กลไกการออกฤทธิ์ของผงโพลิเมอร์ที่กระจายตัวได้ในปูนแห้ง

ผงโพลิเมอร์ที่กระจายตัวได้และกาวอนินทรีย์อื่นๆ (เช่น ซีเมนต์ ปูนขาว ยิปซัม ดินเหนียว ฯลฯ) และวัสดุผสมต่างๆ เช่น มวลรวม สารเติมเต็ม และสารเติมแต่งอื่นๆ [เช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส โพลีแซคคาไรด์ (สตาร์ชอีเทอร์) เส้นใย ฯลฯ] จะถูกผสมเข้าด้วยกันทางกายภาพเพื่อทำเป็นปูนผสมแห้ง เมื่อเติมปูนผงแห้งลงในน้ำและคนให้เข้ากัน ภายใต้การทำงานของคอลลอยด์ป้องกันที่ชอบน้ำและแรงเฉือนเชิงกล อนุภาคผงลาเท็กซ์จะกระจายตัวในน้ำได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้ผงลาเท็กซ์ที่กระจายตัวได้ก่อตัวเป็นฟิล์มได้อย่างสมบูรณ์ องค์ประกอบของผงยางมีความแตกต่างกัน ซึ่งส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางรีโอโลยีของปูนและคุณสมบัติการก่อสร้างต่างๆ เช่น ความสามารถในการดูดซับน้ำของผงน้ำยางเมื่อกระจายตัวใหม่ ความหนืดที่แตกต่างกันของผงน้ำยางหลังการกระจายตัว ผลกระทบต่อปริมาณอากาศในปูนและการกระจายตัวของฟองอากาศ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผงยางกับสารเติมแต่งอื่นๆ ทำให้ผงน้ำยางแต่ละชนิดมีคุณสมบัติในการเพิ่มความลื่นไหล เพิ่มความหนืด และเพิ่มคุณสมบัติอื่นๆ

โดยทั่วไปเชื่อกันว่ากลไกที่ผงลาเท็กซ์ที่สามารถกระจายตัวได้ช่วยปรับปรุงความสามารถในการใช้งานของปูนสดนั้น คือ ผงลาเท็กซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคอลลอยด์ที่ช่วยปกป้อง จะมีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำเมื่อกระจายตัว ซึ่งจะเพิ่มความหนืดของส่วนผสมและปรับปรุงการยึดเกาะของปูนก่อสร้าง

หลังจากที่ปูนสดที่มีผงลาเท็กซ์กระจายตัวอยู่ก่อตัวขึ้นแล้ว เมื่อพื้นผิวดูดซับน้ำ เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น และระเหยไปในอากาศ น้ำจะค่อยๆ ลดลง อนุภาคเรซินจะค่อยๆ เข้าใกล้กันมากขึ้น รอยต่อระหว่างอนุภาคจะค่อยๆ จางลง และเรซินจะค่อยๆ หลอมรวมกัน จนในที่สุดก็เกิดการพอลิเมอไรซ์กลายเป็นฟิล์ม กระบวนการก่อตัวของฟิล์มพอลิเมอร์แบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ในขั้นตอนแรก อนุภาคพอลิเมอร์จะเคลื่อนที่อย่างอิสระในรูปแบบของการเคลื่อนที่แบบบราวน์ในอิมัลชันเริ่มต้น เมื่อน้ำระเหย การเคลื่อนที่ของอนุภาคจะถูกจำกัดมากขึ้นเรื่อยๆ และแรงตึงผิวระหว่างน้ำกับอากาศจะทำให้พวกมันค่อยๆ เรียงตัวเข้าหากัน ในขั้นตอนที่สอง เมื่ออนุภาคเริ่มสัมผัสกัน น้ำในโครงข่ายจะระเหยผ่านแรงดึงผิว และแรงดึงผิวสูงที่กระทำต่อพื้นผิวของอนุภาคจะทำให้ทรงกลมลาเท็กซ์เสียรูปและหลอมรวมกัน น้ำที่เหลืออยู่จะเข้าไปเติมเต็มรูพรุน และฟิล์มก็จะก่อตัวขึ้นอย่างคร่าวๆ ขั้นตอนที่สามและขั้นตอนสุดท้ายช่วยให้โมเลกุลของพอลิเมอร์แพร่กระจาย (บางครั้งเรียกว่าการยึดเกาะด้วยตนเอง) เพื่อสร้างฟิล์มที่ต่อเนื่องอย่างแท้จริง ในระหว่างการสร้างฟิล์ม อนุภาคลาเท็กซ์ที่เคลื่อนที่ได้และแยกตัวออกจากกันจะรวมตัวกันเป็นฟิล์มบางเฟสใหม่ที่มีแรงดึงสูง เห็นได้ชัดว่า เพื่อให้ผงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวได้สามารถสร้างฟิล์มในปูนที่แข็งตัวแล้ว อุณหภูมิการสร้างฟิล์มขั้นต่ำ (MFT) จะต้องต่ำกว่าอุณหภูมิการบ่มของปูนอย่างแน่นอน

