0 引言

聚合物水泥防水涂料（又叫JS 防水涂料），由液料和粉料组成。液料由聚合物乳液及助剂组成；粉料由水泥、填料及外加剂组成。将液料和粉料以一定比例混合搅拌均匀，经无机粉料的水化反应及有机乳液的交联固化，复合成坚韧高强、刚柔并济、低温柔性好的防水涂膜。该防水涂料既具有水泥类胶凝材料强度高、易与潮湿基面粘结，又兼有聚合物涂膜弹性大、适应基层变形能力强、防水性能好等优点，是一种耐候、耐久性能优异、施工简便、无毒无污染的环保型复合涂料。该涂料可以在干燥或潮湿基面上施工，且与水泥砂浆及各种粘结材料结合牢固，适应环境变化能力强，可广泛应用于各种新旧建筑物作防水施工。

目前，市场上大部分JS 防水涂料的性能虽然能满足JC/T 894—2001《聚合物水泥防水涂料》标准要求，但是存在着不同程度的耐水性差、吸水率高、涂膜浸水后发胀变软、强度降低等缺陷，尤其是在厕浴间、地下室及蓄水池施工的JS 防水层，因长时间与水接触或浸泡，涂膜的粘结强度、抗拉强度、抗渗水性、低温柔性等指标均会下降，终导致防水工程的失效。多年来，笔者经过大量试验工作和对防水工程应用实践的研究，研制出一种综合性能优秀的JS 防水涂料。
 

1 技术路线及其原理

1.1 聚合物乳液的选择及其改性原理

聚合物的种类、性能及用量对防水涂膜性能起决定作用。目前，国内大多数厂家生产JS 防水涂料使用的聚合物乳液为丙烯酸酯乳液和VAE707 乳液。丙烯酸酯乳液中存在—COOH基团，通过交联改性可使原有线性结构在成膜过程中形成立体网状结构，增强其分子键能，形成大分子结构，既降低分子降解的可能性，又降低水分子侵入高分子链间引发涂膜溶胀的程度，增强其耐水性和弹性。VAE 乳液为线性高分子材料，分子中不含活性官能团，交联困难，耐水性差，涂膜延伸率偏低，但是它的极性强，对基料粘结性能好，涂膜抗拉强度高。因此，选用交联型丙烯酸弹性乳液为主体基料，配合一定比例的改性乳液，使涂膜性能达到优势互补。通过试验对比，选用m（交联型丙烯酸酯乳液）∶m（VAE707 乳液）=8∶2 的混合乳液效果较好。试验中还发现，上述混合乳液或以其为基料制备的涂料，在放置一段时间后均出现了分层现象，尽管分层现象涉及诸多因素，但2 种乳液在一定程度上缺乏亲和性、相容性是因素之一。为改进混合乳液的贮存稳定性和交联能力，本实验采用配位型钛酸酯偶联剂NDZ- 401 和环氧基硅烷偶联剂KH- 560复合对混合乳液进行改性处理，取得了理想效果。钛酸酯偶联剂除具有化学键合偶联作用外，还兼具分散剂、润湿剂、粘结促进剂、固化催化剂、交联剂、防锈剂、阻燃剂等多种功能[1]。钛酸酯偶联剂中的烷氧基可以与无机填料粒子表面形成化学结合，在无机和有机物界面之间形成活性有机分子层；钛酸酯偶联剂中的有机分子链还可以与高分子基体之间的基团发生化学反应或者物理缠绕，起到一种桥梁作用。同样，环氧基硅烷偶联剂的分子中也同时存在能与无机材料和有机材料结合的2 种反应性基团，分子中的环氧基团与乳液中的羟基进行反应，使2 种不同性能的材料界面形成“分子桥”，从而提高乳液的相容性和贮存稳定性，同时也提高了JS 防水涂膜的抗拉强度、耐水性等综合性能。

