以生產(chǎn)的局面。本文所研制的點(diǎn)膠膠粘劑經(jīng)測(cè)試分析，完全可以取代進(jìn)口產(chǎn)品，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，可以從根本上解決國(guó)內(nèi)馬賽克出口廠家有單不能接的尷尬局面。無(wú)論是對(duì)提高國(guó)內(nèi)馬賽克產(chǎn)品檔次，以及國(guó)內(nèi)馬賽克膠粘劑技術(shù)實(shí)力，還是縮短供貨期，提高供貨量都有極其深遠(yuǎn)的意義。該膠粘劑以改性聚氨酯為附著力促進(jìn)劑，粘接力強(qiáng)，施膠量少，不影響馬賽克與水泥（或陶瓷膠）粘接強(qiáng)度。點(diǎn)膠膠粘劑固化成膜主成分為PVC和增塑劑，所以固化后有一定的硬度和柔韌性，解決了原來(lái)鋪貼定型性困難的難題。同時(shí)，點(diǎn)膠膠粘劑會(huì)有極低的VOC，不含重金屬、無(wú)毒無(wú)害、耐水耐候性好，無(wú)需絲網(wǎng)基材，適用于各種材質(zhì)的馬賽克。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所采用的原料有：增塑劑DIDP、PVC糊樹(shù)脂、改性聚氨酯R、固化劑I、碳酸鈣、氧化鈣、氧化鋅、聚醚多元醇、HDI固化劑、二月桂酸二丁基錫、3,5-二甲基吡唑、3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷（MOCA）。

2.2實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)所采用的儀器有：CMT6104萬(wàn)能電子試驗(yàn)機(jī)、烘箱、恒溫水浴、濕熱試驗(yàn)箱、高速分散機(jī)、高負(fù)荷框式攪拌機(jī)等。

2.3馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑制備工藝

2.3.1改性聚氨酯R的制備方法

按配方稱取準(zhǔn)確的聚醚多元醇和HDI置于四口燒瓶中，攪拌并緩慢升溫至75～80℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)；反應(yīng)30 min，滴加催化劑二月桂酸二丁基錫，滴加完畢后維持75～80℃，反應(yīng)2 h；加入封端劑3,5-二甲基吡唑，維持70～75℃，反應(yīng)1.5 h，待-NCO含量達(dá)到規(guī)定要求時(shí)停止反應(yīng)，降溫至室溫得到改性聚氨酯R組份。

2.3.2固化劑I的制備方法

按配方準(zhǔn)確稱取聚醚多元醇和MOCA并置于四口燒瓶中，攪拌并升溫至105～110℃；MOCA熔化反應(yīng)2～3 h，滴加催化劑二月桂酸二丁基錫，反應(yīng)1 h后降溫至室溫得到固化劑I。

2.3.3馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑的制備方法

（1） 實(shí)驗(yàn)配方

馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑的配方組成為：增塑劑DIDP25～35 g、PVC 糊樹(shù)脂25～30 g、改性聚氨酯R 1.0～1.5 g、固化劑I 0.5～1.0 g、碳酸鈣 20～40 g、氧化鈣 5～7 g、氧化鋅 2～5 g。

（2） 制備工藝

按配方準(zhǔn)確稱取增塑劑DIDP、改性聚氨酯R、氧化鈣、氧化鋅并加入容器中；高速分散至均勻，之后再分多步加入碳酸鈣高速分散成糊狀；將均勻糊狀材料移至高負(fù)荷框式攪拌機(jī)，加入PVC 糊樹(shù)脂和固化劑I慢速攪拌2 h；攪拌均勻后脫氣15 min，點(diǎn)膠膠粘劑即配制完畢。

3 馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑的性能測(cè)試

3.1 粘接性能測(cè)試

3.1.1馬賽克試件選取

首先將馬賽克表面清潔干凈，選取(30±1)mm×(30±1)mm的平整未上釉陶瓷馬賽克，厚度為5～6mm。

3.1.2拉伸剪切試驗(yàn)拉拔接頭選取

選取(30±1)mm×（100±1）mm的金屬板，厚度為5mm。

3.1.3試件的制備

選取的馬賽克使用耐高溫高強(qiáng)度的膠粘劑粘接，如圖1所示。

馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑均勻無(wú)氣泡地涂布到馬賽克另一面，厚度為1mm，做成單搭接試片，如圖2所示。

3.1.4拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)

試片經(jīng)180℃/30min烘烤固化后，冷卻至室溫，使用CMT6104萬(wàn)能電子試驗(yàn)機(jī)，以50mm/s的速度做拉伸剪切試驗(yàn)，重復(fù)試驗(yàn)10次。

3.2耐水性測(cè)試

3.2.1耐水試片的制備

選取(30±1)mm×(30±1)mm的平整未上釉陶瓷馬賽克，厚度為5～6mm。施馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑1mm，粘接情況如圖3所示。

