聚合物水泥防水涂料的研制及其成膜机理

陈立军, 陈丽琼, 张欣宇, 杨建, 李荣先
（ 深圳清华大学研究院，广东深圳518057）

聚合物水泥防水涂料是一种新型环保型功能材料，广泛应用于厕浴、厨房间、建筑物外墙、坡瓦屋面、地下工程和储液池等的防水[1]。聚合物水泥防水涂料是聚合物乳液和水泥均匀共混搅拌，经无机粉料的水化反应以及水性乳液交联固化复合形成高强坚韧的防水涂膜。其主要特点为（：1）能在潮湿或干燥的多种材质基面上直接施工（；2）对基层的微裂缝追随性强，涂层坚韧高强（；3）涂层耐水性、耐候性、耐久性优异（；4）可加颜料，以形成彩色涂层（；5）无毒、无污染、施工简单，工期短（；6）与外层水泥砂浆及各种粘结材料结合牢固[2]。但并非所有的聚合物乳液均能与水泥进行复配，有的聚合物乳液Ca2+稳定性差，与水泥混合后，会导致乳液破乳、失效，有时与水泥混合不均匀，分散性不好，时间稍长会导致水泥沉降，施工时需要不断搅拌，给施工带来麻烦。为了解决这些问题，可在乳液中添加分散剂、润湿剂等，但这无疑会增加防水涂料配方的复杂性。为此，笔者在大量实验的基础上，确定了适合聚合物水泥防水涂料的聚合物乳液的较佳配比，研究了液粉比对聚合物水泥防水涂料性能的影响，探讨了聚合物水泥防水涂料的防水机理。

1 实验部分
1.1 原材料及配比（ 见表1）

1.2 丙烯酸酯乳液的合成
将适量的水、平平加、DSB和OP- 10 的混合乳化剂、NaHCO3加入到带有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中，在搅拌条件下，水浴升温至80 ℃，将部分MMA、BA、St和MAA 的混合单体和部分引发剂溶液在15 min 内滴加完毕，继续反应15 min，得到外观呈蓝色荧光的种子乳液；然后将剩余的混合单体在4 h 内均匀滴加至四口烧瓶中，并在混合单体滴加1 h 后，将剩余的引发剂溶液同时均匀滴加至四口烧瓶中；单体滴加完毕后，保温30 min，随后升温至90 ℃，保温45 min；后降温至60 ℃，用氨水调节pH 值至6.0～7.0，即可制备出纯丙乳液。
1.3 丙烯酸酯乳液的性能（ 见表2）

2 结果与讨论
2.1 丙烯酸乳液玻璃化温度的确定
在聚合物水泥防水涂料中，由于水泥是一种刚性极强、硬度极高的无机胶凝材料，而聚合物乳液是弹性体，而且乳液胶膜的弹性随着玻璃化温度的降低而增大，因此，当在乳液中加入水泥后必然会导致防水涂料涂膜低温柔性的下降，并且低温柔性下降的程度与水泥的加入量有关。当液粉比（ 乳液与水泥的质量比）固定在1∶1 时，通过涂膜低温柔性的变化来确定适宜的乳液玻璃化温度。分别采用玻璃化温度为- 40、- 30、- 25、-20 和- 15 ℃等5 种聚合物乳液进行对比实验，结果见表3。
表3 不同玻璃化温度乳液的聚合物水泥防水涂料的性能

由表3 可知，由5 种不同玻璃化温度的乳液制备的防水涂料的低温柔性均能符合相关标准规定的- 10 ℃时涂膜无裂纹的要求，但由于- 30 ℃以下的涂膜太软，且拉伸强度不高，没有达到相关标准规定的1.2 MPa。综合考虑聚合物水泥防水涂料必须具备良好的弹塑性、延伸率，以适应建筑结构因沉降、位移、干缩、热胀冷缩等造成的变形，选取- 20～- 15 ℃为聚合物水泥防水涂料的聚合物乳液的较佳玻璃化温度。