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聚合物水泥防水涂料的應用及其乳液選擇

發布時間：2014-08-09

摘要:介紹聚合物水泥防水涂料的性能特點及其在防水工程上的應用。聚合物水泥防水涂料是由有機聚合物乳液和無機粉料組成的雙包裝防水涂料。乳液的品種、性能及用量對防水涂料涂膜性能起決定性作用。選擇合適的乳液品種，對防水涂料的配制非常重要。詳細探討選擇乳液應當遵循的基本規律，為正確、合理地選擇乳液提供理論和實踐指導。

關鍵詞:聚合物水泥防水涂料;乳液;防水涂料
前言
聚合物水泥防水涂料(以下簡稱JS防水涂料)，作為新型防水涂料適用范圍較廣，可在潮濕或干燥的磚石、砂漿、混凝土、金屬、木材、硬塑料、玻璃、石膏板、瀝青、橡膠、SBS,
APP、聚氨醋等基層上施工，對于各種新舊建筑物、構筑物均可使用。JS防水涂料在國外已有較長的應用歷史，日本對該涂料的開發和應用較早，水平也較高。1991年，我國開始研制
這種防水涂料，并于1994年底開發成功。該材料于1995年底通過建設部部級鑒定1'10 2000年實際年產量達1.2萬t,以3 kg/m2(涂層厚度約1.4 mm)計，應用面積達400萬m421o.
1 JS防水涂料的性能及特點[1]
1.1 JS防水涂料的性能
JS防水涂料是將一定比例的有機聚合物乳液(如丙烯酸酷乳液、乙烯一醋酸乙烯乳液、丁苯膠乳及各種助劑組成)和無機粉料(如高鋁高鐵水泥、石英粉及添加劑等)均勻共混攪拌，經無機粉料的水化反應以及水性乳液交聯固化復合形成高強堅韌的防水涂膜。由于是由有機材料和無機材料復合而成，該涂膜兼有了這2類材料的優點，即具有彈性高、延伸率大、耐久性和耐水性好的特點。
1.2 JS防水涂料的特點
JS防水涂料因原料選材和配方設計機理的獨特，形成了該涂料獨有的性能特點。其主要特點為:(1)能在潮濕或干燥的多種材質的基面上直接施工;(2)對基層的微裂縫追隨性強，
涂層堅韌高強;(3)涂層耐水性、耐候性、耐久性優異;(4)可添加顏料，以形成彩色涂層;(5)無毒、無害、無污染、施工簡單，工期短;(6)與外層水泥砂漿及各種粘結材料結合牢固。
2 JS防水涂料在工程上的應用[3]
2.1 廁浴、廚房間防水
廁浴、廚房間如果不作防水設防，一旦發生滲漏水對高檔裝飾的損壞將是嚴重的。因節點多、管道多，用卷材防水顯然不合適，涂料防水是最適宜的。但傳統的一些防水涂料均要求具有干燥的基層，而且容易剝落或有污染。因此，廁浴、廚房間選擇JS防水涂料是較理想的。

2.2 外墻防水補漏
近年來，建筑物外墻滲漏水己成為嚴重的質量通病，尤其是沿海高層建筑以及條型面磚外墻的滲漏水已嚴重影響到人們的生活、工作;墻面及室內空氣的潮濕使霉菌繁殖，既會造成室內物體霉變，又惡化居住環境，影響人體健康，并對高檔裝飾造成極大損失，但至今未找到合適的外墻面防水涂料。JS防水涂料既有較大韌性、又有很高的粘結性，涂層又可以做得很薄。在墻體材料為空心磚、輕質墻體、多孔材料及當地基本風壓不大于0.6 kPa的條件下，一般的工業與民用建筑外墻面上涂刷厚涂膜就有較好的效果。經調整配比，還可做為面磚粘結層，其防水效果更佳。目前，用它來修補條型面磚勾縫漏水也獲得了良好的防水效果。
2.3 坡瓦屋面防水
目前，建筑屋面常以坡瓦面作為檐口、頂部的裝飾，即在現澆混凝土面上貼波型瓦或瓷磚作為飾面，因常不做防水設防，發現滲漏往往很難處理。由于JS防水涂料既適應復雜不平整基層，粘結力又強，耐候性好，不會發生下滑現象，非常適合坡屋面防水。
2.4 屋面天溝、女兒墻、壓頂的防水
目前，剛性細石混凝土防水和卷材防水屋面的天溝、女兒墻、壓頂大多由于剛性防水層開裂、卷材防水搭接口多，可靠性差。JS防水涂料很適用于天溝、女兒墻、壓頂等部位的防水，涂層摻人一定顏色刷成彩色防水層，還能美化屋面環境。
2.5 地下工程和儲液池工程防水
地下建筑和儲液池均以結構本體混凝土自防水為主并作輔助防水，輔助防水宜用柔性材料作迎水面設防。結構混凝土剛性好，受溫差變形小，但毛細孔和混凝土干縮會產生裂縫導致滲漏，J5防水涂料的延伸性、防滲性和耐水性完全能滿足技術要求。同時地下工程和儲液池混凝土拆�；蛘移綄佑步Y后就可以立即進行涂敷施工，可大大加快施工進度。由于該防水涂料無毒、無臭、不污染環境，也很適用于水池內的防水。

