聚合物水泥基复合防水涂料的研究进展

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:majiguo1984
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  【摘要】建筑防水是建筑施工的关键点。防水做不好极大影响到建筑功能的发挥。聚合物水泥基复合防水涂料是一种新型防水材料,在建筑防水施工作业中发挥着重要的作用。
  【关键词】聚合物;水泥基;复合防水涂料;研究
  中图分类号:TU56文献标识码: A
  
  一、前言
  聚合物水泥基防水涂料是一种绿色环保型防水材料,是防水材料的发展方向,在建筑防水中,聚合物水泥基复合防水涂料所发挥的作用是巨大的。
  二、聚合物乳液涂料改进研究
  JS防水涂料的性能主要由聚合物乳液决定,现在市场上JS防水涂料用聚合物乳液有聚丙烯酸酯乳液和聚醋酸乙烯-乙烯聚合物乳液(VAE系列)两大类。用传统VAE乳液配制的JS防水涂料存在液粉比大而弹性不高、涂膜长期浸水后软化明显、抗紫外线能力差、耐候性以及耐久性差等問题。张孟霞以苯丙乳液和VAE乳液为主要原料,采用正交试验法制得液料,根据JC/T975—2005《道桥用防水涂料》的要求确定液料与粉料的配合比,制得的JS防水涂料拉伸强度达到1.56MPa,断裂延伸率为460%,与混凝土基层的剥离强度、剪切粘结强度等应用性能也符合道桥使用要求。韩朝辉发现乳液中同时存在VAE和苯丙乳液时,JS防水涂料具有自修复性能,但单独使用任意一种乳液时,都不能自我修复;而且,当乳液中VAE用量在50%左右,JS防水涂料中m(液料)∶m(粉料)=10∶11时,涂料的自修复性能达到最佳。随着VAE乳液及粉料的增加,JS防水涂料的自修复性能先增加后降低。曾东明等发现用丙烯酸可再分散乳胶粉配制的JS防水浆料比用VAE可再分散乳胶粉配制的JS防水浆料具有更高的抗渗性。
  总体而言,目前JS防水涂料用聚合物乳液仍以聚丙烯酸酯乳液为主。但是聚丙烯酸酯乳液配制的JS防水涂料施工周期长、不易干燥、耐水性差、涂膜易吸水溶胀,所以对聚丙烯酸酯乳液进行功能改性是目前JS防水涂料研究的主要思路。姜青松等在丙烯酸乳液分子中引入有机硅氧烷制备出硅丙乳液,然后和普通硅酸盐水泥、填料等固体料制备出的JS防水涂料,具有良好的耐水性、耐碱性、耐热性和柔弹性。王廷勋等研究了纳米二氧化硅和丙烯酸酯通过钛螯合交联共聚制成的硅丙乳液,证明纳米二氧化硅丙烯酸酯复合乳液性能优于在丙烯酸酯乳液中物理地添加无机硅成分或化学地合成有机硅成分而得到的产品。周长远等采用有机硅改性苯丙乳液与水泥复配制备JS防水涂料,结果表明,当液粉比为1.2时,涂膜的拉伸强度为1.86MPa,断裂伸长率为290%,综合性能较好。黄月文等以丙烯酸酯类材料、有机硅聚合物、含氟聚合物纳米材料为主要材料,通过先进的乳液聚合技术和化学杂化技术制备出高性能水性聚合物材料,然后与水泥和其他填料复合制备出水性聚合物-无机复合材料。结果表明,由于有机硅的憎水性和纳米、微米材料的粗糙度共同作用的结果,掺有20%纳米硅树脂的复合涂膜比无纳米硅树脂的涂膜的憎水性显著增强,与水接触角由90°提高到120°~150°,具有优良的防水、防污和耐久保护性能。徐龙贵等研究了苯丙乳胶粉ElotexFX7000改性单组分聚合物水泥防水浆料的性能,并与市售的双组分产品进行了对比。结果表明,掺入6%~10%FX7000的改性聚合物水泥防水浆料能够满足标准要求,并具有较好的施工性能。翟亚南等用高柔性丙烯酸乳胶粉AcronalP5033配制了单组分干粉类JS防水涂料,发现乳胶粉添加量为25%、水泥用量为30%~35%时,制成的JS防水涂料粘结性、耐久性和柔韧性较好,能够满足GB/T234455—2009《聚合物水泥防水涂料》标准对Ⅲ型产品的要求,并且可以通过苛刻的桥接裂缝测试。
  在乳液改性方面,根据实际应用要求,将具有不同性能的聚合物乳液复配使用是解决单一乳液性能不足的一条重要途径。另外,将具有憎水性能的有机氟、有机硅和无机纳米硅材料以接枝或者共混的方式引入聚合物乳液中,可以降低乳液膜的表面能,增大水的接触角,使乳液膜的耐水性和涂料的抗渗性显著改善。在乳液选择方面,尽量选择玻璃化温度Tg在0℃以下的丙烯酸乳液,这样既可以提高耐水性,还可保证防水涂膜的柔韧性。而VAE乳液由于其不耐寒的缺陷,在通过改性提高此方面性能的同时,最好将VAE类JS防水涂料应用在对耐低温性要求不太高的区域,例如中国的南方地区。
