日期：2022-03-23
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172 核心提示：1 引 言屋面是建筑物的重要结构部位, 屋面防水直接关系到建筑物的使用功能。在我国, 屋面渗漏现象较为普遍, 被认为是建筑物的质
1 引 言
屋面是建筑物的重要结构部位, 屋面防水直接关系到建筑物的使用功能。在我国, 屋面渗漏现象较为普遍, 被认为是建筑物的质量通病; 另一方面, 致力于环境保护和治理污染是人们共同关注的问题, 因而发展绿色建材代表着一种发展趋势。目前常用的建筑防水材料有卷材、涂料、胶泥和刚性防水材料等四大类,除刚性防水材料外, 其它几种均不同程度存在着环境污染的问题。例如, 近年来颇受称道的新型聚氨酯涂膜防水, 除了溶剂和煤焦油或沥青组分中的有机挥发物所造成的环境污染外, 更严重的是其中游离异氰酸基, 其毒性很高, 对施工人员的健康危害很大。因而,随着人们环境及健康意识的提高, 开发应用无毒无环境危害的新型防水材料己引起人们的重视。就安徽省情况来说, 目前环保型防水材料还很少见, 只有乳液改性砂浆有少量应用。这种防水材料是双组分, 需现场配制, 施工不方便, 有时质量难以保证。根据这些情况, 我们和六安市奇龙防水材料工程公司合作, 共同研制开发了FEC 新型防水涂料。这是一种单组分的无毒无环境危害的新型防水材料。FEC 是
enviro
nment guard of water-proof coatings 的英文缩写。下面介绍该种涂料研制过程中的几个问题。
2 原材料选择
211 成膜材料
作为一种环保型且防水性能可靠的防水涂料, 首先需要有很好的耐水渗透性、基层粘结性、柔韧性, 其次具有良好的贮存稳定性、施工性和本研究所要求的无毒、无味等。根据这些要求, 我们对目前市场上常用的各种水性合成树脂的性能进行了比较, 如表1 所示。
从这些合成树脂乳液的硬度、弹塑性、防水性、耐候性、耐污染性、对基层及颜料的粘结性和经济性等综合考虑, 选用美国联合碳化公司( UCAR) 和上海石化总公司合资生产的R- 163M 弹性丙烯酸酯乳液作为主要成膜材料。根据初步试验结果, 并考虑FEC 防水涂料的综合性能以及与选用助剂的化学相容性, 选用CM- 101 苯丙乳液作为辅助成膜材料。改变R -163M 和CM- 101 两种乳液的比例, 可以得到具有不同性能的防水涂料, 以满足建筑物不同结构部位对防水涂料的性能要求。根据生产厂商提供的资料及我们对部分项目实测结果, 这两种材料的性能如表2 所示。
212 助 剂
a. 分散剂: 分散剂的作用是有助于颜、填料微粒的二次分散, 以及使涂料系统内经分散后的颜、填料微粒之间产生静电斥力, 而防止其在贮存过程中的凝聚沉淀。根据商家推荐, 我们从众多的商品分散剂中选择了UCAR 公司的H- 30A 分散剂, 该分散剂是水溶性的聚羧酸盐, 为阴离子型表面活性剂。所具有的表面活性, 能够有效地改善疏水性颜、填料的润湿性, 并能防止颜、填料的絮凝, 避免出现凝集现象, 以保证涂料具有良好的粘度和贮存稳定性。
b. 消泡剂: FEC 防水涂料组成中有许多表面活性物质, 例如合成树脂乳液中的乳化剂, 颜、填料分散剂等, 这些表面活性物质容易给涂料系统引入大量的泡沫; 另一方面, FEC 防水涂料在生产操作过程中需要使用高速搅拌, 不可避免也会产生大量的泡沫; 这就要求在防水涂料配方中必须使用消泡剂。针对乳液性能、分散剂性能和分散时高速搅拌产生的高剪切力特征, 我们选用美国罗门哈斯公司的NXZ 消泡剂。研究过程已得到证明, 该消泡剂对上述情况产生的泡沫具有良好的消泡效果。