3 JS防水涂料用乳液的選擇
乳液的品種、性能及用量對涂膜性能起決定性作用。正確選擇乳液的品種，對JS防水涂料的配制非常重要。在選擇乳液時，必須遵循下列基本規律。
3.1 乳液的選擇
3.1.1 根據聚合物的玻璃化溫度來選擇乳液
聚合物物理性能對硬化后JS防水涂料性能有重要影響。用于JS防水涂料乳液的典型物理特性是其玻璃化溫度，當溫度高于Tg時，材料行為類似橡膠，受載時產生彈性變形;
當溫度低于Tg時，材料行為像玻璃易于產生脆性破壞。熱固性聚合物Tg值相對較高，彈性體聚合物T9值較低，熱塑性聚合物居于兩者之間。用于JS防水涂料的聚合物乳液搶值的重要
意義在于其彈性或塑性將對防水涂料的性能產生影響氣
3.1.2 根據果合物的最低成膜溫度來選擇乳液
聚合物的另一個特征是其最低成膜溫度，它是聚合物形成連續膜的最低溫度。如果水泥水化溫度低于該值，所供給的能量不足以開始成膜，這時聚合物將以間斷的顆粒形式存在于防水涂料中。只有當水泥水化溫度高于乳液的最低成膜溫度，乳液才可以形成均勻膜結構分布于水化產物之間，才能在有應力時起到架橋作用，有效吸收和傳遞能量，從而抑制裂縫的形成和擴展。用于JS防水涂料的聚合物乳液其最低成膜溫度應比養護溫度低氣。
3.1.3 根據聚合物的離子穩定性來選擇乳液
水泥在水化過程中形成的水化物常含有活潑的Ce,Al''等離子，聚合物乳液必須具有很高的離子穩定性，否則，聚合物乳液會因破乳而失效。因此，JS防水涂料用聚合物乳液的
離子穩定性要高。這可以在乳液聚合過程中，通過控制陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的配比來達到。一般來說，在乳液聚合過程中，陰離子表面活性劑通常能夠提高聚合物乳液的機械穩定性，而非離子表面活性劑能夠提高乳液的化學穩定性。因此，防水涂料用聚合物乳液中，通常都含有適量的非離子表面活性劑。
3.2 不同類型乳液的選用
3.2.1 根據涂膜的粘結性、致密性和耐水性來選擇乳液
JS防水涂料可分為2類:一類是非反應型的聚合物，如氯丁膠乳、丁基膠乳、醋酸乙烯共聚乳液等，在復合材料結構中，聚合物成膜覆蓋于水泥膠凝體表面或水泥水化物填充于聚合物網絡之間，有機物和無機物僅為惰性的、機械的相互填充。這種類型的防水涂料，涂膜的粘結性、致密性和耐水性相對較差。另一類則是反應型的聚合物，有2種反應形式:一種是聚合物之間(或與硬化劑)的交聯固化反應，從而形成大分子;另一種是聚合物活性基團與水泥水化產物之間發生了化學反應，形成以化學鍵結合的界面結構，通過界面增強提高材料的性能。通過適當的改性工藝，可大大加強聚合物與水泥水化產物的化學結合。

