SBS单组分橡胶防水涂料的消泡研究

   日期:2021-11-30     浏览:179    
核心提示:SBS 单组分橡胶防水涂料的消泡研究戚震男1, 蒋燕兮2(1. 广州市恒大集团,广东广州 510080 )(2. 广州市鲁班防水材料厂,广东
SBS 单组分橡胶防水涂料的消泡研究
戚震男1, 蒋燕兮2
(1. 广州市恒大集团,广东广州 510080 )
(2. 广州市鲁班防水材料厂,广东南海 528244)

采用优质沥青、复合防老剂、热塑性弹性体SBS、补强填料等原料,经过一定的工法制备出一种高强度、高延伸率的SBS 单组分橡胶防水涂料。该涂料主要用于工业与民用建筑的屋面防水,称之为“屋面王”。“屋面王”创造了屋面防水有专用材料和特效材料的条件,涂料具有较大的断裂伸长率、较高的抗拉强度以及与基面良好的粘结能力和较高的性价比等优点,深受广大用户的欢迎。但“屋面王”涂料的大缺点是,在南方较潮湿的地方如珠江三角洲一带,施工后若受到日光照晒,涂膜表面会起泡,而且这些泡还会随温度的变化长大、消失、再长大、再消失,直至溶剂全部挥发完毕。出现这种现象,既不符合屋面防水涂料的规范,又造成涂膜表面不美观。如果不改进,严格地讲该涂料是不能在现场应用的。因此,非常迫切需要解决涂料的起泡问题。
 
1 气泡产生原因及消泡措施的探讨
在南方施工时,“屋面王”涂料之涂膜产生气泡的原因可能有以下几种:
(1)涂料溶剂挥发。该涂料固化的机理属溶剂挥发型,施工中要求涂料是一层一层地涂抹,而不是一次就达到涂膜的要求厚度。因此,如果每一层涂膜中的溶剂都能挥发干净,即干得越透,涂膜整体的力学性能就越好。但是在强烈日晒的情况下,由于温度高,溶剂挥发快,面层的涂膜很快就固化,而里层未干的涂膜中的溶剂就挥发不出来。由于面层涂膜的抗拉强度比较高,膨胀的气体无法逸出,就形成了气泡。其结果造成涂膜的强度越高,形成的气泡就越多越大;涂膜面层固化得越快,起泡的几率就越高。
(2)混凝土孔隙中的气体挥发。珠江三角洲一带的气候比较湿润,就算很干燥的旧的混凝土基面,只要被猛烈的太阳一晒,混凝土孔隙中的气体受热就会膨胀,不断地往上冒,由于涂膜的300%定伸强度很小(≤0.2 MPa),涂膜极易变形,因此只要基面下稍有一些气体膨胀,涂膜面层就会出现气泡。因此,要想涂膜不起泡,应避免日光照射。例如选择没有日光照射的时间如晚上、阴天的时候施工,并且涂膜要涂得薄一些,这样做可大大减少起泡的几率。第二是创造条件使其内部产生的气体很容易地逸出。可有两个办法:(1) 降低固化后涂膜的抗拉强度,使内部的气体容易逸出。某些产品强度不高,采用的就是这种办法来防止涂膜起泡。但这种方法不可取。(2) 制造出透气不透水的涂料,使涂料内的溶剂气体在固化前就能从涂层里逸出,当气体完全逸出后,涂层也就完全干燥,达到应有的强度,这样就减少了起泡的几率。

2 技术关键与技术路线的选择
要消除气泡,需解决以下难点:(1) 必须保证涂膜只能使气体分子出去,而不能让水分子进来,即透气不透水。(2) 涂料的施工性(即涂抹性)应合适。若过于要求涂抹性,溶剂量增加,则溶剂气体的挥发量也会增大。(3) 涂料在生产中需要解决:①产品的溶剂量不能过小,否则涂料太稠,出料困难,使生产速度减慢。②出料时,不同温度下涂料的体积变化较大,因此必须有一套控制产品出料温度的监控体系,以保证产品的质量。
2.1 孔隙率对SBS涂料起泡情况的影响
2.1.1 不同配比的水泥砂浆块的孔隙率
从表1看出,水泥砂浆块的孔隙率随着砂量的增加而增加;水泥量越多,基面越密实,孔隙率越小。

