0引言

建筑的防水處理是建筑工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它關(guān)系到建筑物的安全性能、使用壽命及住宅的舒適度等方方面面。國內(nèi)自20世紀(jì)80年代末就開始研究丙烯酸酯防水涂料，但前期未能引起足夠的重視，故其發(fā)展較為緩慢，如今工程防水造價(jià)仍不足工程總造價(jià)的1.0%，導(dǎo)致工程滲漏現(xiàn)象普遍存在。《2013年全國建筑滲漏狀況調(diào)查項(xiàng)目報(bào)告》中指出，我國的房屋屋面滲漏率為95.33%，地下建筑滲漏率達(dá)57.51%，住房內(nèi)部滲漏率為37.48%；滲漏維修費(fèi)用平均每戶約1525元，遭受其他經(jīng)濟(jì)損失評價(jià)每戶約1367元。根據(jù)2023年4月1日住建部發(fā)布的《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》，工程防水造價(jià)將有較大增幅，新建防水工程初期造價(jià)占比有望達(dá)到1.5%，防水總成本預(yù)計(jì)將下降25.5%～44.3%。

聚合物乳液型單組分防水涂料是以丙烯酸聚合物為成膜物質(zhì)，添加填料、助劑和顏料等制備而成。在涂覆后處于分散狀態(tài)下的聚合物乳膠粒子和填料顆粒逐漸靠攏，隨著水分的揮發(fā)，在毛細(xì)管力的作用下，聚合物粒子開始變形，分子鏈相互擴(kuò)散、滲透、纏繞，.終形成堅(jiān)韌且粘接力強(qiáng)的彈性防水涂膜，其具有環(huán)境友好，施工簡便，耐熱性、耐候性、低溫柔性好 以及對基層收縮、變形、開裂適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

研究乳液玻璃化溫度、丙烯酰胺AM/丙烯酸AA用量、有機(jī)硅交聯(lián)劑乳化劑種類對制備的防水涂料的性能影響，.終獲得了一種性能優(yōu)異的單組分防水涂料用苯丙乳液。

1試驗(yàn)部分

1.1原材料

苯乙烯（ST），分析純，中海殼牌石油化工有限公司；丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA），分析純，上海華誼（集團(tuán)）公司；丙烯酰胺（AM）、過硫酸銨（APS）、氨水，分析純，阿拉丁生化科技股份有限公司；DB45十二烷基二苯醚雙磺酸鈉鹽，美國派諾（PilotChemical）公司；Emulsogen LCN 118脂肪醇聚氧乙烯醚，克萊恩（Clariant）公司；DS-4AP十二烷基苯磺酸鈉，蘇威（Solvay）集團(tuán)；A-171乙烯基硅烷偶聯(lián)劑，邁圖高新材料集團(tuán)；TBHP叔丁基過氧化氫，天津博金精細(xì)化工有限公司；甲醛合次硫酸氫鈉（雕白塊），阿拉丁生化科技股份有限公司；NXZ消泡劑，BASF公司。

1.2儀器設(shè)備

蠕動泵，保定雷弗流體科技有限公司；激光粒度分析儀，Mastersizer 3000，馬爾文帕納科公司；DSC差熱掃描儀（DSC214），德國耐馳（Netzsch）公司；..試驗(yàn)機(jī)，英斯特朗（Instron）公司。

1.3苯丙乳液的制備

表1 為苯丙乳液的基礎(chǔ)配方

預(yù)乳化液的制備：將一定量的陰離子乳化劑（DB45或DS-4AP）、非離子乳化劑（Emulsogen LCN 118）與去離子水一起加入燒瓶中，攪拌至充分溶解，加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸及A-171乙烯基硅烷聯(lián)偶劑的混合單體，在快速攪拌下形成預(yù)乳化液，持續(xù)攪拌1h至混合均勻，制得預(yù)乳化液，備用。

苯丙乳液的制備：采用半連續(xù)滴加工藝，先在四口燒瓶中加入去離子水和陰離子乳化劑，加熱至反應(yīng)溫度87℃，加入部分預(yù)乳化液和引發(fā)劑，反應(yīng)10min；維持反應(yīng)釜溫度（87±1）℃，同時(shí)滴加剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑，180min后滴加結(jié)束；升溫至90℃后保溫60min；降溫，采用叔丁基過氧化氫和雕白塊消除殘留單體，用氨水中和體系pH為7～9，加入消泡劑，出料，制得苯丙乳液，備用。

1.4單組分防水涂料及漆膜的制備

單組分防水涂料的基礎(chǔ)配方如表2所示。

單組分丙烯酸防水涂料的制備：將制得的苯丙乳液加水稀釋，加入分散劑、消泡劑充分?jǐn)嚢杈鶆?，逐步加入碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化鈦，高速分散1h后，加入增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑和殺菌劑，攪拌15min，得到單組分防水涂料。

單組分防水涂料漆膜的制備：按照標(biāo)準(zhǔn)JC/T864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》將制備的單組分丙烯酸防水涂料在油紙上刷涂兩道，兩次刷涂間隔24h，干膜總厚度為1.2～1.5mm。然后將制備好的漆膜在標(biāo)準(zhǔn)條件下[溫度（23±2）℃，相對濕度40%～60%]養(yǎng)護(hù)96h。再將其放入（40±2）℃烘箱中干燥48h。干燥后取出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置4h后得到.終漆膜，用于進(jìn)一步的性能測試。

