SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的研制

丁瀚文 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001）

SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的研制

丁瀚文 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001）

與普通聚合物乳液防水涂料相比，SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的耐水性和與水泥基基層的粘結(jié)性得到顯著改善，并具有自動(dòng)修復(fù)涂膜微細(xì)裂紋的功能。該涂料的研制要點(diǎn)在于將自交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液和普通乳液復(fù)合并混拼硅溶膠。研究結(jié)果表明：自交聯(lián)乳液能夠提高涂膜的抗拉強(qiáng)度和耐水性，硅溶膠能夠顯著提高涂膜的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。

自修復(fù)防水涂料；自交聯(lián)乳液；硅溶膠；粘結(jié)強(qiáng)度；耐水性

0 引言

建筑防水涂料是以防水為主要目的的功能性涂料，主要用于建筑物某些可能受到水侵蝕的結(jié)構(gòu)部位或結(jié)構(gòu)件，例如屋面、地下室、廁所、淋浴間、水塔、水池、儲(chǔ)水罐等的防水、防潮和防滲等。

聚合物乳液防水涂料一般是指以丙烯酸酯均聚物或共聚物乳液，或以VAE（醋酸乙烯-乙烯）共聚物乳液等為基料制成的厚質(zhì)防水涂料，其耐老化性優(yōu)良，可直接用于屋面等暴露于自然環(huán)境的場合。聚合物乳液防水涂料還適用于外墻面防水，或治理外墻面的滲漏。特別是在JGJ/T 235—2011《建筑外墻防水工程技術(shù)規(guī)程》頒布實(shí)施后，外墻滲漏現(xiàn)象的危害性受到重視，這使聚合物乳液防水涂料有了更好的應(yīng)用前景。

聚合物乳液防水涂料的不足之處在于耐水性不良，不能應(yīng)用于長期處于水侵蝕的環(huán)境之中，只能作為輔助防水材料或應(yīng)用于低等級(jí)防水要求的防水工程中。例如，國外多將其用作建筑屋面的防水保護(hù)層、剛性防水層的輔助防水層，或?qū)⑵渫扛灿诜浪聿谋砻?，起到封閉卷材表面接縫和賦予表面色彩的作用；保護(hù)防水卷材免受陽光的紫外線照射，起到延長卷材壽命等作用。

SLT聚合物自修復(fù)防水涂料屬于聚合物乳液防水涂料，是由彈性聚丙烯酸酯乳液和改性乳液（自交聯(lián)乳液）、硅溶膠、納米滲透改性材料和各種助劑組成的，其主要特征在于涂膜彈性好、延伸率高、與基層的粘結(jié)性強(qiáng)、具有較好的耐老化性等，且涂膜受輕微損傷后，能夠?qū)崿F(xiàn)自修復(fù)功能。該涂料研制成功兩年多來，由安徽天錦云漆業(yè)有限公司以“滲立?！钡纳唐访Q生產(chǎn)與應(yīng)用，已在大量的屋面防水工程中取得良好的應(yīng)用效果。

1 SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的研制要點(diǎn)

普通聚合物乳液防水涂料本身存在的耐水性不良和與基層粘結(jié)性差的問題，直接導(dǎo)致涂膜易開裂、起鼓和脫落，使其應(yīng)用受到極大限制。SLT聚合物自修復(fù)防水涂料通過將自交聯(lián)聚丙烯酸酯乳液和普通乳液復(fù)合，并混拼硅溶膠，克服了普通聚合物乳液防水涂料耐水性和粘結(jié)性不良的缺陷，并且其涂膜具有較高的彈性和強(qiáng)度，能夠修復(fù)微米級(jí)寬度的微細(xì)裂紋。

1.1 自交聯(lián)乳液和普通乳液復(fù)合

自交聯(lián)乳液是在乳液聚合過程中引入少量交聯(lián)性單體（如N-羥甲基丙烯酰胺），并且在助交聯(lián)劑（如丙烯酸β-羥乙酯）存在下，使線性丙烯酸酯高分子鏈輕度交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種輕度交聯(lián)既使高分子鏈的運(yùn)動(dòng)受到適當(dāng)?shù)南拗疲直３至烁叨鹊撵`活性，改善了涂膜的耐水性、抗老化性等。將自交聯(lián)乳液和普通乳液以一定的比例復(fù)合，能夠明顯改善乳液的耐水性和粘結(jié)性。