คอลลอยด์ – โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ต้องถูกแยกออกจากระบบเมมเบรนโพลีเมอร์ ในระบบปูนซีเมนต์ด่างนั้นไม่ใช่ปัญหา เพราะโพลีไวนิลแอลกอฮอล์จะถูกสลายตัวด้วยด่างที่เกิดจากการไฮเดรชั่นของซีเมนต์ และการดูดซับของวัสดุควอตซ์จะค่อยๆ แยกโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ออกจากระบบ โดยไม่ต้องใช้คอลลอยด์ป้องกันที่ชอบน้ำ ฟิล์มที่เกิดจากการกระจายผงลาเท็กซ์ที่สามารถกระจายตัวใหม่ได้ ซึ่งไม่ละลายในน้ำ สามารถใช้งานได้ทั้งในสภาวะแห้งและในสภาวะแช่น้ำเป็นเวลานาน แน่นอนว่าในระบบที่ไม่เป็นด่าง เช่น ยิปซัมหรือระบบที่มีแต่สารเติมแต่ง เนื่องจากโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ยังคงมีอยู่บางส่วนในฟิล์มโพลีเมอร์ขั้นสุดท้าย ซึ่งส่งผลต่อความต้านทานต่อน้ำของฟิล์ม เมื่อระบบเหล่านี้ไม่ได้ใช้งานสำหรับการแช่น้ำเป็นเวลานาน และโพลีเมอร์ยังคงมีคุณสมบัติทางกลที่เป็นลักษณะเฉพาะ ผงโพลีเมอร์ที่กระจายตัวได้ยังคงสามารถใช้ในระบบเหล่านี้ได้

เมื่อฟิล์มพอลิเมอร์ก่อตัวขึ้นอย่างสมบูรณ์ ระบบที่ประกอบด้วยสารยึดเกาะอนินทรีย์และอินทรีย์จะก่อตัวขึ้นในปูนที่แข็งตัวแล้ว กล่าวคือ โครงสร้างที่เปราะและแข็งซึ่งประกอบด้วยวัสดุไฮดรอลิก และผงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวได้จะก่อตัวเป็นเครือข่ายที่ยืดหยุ่นในช่องว่างและพื้นผิวแข็ง ความแข็งแรงดึงและการยึดเกาะของฟิล์มเรซินพอลิเมอร์ที่เกิดจากผงลาเท็กซ์จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากความยืดหยุ่นของพอลิเมอร์ ความสามารถในการเปลี่ยนรูปจึงสูงกว่าโครงสร้างที่แข็งของปูนซีเมนต์มาก ประสิทธิภาพการเปลี่ยนรูปของปูนจึงดีขึ้น และผลของการกระจายแรงเค้นดีขึ้นอย่างมาก จึงช่วยเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวของปูนได้

