憎水型膨胀珍珠岩制备过程中吸水率影响因素探讨

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汕头经济特区龙湖科技有限公司北京技术中心，北京 100076
孙顺杰，张 琳，刘天池，江 伟
摘要：膨胀珍珠岩广泛用于墙体保温材料，但同时具有吸水率大的缺点。

通过有机硅憎水剂对珍珠岩颗粒进行憎水处理，可明显降低其吸水率。

探讨了处理过程中有机硅憎水剂浓度以及烘干工艺对吸水率的影响。

关键词：膨胀珍珠岩； 有机硅憎水剂； 吸水率； 影响因素
中图分类号：TU55+1.34 文献标识码：B 文章编号：1004-1672(2008)05-0032-02
膨胀珍珠岩具有质轻、保温、隔热、不燃、抗老化、耐腐、耐虫蛀，无毒的特点，大量用于建筑墙体隔热保温材料。

膨胀珍珠岩是一种非金属球状空心珠。

其产品虽粒径均匀，堆积密度和热工性能尚能满足使用要求，但在实际使用过程中仍存在比较大的问题，其中最突出的当属吸水率大的问题了。

现在最普遍和最有效的处理方法是使用有机硅产品浸渍处理。

有机硅的的防水原理在于，通过在硅酸盐基材表面和毛细孔内壁形成憎水的硅树脂网络，使基材的表面张力发生变化，增大了基材表面和水的接触角，以阻止毛细孔对水的吸收作用，赋予材料以憎水性。

同时有机硅具有很好的透气性和渗透性，不堵塞珍珠岩颗粒毛细孔，不会影响珍珠岩颗粒的其他性能。

按照化学成分来分类，用于建筑防水和建材憎水处理的有机硅产品可分为三种：甲基硅酸盐类产品、硅烷和硅氧烷混合物、纯硅烷。

其中硅烷和硅氧烷最为普遍。

相对其他产品，这类产品最大的优点是在无机材料表层形成更为稳固的硅树脂网络，使无机材料产生更强以及更稳固的憎水性能，性价比合适。

1 试验部分
1.1 原材料及试验设备
(1) 膨胀珍珠岩颗粒：产地河南信阳，外观为白色颗粒，容重约为70 ㎏/m3，导热系数0.04 W/m•K。

(2) 有机硅憎水剂：采用德国 W ACKER公司产品SILRES® BS 1042。

SILRES® BS 1042是一种反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液，pH值5~7。

(3) 试验设备或工具：烘箱，温差控制±1℃；尼龙网：80目；电子天平，感量0.01 g。

1.2 珍珠岩吸水率测定方法
目前关于膨胀珍珠岩或相关产品的标准有JC/T 209―1992(1996)《膨胀珍珠岩》、JC/T 1042―2007《膨胀玻化微珠》等。

JC/T 209―1992(1996)中对珍珠岩仅做了含水率的规定，尚没有对吸水率或憎水性作出测试规定或标准。

JC/T 1042―2007中关于憎水性方面，规定了体积吸水率和体积漂浮率两个指标。

考虑到珍珠岩憎水处理后颗粒表面憎水性会比较强，均会漂浮在水面，而且长时间放置水面上也几乎不吸水，远远超过了该标准规定的要求。

本文采用了在水中完全浸泡的方法来了解珍珠岩颗粒的吸水率以及随时间的变化情况，特采用了以下制备工艺和试验方法：
将有机硅憎水剂原液BS1042按一定比例添加到去离子水中，搅拌混合成均匀液体，按照珍珠岩∶憎水剂=1∶2 (重量比)将憎水剂均匀喷洒在珍珠岩颗粒表面。