3.2.2耐水性測(cè)試方法

將180℃/30min烘烤固化并冷卻至室溫后的試片浸入（23±2）℃水中7d，將試片取出，擦凈于室溫晾干，使用耐高溫高強(qiáng)度的膠粘劑做成如圖2所示的單搭接試片，做拉伸剪切試驗(yàn)。

3.3耐濕熱測(cè)試

首先是耐濕熱試片的制備，如圖3所示。然后將試片在180℃/30min條件下烘烤固化后，冷卻至室溫（23±2）℃。最后將試片放入調(diào)溫調(diào)濕箱，溫度為（47±1）℃、相對(duì)濕度為（96±2）%，連續(xù)實(shí)驗(yàn)480h后，檢測(cè)其剪切強(qiáng)度。

3.4常溫柔韌性測(cè)試

柔韌性試片如圖4所示，試片相距3mm，膠點(diǎn)厚3mm。在180℃/30min條件下烘烤固化并冷卻后，在室溫（23±2）℃環(huán)境下，以膠層為軸，馬賽克片B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使膠層彎折，測(cè)量膠層出現(xiàn)開(kāi)裂時(shí)的馬賽克A、B所成角度作為柔韌性。

3.5低溫柔韌性測(cè)試

如圖4所示，在180℃/30min條件下烘烤固化后，在0℃環(huán)境下，以膠粘劑為軸，馬賽克片B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使膠層彎折，測(cè)量膠層出現(xiàn)開(kāi)裂時(shí)馬賽克A、B所成的角度作為柔韌性。

3.6定型性測(cè)試

將馬賽克使用點(diǎn)膠膠粘劑成聯(lián)為30cm×30cm，在60℃狀態(tài)下，垂直懸掛10min，測(cè)定下邊緣位移距離。

4 結(jié)果分析與討論

4.1改性聚氨酯R的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響

改性聚氨酯R加入量（膠總量為100g）對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可知，改性聚氨酯R加入量為1.2%時(shí)，此時(shí)點(diǎn)膠膠粘劑剪切強(qiáng)度最大，為1.023MPa。改性聚氨酯R的添加量從0%～1.2%增加時(shí)，其粘接附著力的成分逐漸增多，對(duì)膠體和馬賽克界面附著結(jié)合力不斷增強(qiáng)，剪切強(qiáng)度不斷增大。當(dāng)改性聚氨酯R添加量超過(guò)1.2%時(shí)，致使膠體韌性增大，膠體變軟，剪切強(qiáng)度降低。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)改性聚氨酯R添加量為1.2%時(shí)效果較好。

4.2固化劑I與改性聚氨酯R配比對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響

固化劑I與改性聚氨酯R配比（改性聚氨酯R添加量為1.2g，總量為100g）對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖6。

由圖6可知，固化劑I與改性聚氨酯R配比（改性聚氨酯R添加量為1.2g，總量為100g），I:R=0.7:1.2時(shí)，膠粘劑剪切強(qiáng)度最大，為1.021 MPa；當(dāng)I:R<7:12時(shí)，固化劑I的添加量隨著比例增大，剪切強(qiáng)度不斷上升，這是由于固化劑I從不足到適量，致使膠體固化程度不斷提高，因此剪切強(qiáng)度不斷增大。當(dāng)I:R>7:12時(shí)，固化劑I過(guò)量，致使膠體剪切強(qiáng)度基本不變。由于固化劑I適量加入膠體中的改性聚氨酯R在高溫烘烤時(shí)，脫封游離的-NCO已反應(yīng)完全，致使多余的固化劑I不起作用，因此膠體剪切強(qiáng)度基本不變。實(shí)驗(yàn)表明，固化劑I與改性聚氨酯R配比以7:12為最好。

4.3改性聚氨酯R的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑耐濕熱性的影響

改性聚氨酯R的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑耐濕熱性的影響見(jiàn)圖7。

由圖7可知，點(diǎn)膠膠粘劑經(jīng)過(guò)耐濕熱實(shí)驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度都有所降低，但改性聚氨酯R的添加量為1.2g時(shí)，剪切強(qiáng)度保持最大。而改性聚氨酯R的添加量大于1.2g時(shí)，剪切強(qiáng)度降低過(guò)快。由于改性聚氨酯R的添加量過(guò)多，致使耐濕熱時(shí)膠體吸收水分與固化后改性聚氨酯R中的氨基甲酸基團(tuán)結(jié)合，使得馬賽克表面附著力下降，導(dǎo)致剪切強(qiáng)度降低過(guò)快。實(shí)驗(yàn)表明，改性聚氨酯R的加入量以1.2g最好。

4.4PVC 糊樹(shù)脂的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑常溫柔韌性和低溫柔韌性的影響

PVC 糊樹(shù)脂的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑常溫柔韌性的影響見(jiàn)圖8。

PVC 糊樹(shù)脂的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑低溫柔韌性的影響見(jiàn)圖9。

