水泥基防水涂料的组成与性能的关系

Water-proofMaterialsandConstruction防水材料与施工 水泥基跻水涂料的组成与性能的关系 胡海鹏1。卢迪芬1，朱小容2 (1．华南理工大学材料学院，广东广州510640 2．重庆交通学院．重庆400074) 摘要：通过对水泥基防水涂料的各组分的分析，探讨了各组分间的关系及对涂料性能的影响。提出填料的复合 化将是水泥基涂料发展的一大方向。 关键词：水泥基；防水涂料；填料复合化 中图分类号：TU56+1．65 文献标识码：B 文章编号：1001—702X(2005)04—0039—03 聚合物改性水泥基复合防水涂料(以下简称复合防水涂 料)为双组分型，由液料和粉料组成，按一定比例将液料与粉 料搅拌均匀，经无机粉料的水化反应以及水性乳液交联固化 复合而成，适用于屋面、厨卫问、地下室、水池和其它建筑防 水工程。它采用水泥基材料与高分子材料复合的技术，弥补 了水泥基材料柔性不足以及高分子材料耐老化性能差的缺 陷。与传统柔性防水材料相比，具有可用于潮湿基面施工、无 污染和对人体无害等特点。 1水泥改性及与聚合物的结合方式 聚合物水泥基复合涂料主要应用于屋面、地下室外墙 等，这些特殊场合和结构部位易出现裂缝，因此要求涂膜必 须具有温度变化时的体积变化适应性；用于屋面的涂膜还必 须具有较好的低温柔韧性。水泥是脆性材料，其干缩和刚性 易导致材料在内部或者表面出现微裂纹，因此水泥不宜作为 防水材料。通过聚合物对水泥改性，能够降低和补偿水泥材 料的干缩和结构收缩，减少微细裂纹，增加材料的柔韧性和 致密性。水泥基防水涂料一般由可再分散的丙烯酸酯树脂粉 末或可再分散乙烯～醋酸乙烯树脂粉末、硅酸盐水泥或普通 硅酸盐水泥等组成。水泥通过与聚合物的结合，达到2种材 料的优势互补。即把聚合物的柔性、弹性及对基层的粘结力 与水泥的耐久性、高强度及耐老化性能结合起来Il】。 聚合物与水泥有2种结合方式：一种是物理结合，即聚 合物成膜后覆盖于水泥凝胶体表面或水泥水化物填充于聚 收稿日期：2004—11一02 作者简介：胡海鹏，男，1980年生，湖北天门市人，硕士研究生。地址 广州市五山，电话：020—87114619。 合物网络之间，二者仅为惰性地、机械式地相互填充；另一 种是聚合物与水泥之间的反应性化学结合。这2种结 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 时存在。其中化学反应有2种形式：一是聚合物之间(或聚 合物与固化剂之间)的交联固化反应，形成大分子；另一种 是聚合物活性基团与水泥水化产物之间发生化学反应，形 成化学键结合的界面结构，通过界面增强获得材料性能的 提高。通过适当的改性工艺，可以大大加强聚合物与水泥水 化产物的化学结合。研究表明[2】，经过改性的丙烯酸酯共聚 乳液可与水泥水化反应生成的Ca(OH)：发生化学反应，生成 以离子键结合的大分子网络交织结构，且随着水化龄期的 延长，水泥水化程度的提高，这种反应产物的量就越大。这 样通过聚合物与水泥界面的化学结合，提高了界面韧性和 断裂能。 2颜料和填料对水泥基涂料性能的影响 2．1 液粉比对复合防水涂料性能的影响 液粉比是涂料中聚合物乳液的量与所用粉料量的比值， 它不仅影响涂膜的性能，而且涉及涂料的经济性。随着液粉 比的增大，涂料黏度急剧减小，流动性变得更加理想，拉伸强 度逐渐减小，断裂伸长率有所提高。液粉比的增大提供的水 也增多，使聚合物水泥基防水涂料中的水泥水化比较完全， 从而增强涂膜的抗拉性能。