聚合物水泥防水涂料的研制及性能研究

　　周长远/梁文庆
　　
　　（山东圣光化工集团有限公司，山东东营257300）
　　
　　摘要：用有机硅改性苯丙乳液与水泥复配，制成性能优良的聚合物水泥防水涂料。讨论了液粉比、消泡剂用量对防水涂料性能的影响。
　　
　　关键词：聚合物水泥防水涂料；苯丙乳液；有机硅
　　
　　中图分类号：TU56+1文献标识码：A文章编号：1009-1696（2011）06-0001-03
　　
　　聚合物水泥防水涂料又称JS防水涂料，是由乳液、粉料和助剂等复合而成的新型防水涂料，广泛适用于屋面、厕浴间、建筑物外墙、地下工程及蓄水池的防水。JS防水涂料为有机-无机复合涂料，利用无机粉料以及乳液交联固化复合形成高强度、高韧性的防水材料，既具有有机材料弹性高、伸长率大的优点，又具有无机材料耐久性、耐水性好的特点。另外，该涂料施工简便，能与构件表面材料很好地黏结形成完整的保护膜，防水效果显著，加上这种涂料是一种环境友好型涂料，对环境不造成影响，所以越来越受到人们的青睐，成为近年来防水涂料发展的热点［1］。本实验以有机硅改性苯丙乳液为聚合物基料，掺入助剂进行改性，制成液料；以水泥及其他惰性填料组成粉料；通过调整液料及粉料的配比，制得高性能的聚合物水泥防水涂料。本文讨论了液粉比、消泡剂用量等对防水涂料性能的影响。
　　
　　1·实验部分
　　
　　1.1原料
　　
　　有机硅改性苯丙乳液；水泥（425#普通硅酸盐水泥）；重钙；石英砂；分散剂；消泡剂；防腐剂；增塑剂。
　　
　　1.2实验仪器及设备
　　
　　WDE-2型电子万能试验机；202-0型电热恒温干燥箱，龙口市电炉总厂；SFJ-400型分散机，上海现代环境工程技术有限公司；NDJ-1旋转黏度计。
　　
　　1.3防水涂料的制备
　　
　　按表1所列配方制备聚合物水泥防水涂料。防水涂料制备一般采用乳胶漆的生产设备和工艺，即将水、分散剂、消泡剂、增塑剂等按配方称量，投入分散釜中进行分散，制得液料。将液料与粉料按一定比例混合，并辅以相应的助剂，即制得防水涂料［2］。干燥箱，龙口市电炉总厂；SFJ-400型分散机，上海现代环境工程技术有限公司；NDJ-1旋转黏度计。

　　表1实验配方

　　1.3防水涂料的制备
　　
　　按表1所列配方制备聚合物水泥防水涂料。防水涂料制备一般采用乳胶漆的生产设备和工艺，即将水、分散剂、消泡剂、增塑剂等按配方称量，投入分散釜中进行分散，制得液料。将液料与粉料按一定比例混合，并辅以相应的助剂，即制得防水涂料［2］。
　　
　　1.4性能检测
　　
　　根据GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》，将在标准条件下放置后的样品按指定的比例分别称取适量液体和固体组分，混合后机械搅拌5min，倒入GB/T16777—2008《建筑防水涂料试验方法》中8.1规定的模具中涂覆，注意勿混入气泡。试样制备时分2次或3次涂覆，后道涂覆应在前道涂层实干后进行，在72h之内使试样膜厚达到（1.5±0.2）mm。试样脱模后，在标准条件下放置于干燥器中，并在标准条件下至少放置2h，用切片机将试样冲切成GB/T528—1998中规定的I型哑铃形试样。按GB/T16777—2008中8.2.2的规定进行试验，拉伸速度为200mm/min。每组试样5个，1个备用。