1.2 采用硅溶膠與復(fù)合乳液混拼

硅溶膠是一種粒徑處于納米級(jí)別的微細(xì)二氧化硅顆粒，粒徑一般在5～40 nm。處于這種粒度范圍的硅溶膠活性極大，粘結(jié)性和成膜性非常好，尤其可貴的性能是硅溶膠與多孔性的水泥基無機(jī)底材具有良好的粘結(jié)性，采用硅溶膠與復(fù)合乳液混拼制備防水涂料，可提高涂料與水泥基基層的粘結(jié)性。這是因?yàn)轭w粒細(xì)微的硅溶膠可以滲入多孔性的無機(jī)硅酸鹽基層中，并能與基層中的水泥水化物質(zhì)Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的無機(jī)硅酸鹽凝膠而沉積于孔隙中：

SiO2·2H2O+Ca（OH）2→ CaO·SiO2·H2O+2H2O

CaO·SiO2·H2O屬于C—S—H類凝膠，具有膠凝性?？梢姡枞苣z與復(fù)合乳液混拼的防水涂料能與水泥基基層產(chǎn)生牢固的共價(jià)鍵結(jié)合，鍵能高，粘結(jié)強(qiáng)度高。

另一方面，反應(yīng)產(chǎn)物CaSiO3是性能優(yōu)異的無機(jī)膠凝物質(zhì)，能賦予防水涂料非常好的粘結(jié)性、耐水性、耐久性和耐腐蝕性。

1.3 優(yōu)選顏填料，進(jìn)行科學(xué)的配方設(shè)計(jì)

聚合物乳液防水涂料的組分中除了成膜物質(zhì)外，還需要采用大量的顏填料。一般情況下，按照普通建筑涂料的要求選擇這些材料的細(xì)度，在相同PVC（顏料體積濃度）值下，選用粒徑較粗的顏填料，能降低成膜物質(zhì)的用量，進(jìn)而降低涂料成本。

SLT防水涂料選用超細(xì)填料，這類填料粒徑細(xì)微，能夠滲入多孔性水泥基無機(jī)底材中，以增強(qiáng)涂膜與基層的粘結(jié)強(qiáng)度。

一般聚合物乳液防水涂料配方的PVC值應(yīng)盡量低于CPVC（臨界顏料體積濃度）值并與之接近，以使涂料在保持良好性能前提下具有適宜的成本，但SLT防水涂料是以滿足涂膜的粘結(jié)性、耐久性等來控制涂料配方的PVC值。

2 SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的技術(shù)要求

在SLT聚合物自修復(fù)防水涂料投入市場前，安徽天錦云漆業(yè)有限公司制訂了該涂料的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/ATJY 005—2014《“滲立?！狈浪苛希ň酆衔镒孕迯?fù)防水涂料）》，并經(jīng)馬鞍山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局備案。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的技術(shù)要求如表1所示。兩年來，該產(chǎn)品經(jīng)多次抽檢，其性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1 SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的技術(shù)要求Table 1 The technical requirements of SLT polymer self-repairing waterproof coatings

3 結(jié)果與討論

3.1 不同乳液配比對(duì)涂膜性能的影響

將用于制備SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的普通聚合物乳液和自交聯(lián)乳液按不同比例復(fù)配，所得涂膜的延伸率、抗透水性、抗拉強(qiáng)度，與水泥砂漿板間的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度見表2。

由表2可見：隨著自交聯(lián)乳液用量的增大，涂膜的延伸率下降，而抗透水性提高；涂膜的抗拉強(qiáng)度和耐水性均提高；對(duì)耐水拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響不大，涂膜的耐水拉伸粘結(jié)強(qiáng)度保持率基本上在65%左右。