而乳液量增加后，PVC(颜填料体 积浓度)减少，又会导致涂膜拉伸强度的急尉降低，但从总的 趋势来说，涂膜的拉伸强度随液粉比的增大而缓慢地减小[31。 PVC越小，涂膜的断裂伸长率越高。但水化产物、滑石粉和未 水化的水泥粒子作为填料填充于聚合物涂膜中，又限制了高 分子材料分子链问的自由伸缩，所以对伸长率的增长影响并 不是很剧烈。 NFWBUILDINGMATERIAI_S·39· 万方数据 防水材料与施工 Water-proofMaterialsandConstruction 2．2填料对复合防水涂料性能的影响 2．2．1 常用填料的特性 颜料是不溶于水或其所分散的介质的有色粉末，其作用 主要是赋予一定色彩，也能增加涂膜的体积，使涂膜具有遮 盖基层的能力、增加涂膜的色彩和保护作用。填料可改善水 泥孔结构，充当骨架作用。无机填料跟水泥水化产物的结合 程度和乳液的亲润程度的不同，导致涂料的性能也各不相 同。常用填料有方解石粉、滑石粉、粉煤灰和硅灰等。通过试 验比较可知：(1)由于硅灰很细，活性也高，所以掺加硅灰的 涂料黏度较大，并且随硅灰用量的增加，黏度呈上升趋势；掺 加方解石粉和滑石粉的涂料黏度较小；掺加粉煤灰的黏度更 小。(2)不同的填料对涂膜的拉伸性能也有较大的影响。如同 时掺加硅灰和滑石粉，当硅灰在混合填料中所占的比例较小 (不大于10％)时，拉伸强度随掺量的增加而提高；但超过 lO％后，拉伸强度反而降低。这因为微细的硅灰具有填充作 用，能够使涂膜的结构更加密实，但掺加量过大之后，因硅灰 特细，表面积很大，包覆它所需的聚合物随之急剧增加，而体 系中聚合物乳液的量是有限的，因此有一部分的硅灰可能未 被聚合物所包裹。加之硅灰不易分散，团聚于涂膜中，在一定 程度上破坏了涂料表层。(3)粉煤灰呈球形结构，可填充于水 泥空隙之中，增加水泥的堆积密度，并由于其的滚珠效应，有 利于涂料的施工。 2．2．2填料复合化对复合防水涂料性能的影响 将几种不同填料同时掺入到水泥基涂料中，可以取得优 势互补、减少水泥用量、节约成本的效果，这就是填料的复合 化。当不同的填料同时加入到水泥中后，特别是一些外形呈 近似圆球状、粒度和密度等小于水泥的填料，会附聚在较大 颗粒与颗粒团聚群外层。其结果是：由于粉煤灰、矿渣等的水 化速度远不及水泥颗粒，致使水泥水化产物之间的搭接变 慢；磨细高岭土、硅灰等细小颗粒会嵌入颗粒团聚所形成的 三角区内，而释放包裹在其间的自由水而起到一定的潜在减 水作用；石灰石、粉煤灰等表面价键较小，表面吸附水的能力 较差，即它们本身的需水性很弱，故在它们的滚珠轴承及潜 在减水作用下，可改善水泥工作性能，适当降低水灰比，而水 灰比的降低意味着空隙量的大幅度降低，对提高水泥强度、 抗渗等性能都有较大贡献。因此可将粉煤灰、硅灰、碳酸钙等 填料同时加入到水泥中来提高复合防水涂料的工作性能。可 见填料的复合化是填料发展的一大方向。 2．3分散剂对复合防水涂料性能的影响 水泥、滑石粉等填料由于表面积比较大，表面能较高，有 凝聚的倾向；加之在存放过程中，由于吸收湿气、受压，容易 结成团状，形成二次粒子。这种团状聚集体中问包裹着空气， ·40· 新型建筑材料 2005．4 粒子之间由表面引力相互吸引。当它与水拌和时，凝聚体外 围的水泥水化，阻碍水往内渗透，使内部水泥粒子水化不充 分，形成粘结薄弱部位，最终影响材料的匀质性和涂膜性能。 因此，在涂料配制过程中需要将二次粒子解聚成一次粒子。 用普通搅拌方式难以达到这一目的，而分散剂的活性基团能 吸附在粉碎成细小微粒的颜料、填料表面，另一端进入基料 中形成吸附层(吸附基越多，链节越长，吸附层越厚)，靠电荷 斥力使颜料、填料粒子在涂料体系中长时间地处于分散悬浮 状态。