  三、聚合物水泥基复合防水涂料的改性研究进展
  聚合物水泥涂料的改性是通过外加交联剂、增塑剂等方式来实现的。这些添加剂在涂料中的加入比例很小,但是对涂料的性能可以产生很大的影响,它能明显提高涂料的强度、柔性、最低成膜温度、耐水等各项重要的指标。
  聚合物水泥基复合防水涂料的外加交联剂,可以与聚合物分子链上的功能单体在酸或者碱的催化下发生交联反应。这类交联剂通常是含有2个或者多个官能团的水溶性树脂,常用的有水溶性三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂、脉醛树脂等。余剑英利用少量的化学改性剂与聚合物水泥涂料共用,分别比较加入1.5%,3.0%,5.0%改性剂时涂料的性能,发现改性剂加人量在1.5%时涂料的强度和断裂延伸率都明显上升,说明交联剂的加入明显增强涂膜的交联程度,从而提高涂膜的强度、撕裂强度和亲水后强度保留率,并能显著改善涂料的表面发粘情况。张金安针对我国某些地区的冬季气温在一35℃左右,设计出玻璃化温度为一25℃的改性纯丙烯酸醋乳液,通过增塑剂LG的加入制备出低温柔性为一35℃无裂纹的聚合物水泥防水涂料,同时针对寒冷条件下涂膜干燥时间长的问题,从加速水泥水化速度入手,制备出无机干燥促进剂,使其干燥速度达到了行业标准的要求。
  增塑剂是一种加入到高聚物体系中能增加体系的可塑性、柔韧性或膨胀性的物质。增塑剂的主要作用机理是削弱聚合物分子之间的次价键力,即范德华力,从而增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶性,即增加了聚合物的塑性。从宏观表现为聚合物的硬度、模量、玻璃化转变温度和脆化温度下降,以及伸长率、曲绕性和柔韧性的提高。增塑剂按添加方式分为内增塑剂和外增塑剂两种,最常用的是外增塑剂。如邻苯二甲酸醋类、含氯化合物等。李应权,等研制的增塑剂能在不影响涂膜拉伸强度的情况下,使涂料的断裂延伸率提高近3倍。其试样的聚灰比为0.35一0.7,而常用聚合物水泥涂料的聚灰比在0.6一2之间,也就是说这种涂料中的聚合物占体系总量的20%,而水泥为主的无机物占到体系总量的80%。水泥等无机物量的增加既增加了涂料的耐酸、耐碱、耐候等性能,也大大降低了成本。在这样少的聚灰比下能达到这样高的弹性,本身就是技术上的重大进步,已成为普通聚合物水泥基防水涂料的更新换代产品。
  四、聚合物水泥基复合防水涂料复配及施工研究进展
  聚合物水泥基防水涂料是一种双组分复合型防水涂料,就复合型防水涂料来说,任何单一的一种乳液或者无机粉料都没有多种乳液或者多种粉料复配使用能带来更好的性能。蒋燕兮,等使用两种性质不同的丙烯酸醋乳液共混,利用两种乳液的协同效应制得性能优良的防水涂料。一般应用的是不同品种的丙烯酸醋乳液复配,丙烯酸醋乳液和醋酸乙烯-乙烯共聚乳液复配,丙烯酸酷和水性聚氨醋乳液复配等。由于每种乳液的性能不同,这样就可以根据不同地域的应用条件来选择合适的乳液配比以及乳液与水泥的配比,通过复配的方法,发挥乳液的协同效应使聚合物水泥防水涂料的性能达到最佳。因为我国地域面积较大,南北气候差异也很大,这样统一的配方就不能适应南北两方的气候差异带来的区别。对于南方来说,更多的要求的是耐水性,而北方则更多的是要求耐寒性,也就是最低成膜温度和玻璃化转变温度,以适应北方寒冷条件下施工的需要同样,粉料的复配〔洲也能达到提高性能的目的,不同种类的水泥与乳液的配合所制得的聚合物水泥基防水涂料性能也不尽相同。
  聚合物水泥基防水涂料施工时都是现场配料,用多少配多少。现场施工的方法就对涂料的最终性能有直接的影响,正确的施工方法是制备防水涂料必不可少的手段。史红光,等对相同的聚合物水泥防水涂料配方,采用不同的涂覆层数,得出无处理的拉伸强度值3次涂覆的试样比2次涂覆的试样高10%一20%;无处理的断裂延伸率3次涂覆的试样比2次涂覆的试样高8%一19%。可以看出正确的施工方法能带来聚合物水泥防水涂料性能上的提高。为此蒋勤逸专门论述了聚合物水泥防水涂料的通用施工工艺,从基层处理,工法选择,通用配比,涂覆,施工质量检查等方面进行了较全面的阐述。
  五、结束语
  综上所述,通过多位研究学者对聚合物水泥基复合防水涂料的深入研究,已经对该种防水涂料的性能有了了解,为国家标准的完善提供了理论依据,聚合物水泥基复合防水涂料的应用前景也更加广阔。
  参考文献
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