聚合物水泥防水涂料的组成及主要性能分析

   日期:2022-03-25     浏览:205    
核心提示:1 引言防水涂料在我国的防水材料中占有很大部分的比例,其种类较多,包括有沥青基防水涂料、改性沥青防水涂料和高分子防水涂料。
1 引言
防水涂料在我国的防水材料中占有很大部分的比例,其种类较多,包括有沥青基防水涂料、改性沥青防水涂料和高分子防水涂料。其中,高分子防水涂料用于防水工程的时间还不是很长,但是由于其性能较好,能够适应较高要求的防水工程而得到了广泛的应用。双组份聚氨酯防水涂料因其良好的使用性能及合理的价格,在防水市场中活跃了很长一段时间,但是,由于其环保性能较差,对环境带来了很大的污染,其使用逐渐受到了限制。随着人们对居住环境的要求日趋提高的前提下,防水涂料的环保性、无毒性越来越受到了人们的重视,因此,防水涂料的水性化是今后防水涂料发展的必然趋势,而作为水性防水涂料的一个代表- 聚合物水泥防水涂料,由于其优良的使用性能和环境友好特性,在近年的防水市场受到了大众的青睐。下面就着重介绍一下聚合物水泥防水涂料的组成及性能。

2 组成及反应机理
聚合物水泥防水涂料,又称JS 复合防水涂料,是用聚合物乳液对水泥改性并加入多种助剂、填料,采用特殊工艺制备而成。
2.1 组成[1]
(1) 聚合物乳液[2]
用于聚合物水泥防水涂料的乳液品种很多,比较常用的有聚醋酸乙烯- 乙烯共聚乳液(EVA)、丁苯乳液(SBR)和丙烯酸酯乳液(PPA)三大类,除此以外,还有苯乙烯- 丙烯酸酯和氯丁胶乳等等。其中,EVA 乳液是由醋酸乙烯酯与乙烯单体共聚形成的乳液,由于乙烯单体的引入,大大降低了该乳液的玻璃化转变温度Tg,但由于EVA 乳液采用水溶性的聚乙烯醇作为保护胶体,其长期耐水性不理想。在丁苯乳液中,丁苯胶乳是由丁二烯与苯乙烯单体共聚而成,其柔韧性、耐水性较好,但是由于聚合物分子链中含有C=C 不饱和键,因此,分子容易受外界热能、紫外线、臭氧等环境因素干扰而断裂降解,因此会导致其耐老化性能不佳。而对于丙烯酸乳液,由于丙烯酸共聚物弹性好,其结构中存在着- COOR 基团,通过交联改性,可使原有线形结构在成膜过程中形成立体网状交织结构,分子键能强,形成的大分子结构不易降解,在这三类乳液中是综合性能好的,具有优异的低温性能、耐水性和耐候性,可以说是制备聚合物水泥防水涂料的,因此,大部分的JS 复合防水涂料都采用此类的聚合物乳液。
(2) 水泥
水泥是聚合物水泥防水涂料的另一个重要组成部分。不同种类、不同标号的水泥,其物理、化学性能也不相同,同时,不同种类的水泥与聚合物乳液的配和性也大大不同。据相关文献资料显示,在JS 复合防水涂料中,应用适宜的白水泥其综合性能佳。
(3) 助剂
助剂作为聚合物水泥防水涂料的原料之一,其用量即使很少(一般为配方总量的1%左右),但是却发挥着很大的作用。助剂的加入可以避免防水涂料的涂膜缺陷等等,也可以使防水涂料的生产和施工过程更易于控制,进一步优化防水涂料的性能。因此,助剂是聚合物水泥防水涂料的重要组成部分。常用的助剂有成膜助剂、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增塑剂和防霉杀菌剂等等,视涂料应用的要求而相应加入不同的助剂。
2.2 反应机理
聚合物乳液失水成为具有粘结性和连续性的弹性膜层,同时,聚合物乳液失去的水分被水泥吸收后发生水化反应而形成水泥硬化体,柔性的聚合物膜层与水泥硬化体相互贯穿牢固地粘结而形成一个坚固而有弹性的防水层。这种反应体系分为两大类型:一种是非反应型的聚合物,如氯丁胶乳、丁基胶乳、醋酸乙烯共聚乳液等,在复合材料结构中,聚合物成膜覆盖于水泥胶凝体表面或水泥硬化物填充于聚合物网络之间,有机物和无机物仅为惰性地、机械式地相互填充;另一种则是反应型的聚合物,有两种反应形式:一是聚合物之间(或与硬化剂) 的交联固化反应,从而形成大分子;二是聚合物活性基团与水泥水化产物之间发生了化学反应,形成以化学键结合的界面结构,通过界面增强提高材料性能。从聚合物水泥防水涂料的反应机理可以看出,这样形成的防水层既具有有机材料的高韧、高弹的性能,又具有无机材料耐水性好、强度高的优点。因此,聚合物水泥防水涂料可以广泛地应用于各种防水工程、修补工程、水池容器和工程结构的密封、勾缝等等。