1.5性能表征與分析

1.5.1苯丙乳液性能測試

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20623-2006《建筑涂料用乳液》進(jìn)行苯丙乳液的固含量測試；采用激光粒度分析儀（Mastersizer 3000）進(jìn)行乳液的粒徑及其分布測試；采用DSC差熱掃描儀（Metzsch DSC 214）進(jìn)行乳液的玻璃化溫度測試。

1.5.2涂料性能測試

參照標(biāo)準(zhǔn)JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》進(jìn)行漆膜的低溫柔韌性測試；參照標(biāo)準(zhǔn)JC/T864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》進(jìn)行漆膜力學(xué)性能測試；參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》進(jìn)行漆膜拉伸應(yīng)力測試；參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T16777-2008《建筑防水涂料試驗(yàn)方法》進(jìn)行漆膜吸水率測試。

2結(jié)果與討論

常見單組分防水涂料用乳液的性能對比見表3。

由表3可見，聚氨酯乳液具有.優(yōu)的性能，但成本極高；丁苯乳液耐候性差，醋丙及VAE乳液耐水性差；純丙乳液成本較高。相比之下，苯丙乳液具有.優(yōu)的性價(jià)比，也是目前市面上針對標(biāo)準(zhǔn)JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》的單組分防水涂料的主流。本研究以苯丙乳液為對象，研究了玻璃化溫度、丙烯酰胺、丙烯酸、有機(jī)硅交聯(lián)單體A-171用量及乳化劑種類對單組分防水涂料性能的影響。其中乳液A以DB45十二烷基二苯醚雙磺酸鈉為主乳化劑，單體采用苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸、有機(jī)硅交聯(lián)劑A-171，固含量50%，平均粒徑160nm，玻璃化溫度為-16℃。其他乳液均在乳液A的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。乳液B：將Tg 玻璃化溫度提高2.5℃；乳液C:將丙烯酰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占單體總質(zhì)量）提高0.4%；乳液D1:將丙烯酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占單體總質(zhì)量）降低0.4%；乳液D2:將丙烯酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占單體總質(zhì)量）提高0.4%；乳液E:將有機(jī)硅交聯(lián)單體A-171的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占單體總質(zhì)量）提高0.1%；乳液F:將陰離子乳化劑DB 45替換為DS-4AP十二烷基苯磺酸鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變。

2.1乳液的玻璃化溫度對單組分防水涂料性能的影響

表4對比了乳液A和乳液B制備的涂膜的力學(xué)性能和低溫柔韌性。由表4可見，乳液玻璃化溫度為-16℃的樣品A可以通過-20℃的低溫柔性測試，理論玻璃化溫度提高2.5℃后的樣品B不再能通過-20℃低溫柔性。這是因?yàn)椴ＡЩ瘻囟润w現(xiàn)了分子鏈的柔性和分子間的作用力，提高玻璃化溫度，分子鏈的運(yùn)動能力減弱，低溫柔性變差。

2.2丙烯酰胺或單體丙烯酸的用量對單組分防水涂料性能的影響。

表5 對比了乳液A、乳液C、乳液D1和乳液D2對單組分防水涂料力學(xué)性能的影響。由表5可見，提高丙烯酰胺或丙烯酸的用量，涂膜的拉伸強(qiáng)度上升，斷裂伸長率則有較大幅度的下降。這是因?yàn)楸０泛捅┧峋鶎儆诟邩O性單體，易形成氫鍵并與無機(jī)填料解離出來的金屬離子形成配位交聯(lián)，從而提高漆膜拉升強(qiáng)度，降低斷裂伸長率。

2.3有機(jī)硅交聯(lián)單體A-171的用量對單組分防水涂料性能的影響。

表6 對比了乳液A和乳液E對單組分防水涂料力學(xué)性能。隨著有機(jī)硅交聯(lián)單體A-171用量的增加，漆膜拉伸強(qiáng)度下降，斷裂伸長率下降。這可能因?yàn)?span>A-171中的甲氧基水解形成硅羥基，貴羥基間與無機(jī)填料表面的羥基縮合成鍵，漆膜強(qiáng)度提高，斷裂伸長率下降。

2.4乳化劑的種類對單組分防水涂料吸水率的影響

對比樣品A（以DB45十二烷基二苯醚雙磺酸鈉為主乳化劑）和樣品F（以DS-4AP十二烷基苯磺酸鈉為主乳化劑）制備的涂膜，兩個樣品的7d吸水率分別為8.5%和23.5%，所以DS-4AP十二烷基苯磺酸鈉會導(dǎo)致漆膜吸水率大幅度提高。其原因可能是因?yàn)?span>DB45A結(jié)構(gòu)式中的二苯醚鏈段給該乳化劑帶來了一定的疏水特性，使涂膜具有較低的吸水率。

2.5單組分防水涂料（樣品）經(jīng)酸、堿處理后的漆膜性能對比。

將優(yōu)化后的苯丙乳液（樣品A）制成單組分防水涂料，并且將經(jīng)過酸、堿處理前后的漆膜進(jìn)行性能對比，結(jié)果見表7 。

由表7可見，由樣品A制得的單組分防水涂料能夠滿足JC/T 864-2008 Ⅱ型酸、堿處理的要求（酸、堿處理后強(qiáng)度保持率分別≥40%和60%，斷裂伸長率≥200%）。

3結(jié)語