使得涂料具有良好的流动性、稳定性和匀质性。同时由 试验可知：(1)随着分散剂掺量的增加，团聚体分散，涂料的 黏度呈直线下降，流动性得以提高。而当分散剂掺量超过一 定值后，黏度的变化趋平缓。(2)随着分散剂掺量的增加，涂 膜的拉伸强度逐渐提高。这是因为分散性的提高，水泥团聚 体解聚、无机填料均匀地分散于聚合物涂膜中、更多的水泥 粒子参与了水化，在涂膜中形成局部的硅酸盐骨架结构，增 强了涂膜抗张拉的能力。(3)分散剂掺量在一定值以内时，涂 膜的断裂伸长率随着掺量的提高而逐渐增加；但掺量超过一 定值后，断裂伸长率反而有一定程度的降低。这因为分散剂 的加入能够达到均匀分散粉料的目的，使微细颗粒都能被聚 合物乳液有效包覆，避免团聚颗粒在涂膜中形成缺陷的可 能；流动性的提高，涂料的消泡效率得以提高，涂膜中的微气 泡也相应地减少，使材质更加均匀，从而涂膜断裂伸长率上 升。但分散剂加量达到一定数量后，涂膜的拉伸强度显著增 加，但因涂膜的“刚性”增强，会导致断裂伸长率有一定程度 的下降14]。 2．4消泡剂对复合防水涂料性能的影响 很显然，泡沫的存在会大大影响涂料很多物理性能，如 刚性、抗拉强度等，进一步影响其抗渗，耐久性能等。适当引 入一定量的消泡剂对提高涂料性能有很大作用。 2．5成膜助剂对复合防水涂料性能的影响 成膜助剂一方面能降低乳液的最低成膜温度，另外能在 短时间内降低其玻璃化温度(强)。试验表明：(1)随着成膜助 剂掺量的增加，涂料的黏度随之增大。这是因为成膜助剂是 一种高效的溶剂，会软化乳液粒子，使乳液粒子溶胀变大，并 且更容易凝结，而使涂料黏度上升。(2)随成膜助剂掺量的增 加，涂料的拉伸强度缓慢地减小。这因为成膜助剂有利于聚 合物颗粒的软化，使之更加容易产生塑性流动和弹性变形， 颗粒之间凝聚在一起，形成完整连续的高分子网络结构。成 膜助剂的加入也提高了乳液对水泥和滑石粉等填料的润湿 性，使两者的界面结合更加紧密。总体上来说，随着成膜助剂 用量的增加，拉伸强度开始时大幅度地减小，后来降低的幅 度比较缓慢；断裂伸长率开始呈跳跃式地增加，后来增长较 万方数据 Water-proofMaterialsandConstruction防水材料与施工 交联聚丙烯酸钠颗粒度对 氯丁橡胶吸水膨胀率的膨响 王志成，平琳。刘玲 (中原工学院．河南郑州450007) 摘要：交联聚丙烯酸钠粒径的大小直接影响氯丁橡胶的吸水膨胀率和吸水膨胀后的物理机械性能。研究表 明，交联聚丙烯酸钠的平均颗粒度为50恤m左右时，氯丁橡胶的吸水膨胀率可达到120％。 关键词：聚丙烯酸钠；氯丁橡胶：颗粒度；吸水膨胀；结晶 中图分类号：TU57+8 文献标识码：B 文章编号：10(31—702X(2005)04一004l—02 结晶型吸水膨胀橡胶(WSR)是一种新型的功能性高分 子材料．主要是由弹性体和亲水性物质组成的多相结晶型 网状体系。其独特的弹性密封止水和橡胶吸水膨胀后以水止 水的双重止水功能，已越来越受到建筑防水行业的重视¨]。 吸水膨胀橡胶在吸水膨胀过程中，交联聚丙烯酸钠(PAANa) 是赋予氯丁橡胶(Err)吸水膨胀性能的关跬组分，交联PAANa 的类型和用量对CR的吸水膨胀率产生直接的影响。CR是 构成吸水膨胀弹性体的基体，其结晶性、弹性、强度等影响 吸水橡胶成型材料的物理机械性能，同时，交联PAANa在 CR中的分散度、相溶性及彼此之间的亲和程度也影响到 CR吸水膨胀后的密封性能、物理机械性能、耐久性和耐用 性等f2]。本研究就交联PAANa颗粒度对CR吸水膨胀率的影 响作一探讨。 