由圖8、圖9可知，PVC 糊樹(shù)脂的加入量為27g～33g時(shí)，點(diǎn)膠膠粘劑常溫柔韌性和低溫柔韌性最好，此時(shí)A、B馬賽克形成夾角最小，常溫柔韌性角度范圍為90°～92°，低溫柔韌性角度范圍為109°～112°。低溫柔韌性的角度范圍有所上升，韌性有所下降。PVC 糊樹(shù)脂的加入量低于27g～33g時(shí)，樹(shù)脂含量過(guò)低，固化成膜成分過(guò)少致使膠體韌性低。PVC 糊樹(shù)脂的加入量高于27g～33g時(shí)， PVC 糊樹(shù)脂在增塑劑DIDP增塑過(guò)程中硬度過(guò)大，致使膠體韌性降低。點(diǎn)膠膠粘劑在0℃環(huán)境下整體變硬，韌性下降。實(shí)驗(yàn)表明，PVC 糊樹(shù)脂的加入量為27g～33g時(shí)，膠體韌性最好。

4.5氧化鈣的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑耐水性的影響

氧化鈣的加入量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑耐水性的影響見(jiàn)圖10。

由圖10可知，氧化鈣的加入量為6g時(shí)，點(diǎn)膠膠粘劑耐水性最佳。當(dāng)氧化鈣<5g時(shí)，會(huì)影響點(diǎn)膠膠粘劑的固化成膜致密性。當(dāng)氧化鈣>5g時(shí)，由于氧化鈣遇水反應(yīng)，吸收水分，因此添加量過(guò)多，致使膠體吸水過(guò)多，影響剪切強(qiáng)度[2]。實(shí)驗(yàn)表明，氧化鈣的加入量為6g時(shí)最佳。

4.6增塑劑DIDP和PVC 糊樹(shù)脂的配比量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑定型性的影響

增塑劑DIDP和PVC 糊樹(shù)脂的配比量對(duì)點(diǎn)膠膠粘劑定型性影響見(jiàn)表1。

由表1可知，增塑劑DIDP和PVC 糊樹(shù)脂的配比<1:1時(shí)，成聯(lián)馬賽克下邊緣位移量為0mm，但是由于增塑劑DIDP和PVC 糊樹(shù)脂的配比<0.8:1時(shí)膠體的韌性變差，影響點(diǎn)膠膠粘劑的韌性要求，因此選擇增塑劑DIDP和PVC 糊樹(shù)脂的配比比例在0.8:1～1:1之間最佳。

4.7固化溫度和時(shí)間對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響

固化溫度對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖11。

固化時(shí)間對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖12。

由圖11可知，點(diǎn)膠膠粘劑在190℃時(shí)固化效果最好，剪切強(qiáng)度最大。溫度低于190℃固化時(shí)，由于固化不完全，致使膠粘劑剪切強(qiáng)度不高。溫度超過(guò)190℃固化時(shí)，由于PVC糊樹(shù)脂的高溫分解性，致使膠體樹(shù)脂分子鏈斷裂影響剪切強(qiáng)度[3]。實(shí)驗(yàn)表明，固化溫度最優(yōu)為190℃。

由圖12可知，點(diǎn)膠膠粘劑烘烤固化時(shí)間為35min時(shí)，剪切強(qiáng)度最大。時(shí)間過(guò)短時(shí)，改性聚氨酯R脫封反應(yīng)不完全，PVC糊樹(shù)脂塑化不充分，致使剪切強(qiáng)度下降。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同樣會(huì)導(dǎo)致PVC樹(shù)脂鏈分解斷裂，降低剪切強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)固化時(shí)間為35min效果最好。

5 結(jié)論

（1） 馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑免除了絲網(wǎng)，直接使馬賽克成聯(lián)，較前代成聯(lián)技術(shù)最大限度地發(fā)揮了馬賽克的藝術(shù)裝飾性，同時(shí)解決了網(wǎng)貼馬賽克的不足。

（2） 馬賽克點(diǎn)膠膠粘劑在滿足馬賽克成聯(lián)的基礎(chǔ)上，最優(yōu)的改性聚氨酯R的加入量為總量的1.2%，此時(shí)剪切強(qiáng)度和耐濕熱性都最佳；固化劑I與改性聚氨酯R比例為7∶12時(shí)，固化較充分。

（3） PVC 糊樹(shù)脂的加入量在總量的27%～33%范圍內(nèi)，點(diǎn)膠膠粘劑具有較好的常溫柔韌性和低溫柔韌性。

（4） 氧化鈣量過(guò)多，會(huì)嚴(yán)重影響膠粘劑耐水性，因此添加量在6%左右最佳。

（5） 點(diǎn)膠馬賽克優(yōu)于紙貼和網(wǎng)貼馬賽克的重要性能是其定型性，選擇增塑劑DIDP和PVC糊樹(shù)脂的配比比例在0.8:1～1:1之間時(shí)，其效果最佳。

（6） 過(guò)低過(guò)高的烘烤溫度也會(huì)影響點(diǎn)膠膠粘劑的性能，實(shí)驗(yàn)表明：190℃時(shí)固化效果最好，同時(shí)烘烤時(shí)間要控制在35±3min。

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