表2 不同乳液配比對(duì)SLT聚合物自修復(fù)防水涂膜性能的影響Table 2 The influences of different emulsion ratio on the performance of SLT polymer self-repairing waterproof film

3.2 硅溶膠對(duì)涂料粘結(jié)性的影響

將硅溶膠和聚合物乳液復(fù)配用于制備防水涂料的研究至今仍是空白。實(shí)際上，從硅溶膠的粘結(jié)性、耐水性和成膜性等特征方面來說，硅溶膠更適合于與聚合物乳液復(fù)配制備防水涂料。這是因?yàn)楣枞苣z不僅能夠與聚合物乳液混拼成膜，而且具有一旦成膜后，就不會(huì)再溶解于水的特性。

硅溶膠對(duì)SLT聚合物自修復(fù)防水涂膜抗拉強(qiáng)度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響見表3，其中兩種聚合物乳液的復(fù)配比例為50∶50（質(zhì)量比）。

表3 硅溶膠用量對(duì)SLT聚合物自修復(fù)防水涂膜抗拉強(qiáng)度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響Table 3 The influence of silica sol amount on the tensile strength and tensile bond strength of SLT polymer self-repairing waterproof film

由表3可見：隨著硅溶膠用量的增加，涂膜的抗拉強(qiáng)度及耐水抗拉強(qiáng)度均有所提高；硅溶膠用量的增加能明顯提高涂膜的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。未添加硅溶膠時(shí)，涂膜的原拉伸粘結(jié)強(qiáng)度僅為1.38 MPa，耐水拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為0.90 MPa；當(dāng)硅溶膠的用量從6.0%提高到10.0%時(shí)，涂膜的原拉伸粘結(jié)強(qiáng)度由1.50 MPa提高到1.66 MPa，耐水拉伸粘結(jié)強(qiáng)度由1.05 MPa提高到1.33 MPa。

研究還發(fā)現(xiàn)：硅溶膠的用量不宜過大，當(dāng)硅溶膠的用量超過10%時(shí)，容易造成涂料的貯存穩(wěn)定性下降。故硅溶膠的用量以10%為宜。

3.3 顏填料的選用

SLT聚合物自修復(fù)防水涂料采用細(xì)度處于納米級(jí)的炭黑顏料（目前SLT防水涂料只有黑色和灰色產(chǎn)品）。

4 結(jié)語

（1） SLT聚合物自修復(fù)防水涂料的研制要點(diǎn)是將自交聯(lián)乳液和普通乳液復(fù)配，并與硅溶膠混拼，優(yōu)選顏填料，進(jìn)行科學(xué)的配方設(shè)計(jì)；

（2） 隨著自交聯(lián)乳液配比的增大，涂膜的抗拉強(qiáng)度和耐水性均提高，但對(duì)耐水拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響不大；

（3） 硅溶膠能夠顯著提高SLT聚合物自修復(fù)防水涂膜的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，隨著其用量的增大，原拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和耐水拉伸粘結(jié)強(qiáng)度均明顯提高，硅溶膠的用量以10%為宜。

Development of SLT Polymer Self-repairing Waterproof Coatings

Ding Hanwen （Anhui Institute of Building Research & Design，Hefei Anhui，230001，China）

Compared with the common polymer emulsion waterproof coatings，the water resistance of SLT polymer self-repairing waterproof coatings and its bonding property with the cement base were significantly improved，and it had the ability to auto-repair the fine cracks of paint films. The development key points of the coatings were compounding the self-crosslinking polyacrylate emulsion with the common emulsion，and then blending with silica sol. The research results showed that self-crosslinking emulsion could improve the tensile strength and water resistance of the film，and the silica sol could significantly improve the tensile bond strength of the film.

self-repairing waterproof coatings；self-crosslinking emulsion；silica sol；bond strength；water resistance

TQ 630.7

A

1009-1696（2016）05-0025-04

2016-05-06

丁瀚文（1984—），女，大學(xué)本科，工程師，檢測主管，主要從事建筑保溫材料的檢測工作。