收稿日期：2004一11-22 作者简介：王志成，男，1956年生，河南郑州人．副教授，多年从事材 料科学的教学和科研工作。地址：郑州市中原西路41号中原工学院 142号信箱，电话：037l一7698686。 1实验部分 1．1主要原材料 交联PAANa，自制；CR，日本电化A一90。 1．2主要仪器设备 万能粉碎机，WF一50，青岛实验机械厂； 开炼机，XKL一250，上海第一橡胶机械厂； 转子硫化仪，3型，上海试验仪器厂； 平板硫化机，PL一100，青岛橡胶机械厂； 拉力试验机，XLL一50，广州材料试验机厂； 颗粒分析仪，Couler-N4，美国孟山度。 1．3 实验 (1)自制的交联PAANa用万能粉碎机粉碎，粒径分级筛 选成20、50、80、100、120斗m。 (2)在开炼机按配方(见表1)进行混炼，为了提高交联 PAANa在CR中的分散度，交联PAANa在混炼前期加入。混 炼好的物料在平板硫化机上硫化，制作标准试样，检测其物 理机械性能。 也G898G乜曾邑雷8G也§8G乜G8雷8雷8雷8雷县雷邑雷8雷也雷昌G乜僦。分函分文瀚电{}邑曾8曾县曾8分8§8G8G尊分8分8曾8雷8雷邑曾8G8§8分包Go窖函富oSoG 为缓慢[51。 3结语 (1)复合防水涂料eft．组成材料对涂料整体性能均有不 同程度的影响，应根据实际选择不同用量和品种。 (2)填料的复合化能弥补单一填料的不足，利用各填料 之间的优势互补，提高复合防水涂料性能，将是填料发展的 一大方向。 参考文献： [1】1 徐峰，邹候招，等．环保型无机涂料．北京：化学工业出版社，2004 243—247． f21徐峰．混凝土早期裂纹形成机理的初步探讨．建筑通讯，1984，(3)： 33-36． 吲林春升．聚合物改性水泥基复合防水涂料．防水材料与施工， 2000，(5)． [4】姜英涛．涂料基础．北京：化学工业出版社，2003，199—200． 【5】张智强，董松．聚合物水泥基复合防水涂料各组份对其性能的影 响．防水材料与施工，2002．(11)． A NEWBUILDINGMATERIAI_S·41· 万方数据 水泥基防水涂料的组成与性能的关系 作者： 胡海鹏， 卢迪芬， 朱小容， HU Haipeng， LU Difen， ZHU Xiaorong 作者单位： 胡海鹏,卢迪芬,HU Haipeng,LU Difen(华南理工大学材料学院,广东,广州,510640)， 朱小 容,ZHU Xiaorong(重庆交通学院,重庆,400074) 刊名： 新型建筑材料 英文刊名： NEW BUILDING MATERIALS 年，卷(期)： 2005(4) 被引用次数： 3次 参考文献(5条) 1.张智强;董松 聚合物水泥基复合防水涂料各组份对其性能的影响[期刊论文]-防水材料与施工 2002(11) 2.姜英涛 涂料基础 2003 3.林春升 聚合物改性水泥基复合防水涂料[期刊论文]-防水材料与施工 2000(05) 4.徐峰 混凝土早期裂纹形成机理的初步探讨 1984(03) 5.徐峰;邹候招 环保型无机涂料 2004 引证文献(3条) 1.张川 聚合物水泥防水涂料新旧标准对比[期刊论文]-科学之友 2010(6) 2.黄琪.宁平 苯丙乳液/水泥基复合防水材料的性能研究[期刊论文]-中国胶粘剂 2008(4) 3.董孔祥.卢迪芬 聚合物水泥基防水涂料性能的影响因素[期刊论文]-新型建筑材料 2006(5) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xxjzcl200504016.aspx