3 性能比较与分析
根据现行规范《聚合物水泥防水涂料》(JC/T894- 2001),聚合物防水涂料主要分为Ⅰ型和Ⅱ型两种:其中Ⅰ型是以聚合物为主的防水涂料,主要用于非长期浸水环境下的建筑防水工程;Ⅱ型是以水泥为主的防水涂料,适用于长期浸水环境下的建筑防水工程。其物理力学性能的技术指标如表1。

从表1 可以看出,区分Ⅰ型和Ⅱ型两种产品的力学指标主要集中在拉伸强度和断裂伸长率,以下结合这两个指标进行一些分析。目前,市面上聚合物水泥防水涂料的品种繁多,生产厂家也日益增多,产品的质量也参差不齐,在此,结合我们在检测工作中经常遇到的厂家的一些产品的检验数据来简要分析一下(着重比较拉伸强度和断裂伸长率这两个较重要的技术指标)。如中山某厂家(简称厂家A) 的四种不同配比的检验结果评定如表1。
从上表数据可以得知,起初,随着水泥用量增加的情况下,拉伸强度是呈上升趋势的,但是在水泥用量增加到一定程度之后,其拉伸强度和断裂伸长率都是呈下降趋势的。这是由于细粉料比表面积不断加大后,聚合物乳液不能有效地包裹水泥粉料导致界面效应下降,从而导致其拉伸强度下降,同时,由于聚合物乳液在配合比中所占的比例逐步减少,涂料的柔韧性也在减少,从而导致其断裂伸长率也逐渐下降。
尽管有部分性能会下降,但是粉料比例的增大,也可以令涂料成膜后具有不同的特点,主要表现在以下几点[4]: (1) 水泥在总配合比中的比例加大,涂膜的干燥时间缩短,即使环境比较潮湿,也能够成膜; (2) 由于水泥含量较高,涂膜的刚性增加,尽管还有一定的柔性,一般不能通过通常的低温柔性试验;因此,结合《聚合物水泥防水涂料》(JC/T 894- 2001) 的技术指标要求可知,Ⅱ型产品不要求做低温柔性试验; (3) 材料的刚性增加,粘结强度提高,蠕变性降低,背水面防水的效果更好,尤其水压较高时; (4) 材料刚性的增加,涂料成膜后,有很好的抗穿刺性、耐磨性能,作为地下外防水时,回填土不会对其破坏。据目前检测的JS 复合防水涂料得知,大部分的防水涂料的聚合物乳液:水泥的配合比都在1.0:0.6~1.0:2.0 之间,尽管各个生产厂家的配方的原材料选择不尽相同,但是很少有超出这个配合比范围的。这就可以说明,除了合适的原料组成以外,合适的配合比选择也是影响材料性能的比较关键的因素之一,当然,除此以外,还有很多重要的影响因素,比如涂膜成型时的操作、养护要求等等,本文在此就不一一展开阐述。

4 结束语
随着我国城市基础设施改造和住宅工程建设的迅猛发展,以及大型建筑工程的建设,为防水涂料的应用和发展创造了广阔的前景,尤其水性的高分子防水涂料,以其安全、环保、节约能源等优异的特性,会越来越受到人们的重视。作为之一的聚合物水泥防水涂料,除了有很多优点以外,也还存在一定的不足之处,希望众多的生产厂家能够不断改善生产工艺和配方,生产出性能更加优异的产品,使材料便于施工,亦为建筑工程的防水提供可靠的保障。
 









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