2.1.2 涂膜起泡试验
试验装置见示意图1。试验操作步骤如下:
(1) 水池里装有恒温80℃的热水。
(2) 将涂有SBS涂料的试样放入水池中。
(3) 观察起泡情况并记录(如表2)。
不同配比的水泥砂浆块其起泡的情况见示意图2 和表2。可以看出,起泡的时间和大小与孔隙率几乎成正比的关系。孔隙率越大,起的泡又快又大。当水泥和砂的质量比为1∶2.5 时,试样的孔隙率小,其起泡既小又少。由此证明,新、老混凝土孔隙中的气体是起泡的重要原因之一,混凝土基面越密实,越不容易起泡。


2.2 拟采用的技术路线
根据以上原理,采用以下几种技术路线制备不起泡的SBS单组分橡胶防水涂料。
(1)在涂面涂之前,先刷一层底涂。对底涂的要求是:①涂层要越密实越好,目的是把混凝土孔隙中的气体封住,使之跑不出来,即使受热膨胀也顶不破底涂。这样做就减少了很多的气泡。②底涂要干得快。底涂干得慢会影响施工进度。③底涂的粘结能力强。底涂既能与混凝土面粘得好,又能与面涂粘得好。
(2)制成的面涂涂料从微观的角度看应呈海岛狀的相分离结构,其中SBS为分散相,沥青为连续相。
(3)采用添加高沸点的物质、控制成膜速度和挥发速度的方法,达到成膜速度小于挥发速度的目的。使气体在成膜之前尽快地逸出,减少了气体的滞留,也就减少了起泡的几率。
(4)加入脱气剂。这些脱气剂与涂料是不相容的,一般分布在高聚物之内。这些不相容的物质互相排斥力很大,造成连续相和分散相之间产生空隙,气体就从空隙间逸出了。
(5)加入较多的无机物。增加气体逸出的通道,也就加快了气体挥发的速度,缩短了气体滞留的时间。
 
3 涂料配方的组成
3.1 底涂的制备
底涂由塑料油膏、助溶剂和一系列助剂组成。其制备工艺如下:

底涂的用量一般为1.0~1.4 kg/m2。具体用量视基面平整情况而定。
3.2 面涂的制备
面涂的配方见表3。面涂的用量为1.5 kg/m2。

其中:SBS选择: 星形,S/B质量比为48/52、相对分子质量Mn=1.8×103。
溶剂可选择: 二甲苯、石油醚、环烷油、芳烃油、汽油、柴油等。
沥青可选择: 100 # 或70 # 石油沥青[2]、伊朗沥青等,其中蜡含量<2%。
增塑剂可选择:DOP、DBP、环氧大豆油、氯化石蜡等。
触变剂可选择:醚、酯、各种纤维素醚等高效触变剂。
脱气剂可选择:Perenol-E1、Perenol-F40、Dehydran1-208、Perenol-E8、Perenol S-43等。
分散剂可选择:丙二醇、硫代硫酸钠、TEXAPHOR-3250、TEXAPHOR-963、
TEXAPHOR-3287、TEXAPHOR-3241、DISPONILO-5等。
增强剂可选择:滑石粉[3]、钠长石粉、高岭土、硅灰粉、超细粉煤灰、尘粉等。
防老剂可选择:防老剂SP、防老剂K-7、抗老剂246等。
 
4 涂料的性能
根据上述配方配制的防水涂料的性能见表4。可以看出,该涂料的性能优良,完全符合国家标准的要求。
5 施工方法
(1) 基面要求压光平整、干净、坚实、干燥,基面含水率须≤8%。
(2) 必须使用专用底涂。待底涂干透后(涂刮2 遍,约24 小时)才能涂刷面涂。底涂用量约1.0~1.4 kg/m2。
(3) 分两次进行整体平面防水层的涂刮施工,厚度达2 mm。必须在上一层涂膜干透后,才能涂刮下一层。
(4) 在防水涂层实干后(约三天),尽快铺上一层隔离层(隔离层一般采用沥青纸或无纺布)。
(5) 完成防水层及隔离层后,尽快覆盖40 mm厚的混凝土保护层或做保温层。
施工实例:2004年7 月14日~8 月4 日在实验场地的屋面上,用不起泡的SBS单组分橡胶防水涂料做了约29.14 m2的屋面防水(见表5)。当时效果很好。现已经过两年多的风吹日晒、春夏秋冬、热胀冷缩,表面仍很平整,没有起泡,没有出现裂纹,更没有出现漏水现象,效果令人满意。

6 结论
改进后的SBS单组分橡胶防水涂料在日晒下不起泡,具有优良的力学性能,工艺简便、容易施工,是值得推广的一种防水材料。
 









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