c. 增稠剂: 防水涂料的粘度对颜、填料的沉降性、涂刷性、流平性和施工厚度都会产生显著影响, 因而必须使用增稠剂进行增稠。我们选用美国U CAR 公司产的TR- 117 憎水型增稠剂, 以不影响涂料的防水要求, 并使涂料具有良好的贮存稳定性, 长期贮存表面不浮水。此外, 为了改善涂料的施工性, 在配制过程中还使用了很少量的羟乙基纤维素。
d. 防霉杀菌剂: FEC 防水涂料所使用的合成树脂乳液中使用了保护胶, 涂料中使用了增稠剂, 这些都是微生物的营养物质, 而自然界中微生物无处不在。如果不使用防霉剂, 则涂料生产后稍为存放, 必然会发生霉变。研制过程中使用了美国罗门哈斯公司产的LXZ 防霉剂。该防霉剂属于广谱高效防霉剂。
e. 成膜助剂: FEC 防水涂料中使用的乳液因玻璃化温度的关系, 在低温下呈刚性, 施工时无法变形而凝结成膜, 这样气温稍低时就不能施工。为了解决这一问题, 通常的作法是使用一种称为成膜助剂的溶剂, 使乳液粒子溶胀变大变软, 有助于其低温下变形凝结成膜。本研究中选择美国伊士曼公司的Texanol 酯醇成膜助剂。该助剂性能如表3 所示。
f.冻融稳定剂; 一般地说, 防水涂料的贮存期应在半年以上, 实际中可能要有更长的贮存时间。这样,夏季生产的产品可能会在冬季使用。为了冬季低温时保证涂料有良好的冻融稳定性, 有效方法是使用冻融稳定剂。选用丙二醇作为冻融稳定剂其效果好, 更重要的是毒性轻微, 且不会象乙二醇那样会削弱涂膜的耐水性。
213 填 料
FEC 防水涂料不以装饰性为主要功能, 不需要使用钛白粉之类的高价颜料; 由于涂膜较厚, 因而对涂料的遮盖力无特殊要求; 对填料的选用主要从耐紫外光照射不粉化、不劣变等技术性能以及经济方面考虑。以此为基础, 选择的填料是重质碳酸钙, 该材料无毒、价廉, 在紫外线照射下不粉化、不劣变, 且是地方材料,各地供应充足, 该材料吸油量很低, 在同等性能条件下可以节约乳液用量。选择两种不同粒径规格的重质碳酸钙, 这样可使粒子之间相互匹配, 堆积密度高, 乳液的用量相对降低, 并减少涂膜的干缩率, 同时也可提高防水涂料的某些性能, 例如涂膜的延伸率等。选用的另一种填料是滑石粉, 滑石粉的微细粒子结构呈纤维状, 用之于涂料中当涂料成膜后能够在涂膜中交叉重叠, 这样可以提高涂膜的力学性能和对水、气等各种有害物质的阻隔性。
屋面直接暴露在大气中, 受到自然环境各种因素的作用, 特别是紫外线的直接曝晒。因而, FEC 防水涂料的着色颜料一定要能够耐光、耐热、耐水、耐碱以及各种腐蚀性介质的侵蚀, 例如氧化铁红、氧化铁黄、氧化铬绿、酞菁蓝和酞菁绿等。
214 分散介质
FEC 防水涂料以水为分散介质, 避免使用溶剂,以保证该涂料无毒、无环境不利影响。
即, 先按顺序向搅拌器中投入配方水和防霉剂搅匀, 用适量水将羟乙基纤维素溶解成均匀的胶液, 投入搅拌器中搅拌均匀。接着, 投入成膜助剂、分散剂、部分消泡剂等搅拌均匀, 再加入合成树脂乳液搅拌均匀。然后投入颜、填料, 搅拌分散30min。将TR- 177 增稠剂加水稀释1 倍, 调整至要求粘度, 再加入适量消泡剂低速搅拌消泡, 即配制成样品进行性能试验。
R- 163M 丙烯酸酯乳液是一种高弹性乳液, 具有较高的断裂延伸率和拉伸屈服强度, 但其附着力较差,而CM- 101 乳液则相反。因而, 将二者按恰当比例混合使用能够得到所要求的性能。为此, 在保持填料、基料比例不变的情况下, 改变R- 163M 乳液和CM-101 乳液的比例, 按图1 所示的程序配制了一组试样,并对拉伸强度、断裂延伸率和粘结强度( 体现附着力)等性能进行了测试, 结果如表4 所示。表中从1~ 5 号CM- 101 乳液的用量依次增大, R- 163M 乳液的比例相对降低。试验结果可见, 当两种乳液的用量合适时, 拉伸强度、断裂延伸率和粘结强度之间能够得到很好的平衡。
