聚合物水泥防水涂料吸水性对力学性能的影响研究
王会元，黄 凯，张鑫宇，赵建成
(北京东方雨虹防水技术股份有限公司，北京 101309)
0 前 言
聚合物水泥防水涂料是以聚合物乳液和水泥为主要原料，加入填料及其他助剂配制而成，经水分挥发和水泥水化反应固化成膜的双组分水性防水涂料，简称JS防水涂料。JS防水涂料兼顾了水泥的力学强度和聚合物的柔韧性，固化后呈现出高弹性的涂膜，并通过隔离方式起到防水效果。但是在实际使用过程中，JS防水涂料中有些成分具备水溶性和吸水性，长期的浸水会导致涂膜溶胀、变软、粗化等缺陷，从而导致防水物料性能的下降。所以涂膜的吸水率是研究JS防水涂料的一项重要指标，对于涂料的防水性有直接关系。
本文从涂膜吸水率的角度对聚合物水泥防水涂料的性能影响进行分析和探讨。
1 实验部分
1.1 原材料
分别采用3种乳液进行对比，乳液类型见表1。
1.2 实验设备
电子万能实验机，CMT6104，美特斯工业系统(中国)有限公司；电子天平，MS6002S，梅特勒-托利多股份有限公司。
1.2.1 吸水率测试
将待测试样先称量m1，然后将称量好的试件完全浸入到注入三级水的试管中，试件悬挂在试管内，相互之间间隔6 mm左右。在一定时间后取出用滤纸快速吸干可见水渍，称量质量m2。吸水率的计算公式如式(1)。
W——吸水率，%；
m1——浸水前试样质量，g；
m2——浸水后试样质量，g。
1.2.2 力学性能测试
将涂料用涂布器分3遍涂覆在聚四氟乙烯板上，两道间隔时间为(20±4) h，终厚度达到(1.5±0.2) mm；然后放置在温度(23±2) ℃、相对湿度(50%±10%)的标准环境中养护96 h后脱模；脱模后放置在(40±2) ℃高温箱中处理48 h，取出后在干燥器中冷却至室温。待完成养护后，直接进行浸水试验。从水中取出擦干后即用GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》中第7项A法和第9项的方法进行性能检测。
2 结果与讨论
2.1 吸水性对涂料力学性能的影响
2.1.1 吸水性对拉伸性能的影响
将不同种类的JS防水涂膜进行浸水处理，浸水一定时间后取出擦干后进行拉伸强度测试。从图1中可以看出随着浸水时间的延长，涂膜的拉伸强度在24 h内呈现快速下降趋势，24 h后趋于稳定，吸水性对于性能的影响也达到大值。进入到涂膜中的水对涂膜起到了增塑剂的作用，因为构成涂膜的高分子乳液在制备过程中会用到大量的乳化剂、引发剂等，有些物质可以溶于水，导致固体化的涂膜发生“二次乳化”的现象，导致涂膜拉伸强度的下降。但是涂膜本身不会全部溶解，所以在一定时间后强度下降趋于稳定。
2.1.2 吸水性对黏结强度的影响
通过对不同乳液类型的防水涂料浸水一定时间后测试黏结强度，如图2所示。从图2中可以看出，粘结强度的变化在不同时间出现非规律性，但总体呈下降趋势，128 h后强度保持率基本在60%以上。虽然浸水时间对黏结强度有影响，但仍保持较好水平，能够满足使用要求。对黏结强度起作用的主要是水泥和乳液两种物质：由于水泥不能一次性水化完全，所以涂膜浸水后会导致水泥再次水化，从而黏结强度提高；乳液由于出现“二次乳化”现象会使得涂膜黏结强度下降，所以在不同时间的黏结强度会出现不规律的变化。
2.2 吸水性的影响因素
用吸水率表征涂膜吸水性的大小，可以将涂料吸水的特性数据化。下面从各方面研究涂膜吸水率的影响因素。
2.2.1 乳液类型对吸水率的影响
将3种乳液制备的膜以及3种JS涂膜在水中浸泡72h后，测试其吸水率如图3。
从图3中可知，不同的乳液类型的吸水率相差很大，但是终制备的防水涂料的吸水率相差不明显，说明乳液类型与JS防水涂料的吸水率没有线性关系，涂料中的其他成分可以改善涂膜吸水率。VAE乳液在制备过程中通常采用聚乙烯醇作为保护胶体，由于聚乙烯醇具有水溶性，所以VAE乳液的吸水率相比苯丙乳液、丁苯乳液要高。但是制成JS防水涂料后，由于粉料的加入，乳液的添加比下降，随之吸水率降低；再如配方中添加其他憎水成分，可以调整JS涂料的吸水率。所以乳液的吸水性大小并不代表防水涂料防水性的优劣。
2.2.2 不同浸水时间对吸水率的影响
图4是将3种JS防水涂料，在水中分别浸泡不同时间后测试的吸水率。可以看出，吸水率随时间延长是明显增长的，大概在浸水72 h后趋于稳定值。虽然水性防水涂料通过成膜阻隔水起到防水的效果，但是涂料中诸多水溶性成分也无法避免涂膜不吸水。鉴于水性防水涂料的特殊性，水性材料建议不用于长期浸水的环境；在施工后的防水检验中要闭水在72 h以上检测其防水效果。
3 结 语
聚合物水泥防水涂料的吸水率与浸水时间有直接正相关关系，随着浸水时间的增加，涂膜的拉伸强度、黏结强度都有不同程度的下降，结果表明在72 h后涂膜的吸水量达到饱和。吸水率更接近与防水材料的日常应用环境，对于涂料的实际有效期具有参考价值。吸水率对涂膜的性能影响可以提供依据。原材料种类对吸水率的影响因素对于聚合物水泥防水涂料的配方设计提供考察因素。
