日期：2021-07-02
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174 核心提示： 据统计, 建筑物外墙不同程度渗水占总渗水率的44 %[1 ] , 外墙渗漏已严重影响到建筑物质量。多年来, 我国建材、建筑行业为解决
据统计, 建筑物外墙不同程度渗水占总渗水率的44 %[1 ] , 外墙渗漏已严重影响到建筑物质量。多年来, 我国建材、建筑行业为解决建筑物外墙渗漏问题进行了大量工作。解决外墙渗漏需依靠多方面的努力, 如: 建筑结构设计、外墙装饰、施工人员的操作和功能性防水材料的采用。有机硅材料由于具有很低的表面张力(20～21mN/ m) , 使水难以在有机硅膜上铺展; 并能均匀地涂布在基材(含硅基材如水泥、花岗石、清水砖等) 上, 而不封闭基材的透气微孔; 同时,能降低基材的表面能, 使其具有憎水性; 因而,可作为新颖的功能性防水材料, 强碱性(pH >13) 甲基硅醇钠便是其中的一种] 。
本所开发的“乳液型有机硅建筑防水剂”具有防水、抗渗, 保色、通气等功能; 同时, 更为高效、安全无毒、施工方便。该防水剂已在工程上应用, 并取得良好效果。
1 实验
111 原料
原料规格及配方见表1 。
表1 原料规格及配方
112 设备
YJ - 550 轻型搅拌机: 启东混合器厂; 30 L匀质机: 上海东华高压匀质机厂; 离心试验机:江阴实验仪器厂。
113 生产工艺
先将乳化剂与少量水混合搅拌, 使乳化剂完全分散到水中; 然后按配方加入有机硅材料, 继续搅拌至乳白糊状; 加入其余水, 加水速度以体系能被及时分散为度; 加水完毕, 继续搅拌45min , 得粗乳液; 再将粗乳液加入匀质机中, 在15 MPa 下循环2～3 次, 即得乳液型有机硅防水剂。
114 主要技术指标
由于该防水剂无国家标准和行业标准, 因此, 我们参照有关产品的指标与工程应用的实际要求, 制订了企业标准(见表2) , 对产品进行质量控制。
表2 乳液型有机硅建筑防水剂企业标准
2 结果与讨论
211 乳化剂对乳液稳定性的影响
有机硅材料表面张力极低, 而水的表面张力(75 mN/ m) 较大; 所以有机硅材料的乳化极为困难。乳化剂的选择对乳液稳定性的影响至关重要(见表3) 。
表3 各种乳化剂对乳液稳定性的影响
注: 1) 离心稳定性: 3 000 r/ min ×30 min , 取样量10 mL 。
从表3 可看出, 选用TOA 或司盘+ 平平加时, 有机硅乳液的稳定性较好。乳化剂用量对乳液稳定性的影响见图1 。
图1 乳化剂用量对乳液稳定性的影响
从图1 可知, 当乳化剂用量超过10 份时,乳液稳定性很好; TOA 与吐温+ 平平加的情况基本一致, 佳用量在6～10 份之间。
212 其它助剂对乳液稳定性的影响
21211 稳定剂对乳液稳定性的影响
欲得到稳定的乳液型有机硅防水剂, 除应选择适当的乳化剂外, 还需加入少量稳定剂。稳定剂能使有机硅材料的活性基团暂时钝化, 有利于乳液的稳定。具有这些效应的添加剂有: 醛、聚乙二醇( PEG) 和有机氮化合物, 通常选用PEG作稳定剂。PEG 类型对乳液稳定性的影响见表4 。
表4 PEG类型对乳液1) 稳定性的影响
注: 1) 乳液配方为有机硅材料100 份, 水200 份, 司盘3份, 平平加O 3 份, PEG 0.2 份, 其它适量。
从表4 可知, 选用PEG 2000 合适。
21212 催化剂对乳液稳定性的影响
催化剂的加入可使有机硅材料的活性基团与基材表面的活性基团反应, 在基材表面形成持久的分子膜。一般选用金属有机化合物作催化剂,用量很少, 否则会引起破乳。
21213 酸碱性对乳液稳定性的影响
酸碱性也是影响有机硅防水剂乳液稳定性的重要因素(见表5) 。由于有机硅材料中的活性基团在碱性体系中会水解成硅羟基, 随后缩合成网状结构而失效; 因此, 在制备有机硅乳液时必须将体系调至弱酸性。
表5 pH 值对乳液存放稳定性的影响
213 乳化剂用量对吸水率的影响
防水性能以吸水率进行考核。即将涂有防水剂的试件浸水后观察其吸水情况。
试件制法: 用1 份水泥与6 份中砂制成大于5 MPa 的砂浆体试件; 将防水剂稀释后涂其表面3 遍, 放置24 h 后, 浸水15 min , 测其吸水率。乳化剂用量对吸水率的影响见图2 。
图2 乳化剂用量对吸水率的影响
从图2 来看, 当乳化剂用量少于4 份时, 有机硅材料未被充分乳化, 故涂在试件上无法有效地与试件反应形成防水膜; 当用量大于10 份时,多余的乳化剂由于具有亲水性而降低了有机硅膜的憎水性。乳化剂佳用量在6～10 份之间。
3 应用工艺
本所研制及生产的“乳液型有机硅建筑防水剂”能有效地涂布于硅质基材的各种建筑物外墙。采用此防水剂处理过的基材具有良好的憎水性, 能有效地阻止水分的侵入, 并保持墙体原有的透气性能。经过实际应用发现, 使用中应注意以下问题。
清理墙面: 外墙上的浮土、灰尘要先清洁;同时, 墙面必须干燥;外墙如存在较大裂缝或孔洞, 应先用合适材料嵌缝, 再涂布防水剂;将本防水剂与水按规定比例混合后, 在外墙涂刷两遍, 两遍间隙时间不可太长, 气温在4 ℃以下不可施工, 防水剂混合后应当天用完。
4 结论
采用TOA 或司盘+ 平平加O 作乳化剂, 用量在6～10 份间; 并加入0.2 份稳定剂聚乙二醇、适量的催化剂金属有机化合物; 同时, 将体系的pH 值调至4～5 , 可得到贮存期和防水性能俱佳的乳液型有机硅建筑防水剂。该防水剂不含有毒溶剂, 使用安全、符合环保要求。