เมื่อปริมาณผงโพลิเมอร์ที่กระจายตัวได้เพิ่มขึ้น ระบบโดยรวมจะพัฒนาไปสู่ความเป็นพลาสติกมากขึ้น ในกรณีที่มีปริมาณผงลาเท็กซ์สูง เฟสของพอลิเมอร์ในปูนที่แข็งตัวแล้วจะค่อยๆ เกินกว่าเฟสของผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นอนินทรีย์ ปูนจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพและกลายเป็นอีลาสโตเมอร์ ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นของซีเมนต์จะกลายเป็น "สารเติมเต็ม" ความแข็งแรงดึง ความยืดหยุ่น ความอ่อนตัว และคุณสมบัติการปิดผนึกของปูนที่ปรับปรุงด้วยผงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวได้ดีนั้นได้รับการปรับปรุง การผสมผงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวได้ดีช่วยให้เกิดฟิล์มพอลิเมอร์ (ฟิล์มลาเท็กซ์) และเป็นส่วนหนึ่งของผนังรูพรุน จึงช่วยปิดผนึกโครงสร้างที่มีรูพรุนสูงของปูน ฟิล์มลาเท็กซ์มีกลไกการยืดตัวด้วยตนเองที่ใช้แรงดึงในการยึดติดกับปูน ด้วยแรงภายในเหล่านี้ ปูนจึงถูกยึดไว้เป็นเนื้อเดียวกัน ทำให้ความแข็งแรงในการยึดเกาะของปูนเพิ่มขึ้น การมีอยู่ของพอลิเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูงและยืดหยุ่นได้ดีช่วยปรับปรุงความยืดหยุ่นและความอ่อนตัวของปูน กลไกสำหรับการเพิ่มขึ้นของความเค้นครากและความแข็งแรงในการแตกหักมีดังนี้: เมื่อใช้แรง ไมโครแคร็กจะถูกชะลอเนื่องจาก การปรับปรุงในด้านความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่น และจะไม่เกิดการแตกหักจนกว่าจะถึงระดับความเค้นที่สูงขึ้น นอกจากนี้ โดเมนของพอลิเมอร์ที่สานกันยังช่วยยับยั้งการรวมตัวของรอยแตกขนาดเล็กให้กลายเป็นรอยแตกทะลุ ดังนั้น ผงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวได้จึงช่วยเพิ่มความเค้นแตกหักและความเครียดแตกหักของวัสดุ

ฟิล์มพอลิเมอร์ในปูนซีเมนต์ที่ปรับปรุงด้วยพอลิเมอร์มีผลอย่างมากต่อการแข็งตัวของปูนซีเมนต์ ผงพอลิเมอร์ที่สามารถกระจายตัวใหม่ได้ซึ่งกระจายอยู่บนพื้นผิวจะทำหน้าที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งหลังจากกระจายตัวและก่อตัวเป็นฟิล์ม นั่นคือการเพิ่มการยึดเกาะกับวัสดุที่สัมผัสกัน ในโครงสร้างจุลภาคของบริเวณส่วนต่อประสานระหว่างปูนซีเมนต์สำหรับติดกระเบื้องเซรามิกที่ปรับปรุงด้วยผงพอลิเมอร์กับกระเบื้องเซรามิก ฟิล์มที่เกิดจากพอลิเมอร์จะสร้างสะพานเชื่อมระหว่างกระเบื้องเซรามิกที่เคลือบแล้วซึ่งมีการดูดซับน้ำต่ำมากกับเมทริกซ์ปูนซีเมนต์ บริเวณสัมผัสระหว่างวัสดุสองชนิดที่แตกต่างกันเป็นบริเวณที่มีความเสี่ยงสูงเป็นพิเศษซึ่งอาจเกิดรอยแตกร้าวจากการหดตัวและนำไปสู่การสูญเสียการยึดเกาะ ดังนั้น ความสามารถของฟิล์มลาเท็กซ์ในการซ่อมแซมรอยแตกร้าวจากการหดตัวจึงมีบทบาทสำคัญในกาวติดกระเบื้อง

ในขณะเดียวกัน ผงโพลิเมอร์ที่กระจายตัวใหม่ได้ซึ่งมีเอทิลีนเป็นส่วนประกอบจะมีคุณสมบัติในการยึดเกาะกับพื้นผิวอินทรีย์ได้ดีกว่า โดยเฉพาะวัสดุที่คล้ายคลึงกัน เช่น โพลีไวนิลคลอไรด์และโพลีสไตรีน ตัวอย่างที่ดีของ