等珍珠岩颗粒完全干燥后，称取一定重量(m
1
)的珍珠岩颗粒放入不吸水的尼龙网中，在标准环境中，完全浸入水中，保持水面高于5 cm以上。

一定时间后取出吸干表面水分后，马上称取重量
(m
2
)，根据前后重量差计算吸水率。

吸水率(X) = (m
2
-m
1
)/m
1
其中：m
2
是浸水一定时间后珍珠岩的重量，m
1
是珍珠岩初始重量。

1.3 有机硅憎水剂配比对吸水率的影响
根据有机硅憎水剂的特点，我们可以按照表1的配比进行对比试验。

1.4 干燥工艺对珍珠岩吸水率的影响
试验中，干燥过程对珍珠岩吸水率有一定影
憎水型膨胀珍珠岩制备过程中吸水率影响因素探讨
憎水型膨胀珍珠岩制备过程中吸水率影响因素探讨 孙顺杰
2008年第24卷第5期33化学建材
响，主要是温度变化的影响。

分别采取在室温(20℃左右，湿度在40%左右)以及烘箱50℃、60℃温度下干燥，完全干燥后再测定珍珠岩吸水率的变化。

样品按照表1的配比，分别选取A、B、C三种样品进行对比试验。

表1 不同稀释比例的有机硅憎水剂配比
结果与讨论
2.1 有机硅憎水剂浓度对吸水率的影响
按照表1，将不同比例的有机硅憎水剂BS1042溶液对珍珠岩处理后，在50℃烘箱中烘3天至恒重，然后分别测试1 h、2 h、4 h、24 h后珍珠岩吸水率的变化。

结果如表2所示。

表2 有机硅憎水剂浓度对吸水率的影响
从表2能很明显看出，未处理的珍珠岩颗粒吸水率非常大，1小时后吸水率就达到239%，而处理后吸水率下降明显。

从整体上来看，珍珠岩一般在1小时后吸水就基本达到饱和，从1小时到24小时之间，吸水率仅有缓慢增长。

另外，从A样品到C样品吸水率变化明显，但从C样品到E样品变化不大。

也就是说，有机硅憎水剂中BS1042浓度从空白到2‰浓度，吸水率下降明显；但BS1042浓度超过2‰后，吸水率基本没有很大变化。

2.2 干燥温度对吸水率的影响
将不同浓度的有机硅憎水剂BS1042溶液对珍珠岩处理后，分别在室温20℃以及烘箱中50℃、60℃环境下干燥至恒重，然后分别测试1h、2 h、4 h、24 h后珍珠岩吸水率的变化，结果如表3所示。

从表3可以看出，未处理过的珍珠岩样品，干燥温度对吸水率影响不大，因为本身吸水率较大。

但用有机硅憎水剂处理后，在烘箱中干燥处理比自然干燥后吸水率下降明显，但50℃、60℃两种温度下对珍珠岩吸水率影响不大。

在烘箱中，干燥1~2天后基本可达到恒重。

但在室温条件下，完全干燥需要1周左右时间。

表3 有机硅憎水剂浓度对吸水率的影响
通过对珍珠岩进行有机硅憎水处理，我们可以发现其吸水率大大下降，用憎水珍珠岩制成的各种建材制品的吸水率也会有很大的下降，达到容重轻和憎水度高的效果，憎水率可达到90%以上，在潮湿或有水的环境下，仍能保持良好的保温性能。

3 结语
(1) 用有机硅憎水剂处理后，珍珠岩吸水率下降明显。

憎水剂浓度在2‰以下时，憎水剂浓度对珍珠岩吸水率影响较大。

但憎水剂浓度超过2‰后，影响较小。

综合性价比，合适的BS1042浓度应该为2‰。

(2) 不同的干燥方式对珍珠岩处理后的吸水率也有较大影响，其中在烘箱中烘干条件下明显比在自然条件下干燥要好。

但在烘箱干燥时，超过50℃后，温度的变化对珍珠岩吸水率变化影响有限。

综合考虑时间、成本等因素，建议采用50℃温度下烘干的方式处理。

膨胀珍珠岩经过有机硅处理后，具有很强的憎水性，应用于外墙保温时，可减少干粉加水量，同时墙体吸水率大大降低，使保温性能得到提升。

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收稿日期：2008-03-20
作者简介：孙顺杰，工程师，主要从事有机硅材料在建材防水、墙体保温、混凝土保护方面的研究；联系地址：（100024）北京市朝阳区管庄建东苑27楼3单元501室，E-mail: shunjie.sun@.。