研究表明:改性丙烯酸共聚乳液可與水泥水化生成的Ca(OH):發生化學反應，生成離子鍵結合的大分子網絡交織結構，且隨著水化齡期的延長，水化程度越高，這種反應生成物的量就越大。含有一COOH等官能團的聚合物，能與水泥水化產物中的Ca'+發生作用，從而顯著提高材料的強度和耐水性，所以國外將其稱為反應型JS防水涂料. 3.2.2 根據氣候條件來選擇乳液 ???氣候條件的不同對JS防水涂料的低溫柔性要求也不同。例如在我國南方地區的屋面防水耐低溫-10℃可以滿足要求，而在北方地區要求耐低溫-20℃才可以滿足屋面防水要求t6l。一般地，在南方地區is防水涂料用聚合物乳液的玻璃化溫度要高于北方地區。3.2.3 從乳液的單體分析來選用乳液 ???丙烯酸醋乳液從單體結構來看，其耐水性、耐候性和柔韌性都較好;而VAE乳液從單體組成來看，因其含有85%左右的醋酸乙烯，分子極性相對較大，耐水性較差。所以單從單體組成的角度來分析，丙烯酸醋類乳液做防水涂膜要比VAE乳液做防水涂膜在耐水性、耐候性等方面更具有一定的優勢。3.2.4 根據乳液與水泥所起的作用點來選用乳液 ???丙烯酸醋類乳液本身軟，其伸長率大、活性基團少，與水泥的作用點也少，所以可多用水泥等粉料。其缺點是比較難做到2.0 MPa以上的拉伸強度，同時斷裂伸長率難達到200%以上;也正因為活性基團少，與水泥的作用點不多，所以不適合用作高強度的剛性防水涂料。而VAE乳液采用大量聚乙烯醇作保護體，再加上醋酸乙烯本身的活性，同水泥的作用點多，所以生產廠家均采用減少水泥等填料的配方來作彈性水泥基防水涂料。3.2.5 根據1S防水涂料的不同使用部位來選用乳液 ???JS防水涂料使用部位不同，其選用的乳液也不同。例如屋面防水涂料必須具有優異的耐紫外線老化性能，而耐水性要求相對較低，但必須滿足間歇耐水、抗積水要求;而廁衛間防水涂料，一般對耐紫外線抗老化無要求，但耐水性必須滿足間歇耐水、較高的耐水性。丙烯酸醋聚合物乳液的分子中不含C=C不飽和鍵，分子相對穩定，不易受外界熱能、紫外線、臭氧干擾而斷裂降解造成材料老化，而水泥水化產物也具有優越的抗老化性能。而VAE乳液為線形高分子材料，分子中不含活性官能團，交聯比較困難，導致分子鍵能較低，在受熱或紫外線照射等外界能量作用下，部分分子鍵易斷裂，造成分子降解，使涂膜變脆、發硬以致破裂，因而其耐紫外抗老化性能較差。而且醋酸乙烯結構因極性較強，造成耐堿性差。 3.3 不同牌號乳液的選用 ???同一大類不同牌號的1S防水涂料其品質各不相同，選用不同特點的乳液品種也非常重要。例如廣東粵新化工廠生產的YX-400,YX-500，是同一類型、同一生產廠家的2個不同牌號的丙烯酸酷乳液，它們與市場上某些乳液產品相比，其活性助劑有所不同。市場上某些乳液產品主要是采用酸類單體為活性體，所以在配制涂料產品時，要用氨水或有機氨來調成偏堿性，否則其涂料產品對水泥、砂石等填充料的分散效果不好。而且高分子也是靠一Coo一基同水化水泥起作用，高分子聚合物乳液中，-Coo一基團有很大部分是伸向乳液顆粒里面，而不是水相，通過加堿中和可以提高其親水性，使部分轉相伸展到接觸水相，這也是含一coo一的乳液在調節pH值后穩定性會更好的原因。-Coo一伸展到水相同水泥的作用機會就加強，只有合適的作用點才會同水泥等填充料混合后形成具有較高強度又有較好伸長率的柔性15防水涂料。但酸類單體是一種活性比較強的物質，同水泥作用力比較強，不能用的太多，否則同水泥混合易成剛性體。

而且這種乳液的最大缺點是伸展在乳液顆粒內的一C00一因其是親水性基團，隨著時間的推移，-C00一會慢慢轉向伸展到水相。這些轉向伸展在柔性水泥成型過程中與水泥的作用機會就增大。YX-400乳液就是在此理論基礎上產生的，在研制過程中，選用了一些活性較小的助劑，而且這些活性基團在聚合物乳液中的分布是穩定的。這些基團不會隨著時間的推移而改變其伸展方向，也就是不會隨著貯存時間的延長，改變乳液同水泥作用的大小，也不用調節pH值來調整其活性。YX-400乳液其本身與水泥、砂石等的配伍性能也很好，用此乳液按相同配方來配制柔性水泥涂料產品，同市場上某些乳液產品相比較，其斷裂伸長率和拉伸強度都接近，而且其與水泥的作用點多，所以在耐水、耐酸等方面都體現出了更好的性能。而YX-500乳液則是在YX-400乳液的基礎上，通過增強與水泥作用點而研制的。YX-500乳液與YX-400乳液雖然加的水泥量少，但作用點多，所以在耐水、耐酸等方面都能體現出更好的性能。由此可見，同一廠家的不同牌號的產品，也需要進行詳細的了解、比較，有時需要進行材料實驗，才能看出不同牌號產品的優勢。從而根據防水工程的不同需要來正確選用適當的乳液配制1S防水涂料。
4 結語
JS防水涂料防水效果突出、工期短、成本較低，且使用方便安全，受到建設管理部門和建設設計、施工單位的普遍歡迎。一種性能良好的1S防水涂料，在于正確選擇聚合物乳液、水泥、助劑及施工工藝。加強對JS防水涂料的研究、總結及施工應用實踐，該材料將會得到更加合理的應用。

上一條聚合物水泥和單組份丙烯酸酯涂層材料
下一條高分子涂料防水層的材料探索

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