　　 　　2·结果与讨论
　　
　　2.1有机硅改性苯丙乳液的物化指标
　　
　　刚性的水泥材料在水泥终凝时，多余水分的蒸发会不断增加收缩应力，导致水泥材料的龟裂和尺寸收缩［3］。而聚合物乳液是弹性体，且乳液胶膜的弹性随着玻璃化温度的降低而增大。因此，当在乳液中加入水泥后必然会导致防水涂膜的低温柔韧性下降，且低温柔韧性下降的程度与水泥的添加量有关。聚合物水泥防水涂料中，聚合物胶膜是改性水泥材料从刚性实现柔性的关键，亦即聚合物乳液本身的机械性能对水泥材料的改性起着至关重要的作用。本实验采用有机硅改性的苯丙乳液，乳液的物化指标如表2所示。

　　表2有机硅改性苯丙乳液的物化指标

　　2.2液粉比对防水涂料性能的影响
　　
　　液粉比（L/Pratio）是指材料中聚合物乳液与所用粉料的质量之比。它不仅影响到涂膜的性能，而且还影响到材料的经济性［4］。聚合物乳液是JS防水涂料的主要成膜物质，关系到涂膜的耐水性、硬度、柔韧性等，也关系到防水涂料对基材的黏结强度等性能。组分中的苯丙乳液作为胶黏剂使用，可将水泥水化物的颗粒连接起来，延长水泥的硬化时间，提高防水涂料的强度、黏结性、耐水性、耐久性和柔韧性，并改善水泥的脆性，克服了传统水泥黏结层和抹面层胀缩开裂等弊病，保证了整个防水体系能承受因温度变化和风压导致的结构变形和收缩产生的应力，避免了恶劣天气造成的结构破坏［5］。

　　液粉比对涂料拉伸强度的影响见图1。

　　由图1可见：随着液粉比的增加，涂膜的拉伸强度下降，而断裂伸长率不断提高。这是因为随着液粉比的增加，涂膜中聚合物比例提高，因而柔韧性增加，表现为拉伸强度降低、断裂伸长率提高。当液粉比为1.2时，涂膜的综合性能较好，此时，涂膜的拉伸强度为1.86MPa，断裂伸长率为290%。
　　
　　2.3消泡剂用量对防水涂料性能的影响
　　
　　建筑涂料，特别是水性涂料，在生产过程中极易产生气泡，泡沫不仅会给生产和施工带来麻烦，而且还会使涂料的质量，特别是拉伸强度受到影响。因此，必须使用消泡剂来抑制泡沫的产生和消除泡沫，以提高涂料的性能。消泡剂可使涂料在生产和施工时产生的大量气泡迅速消失，从而使涂膜致密，不会出现针孔等影响涂膜外观和性能的缺陷。消泡剂的用量要适当，用量太小不足以消除气泡；用量太大，则涂膜可能出现缩孔、鱼眼等现象。如图2所示，消泡剂用量为0.5%时，防水涂料的性能较好。

　　图2消泡剂用量对涂料性能的影响

　　3·结语
　　
　　（1）以有机硅改性苯丙乳液制备聚合物水泥防水涂料，随着体系液粉比的增加，涂膜的拉伸强度逐步降低，而断裂伸长率则不断提高。当液粉比为1.2时，所制备的防水涂料的综合性能较好。
　　
　　（2）消泡剂的加入有利于改善涂料的拉伸强度，但过量的消泡剂则对涂料的性能带来不利的影响。本实验中消泡剂的最佳用量为液料总质量的0.5%。
　　
　　参考文献
　　
　　1·沈春林，编.聚合物水泥防水涂料［M］.北京：化学工业出版社，2003：15-16
　　
　　2·张智强，丁虹，等.聚合物水泥复合防水涂料的拉伸性能研究［J］.化学建材，2004，20（5）：43-45，49
　　
　　3·李瑞玲，魏勇.聚合物水泥防水涂料的研制及施工要点［J］.涂料与应用，2009，39（1）：14-17
　　
　　4·董孔祥，卢迪芬.聚合物水泥基防水涂料性能的影响因素［J］.新型建筑材料，2006（5）：19-21
　　
　　5·曹灿，查亿春，等.外墙保温体系用苯丙胶黏剂BA-166的研制［J］.中国胶黏剂，2005，14（2）：22-24