1.2 助剂的选择及液料组分的配制

1.2.1 助剂的选择

为了降低改性混合乳液的Tg、提高涂膜的柔韧性，JS 防水涂料中需要加入适量的增塑剂。经试验比较，选用氯化石蜡效果较好，因为氯化石蜡不仅可起到增塑作用，同时还可以起到阻燃和憎水作用，添加量以2%~4%为宜。为了降低改性混合乳液的MFT，使其能在较宽的温度范围内成膜，促使乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，软化聚合物粒子，使它们更好地融合在一起，需要加入适量的成膜助剂。试验结果表明，松节油比酯醇类成膜助剂更适用于本体系，添加量以3%~5%为宜。为了避免水泥等矿物粉料粒子聚结，提高涂料体系的分散稳定性，降低涂料的黏度，需要加入适量的分散剂，以聚羧酸盐类分散剂为好，添加量为0.4%左右。为了消除防水涂料中的气泡，防止因气泡的存在导致涂膜内产生大量气孔、降低涂膜的抗拉强度和延伸率，消泡剂必不可少。与一般装饰性涂料不同的是，弹性防水涂料因固含量高、体系的黏度大、泡沫的稳定性强，用一般消泡剂和常规用量很难消除体系内的气泡，需要选择具有特殊结构的高效消泡剂并加大用量才能奏效，如高分子级消泡剂A36、D- 334、SC- 138 等，添加量应在0.5%以上。
1.2.2 液料组分的配制

液料由乳液和助剂组成，其配制方法与普通JS 防水涂料的配制工艺相同。需要特别提及的是偶联剂在液料中的2 种加入方法，即预乳化法和直接加入法。预乳化法是在一定的水量中加入阴离子和非离子表面活性剂搅拌成乳化液，在高速搅拌下将不同品种偶联剂分别滴加进乳化液中，分散均匀后再加入液料中，此方法效果好，但工艺复杂；直接加入法是在液料中加入分散剂和表面活性剂的前提下，搅拌中分别滴加不同品种偶联剂，分散20~30 min。应该注意的是，采用复合偶联剂时，好不要将2 种不同品种的偶联剂预先混合，以防发生反应而失效。

1.3 粉料的选择及配合机理

JS 防水涂料中的粉料组分由水泥、粉煤灰、硅灰、石英粉、碳酸钙和外加剂组成。水泥是构成防水涂料中无机胶凝材料的主要成分，对提高防水涂料涂膜的耐水性、耐候性、抗拉强度和粘结强度具有至关重要的作用。在JS 防水涂料中，白水泥比普通硅酸盐水泥在涂膜的耐水性方面贡献率更大，因为白水泥一般为高铝水泥，而普通硅酸盐水泥为低价金属盐，当水泥水化后，高价金属铝盐同聚合物中的活性基团产生的交联作用要大于低价金属盐。因此，白水泥或硫铝酸盐水泥更适合用于高耐水性的JS 防水涂料中。磨细复合高钙粉煤灰，细度300 目，主要化学成份为SiO2和Al2O3，含少量CaO 和Fe2O3，其矿物组分为石英、莫来石、尖晶石及玻璃相，在JS 防水涂料中可替代20%的水泥。由于粉煤灰颗粒表面具有憎水性和玻璃相的滚珠效应以及低廉的价格，可在一定程度上减少JS 防水涂料的用水量、增进流动性、提高可施工性、降低生产成本。硅灰，又叫活性二氧化硅微粉，主要成分为无定型SiO2，细度约7000 目。在JS 防水涂料中添加适量硅灰，其水化产物效应相当于普通水泥的5 倍，细粒子硅灰还有极佳的渗透力，可有效地填充和堵塞涂膜及基材的毛细孔，提高涂膜的致密度和抗水渗透性。石英粉和碳酸钙粉做为填料使用，一方面是为了降低成本，另一方面是为了提高涂膜的硬度和耐候性，同时也可以减少涂料的用水量。经实验优化，粉料组分的组成如下：白水泥35%~40%，粉煤灰10%，硅灰3%~5%，石英粉20%~30%，碳酸钙20%~30%，减水剂、缓凝剂适量。