聚合物-水泥基复合防水涂料耐久性探讨

0 前言
聚合物- 水泥基( JS) 复合防水涂料是近年开发的一种新型高分子防水材料。该材料是由聚合物乳液和无机填料(含有水泥成分) 复合而成的双组分水乳型防水涂料,它利用聚合物的柔性改善了水泥干缩变形的缺陷, 比其它高分子柔性防水材料具有更强的粘结力及方便的施工性能。因而JS 复合防水涂料具有柔韧性好, 强度、延伸率大, 涂膜粘结力强, 可在无明水的潮湿基层上直接施工,无毒、无害、无污染, 施工简便等独特的性能。目前国内各厂家生产JS 复合防水涂料, 使用的聚合物品种有3种, 即丙烯酸酯乳液, VAE 和丙烯酸酯共混改性乳液, 纯VAE 乳液。由于采用的聚合物不同, JS 复合防水涂料在性能上也有差异, 特别是其耐久性、耐水性有较大差别。为了得到用不同聚合物制成的JS 复合防水涂料的性能特点, 我们在相同条件下对不同聚合物制成的JS复合防水涂料进行了耐久性对比测试, 得到了定量的性能指标对比和结论。
 
1 试验方案
对性能优异的高分子防水涂料的要求, 除具备优良的抗拉延伸性能、粘接强度及低温柔性, 还应有较好的耐水性和耐老化性能。因此本课题采用不同品种聚合物制成JS复合防水涂料: JS- I采用BASF- S400 丙烯酸乳液,JS-II 采用以VAE 为主、丙烯酸改性的共混乳液, JS-III采用VAE 乳液。在同等实验条件下(即采用统一的聚灰比、助剂品种及用量、粉料配比等) , 对JS- I 、JS-、JS- III复合防水涂料进行耐久性对比试验。
1. 1 测试方案
( 1) 热老化对比试验: 80 ºC 热老化时间分别为0~ 7d、10 d、15 d、20 d, 测试JS- I、JS- 、JS- III性能指标;
(2) 浸水对比试验: 常温浸水时间分别为0~ 7 d、10 d、15 d、20 d, 测试JS- I、JS- 、JS- III性能指标。
1. 2 测试设备
拉力试验机, 鼓风式烘箱, 低温恒温箱。
1. 3 测试方法
( 1) 抗拉强度、断裂延伸率: 按JC/ T500- 92( 96)附录A4进行;
( 2) 粘接强度: 按JC/ T408 – 91( 96) 中第6. 8 条进行;
( 3) 低温柔性: 按GB/ T16777- 1997中第10. 2.2 款进行。
1. 4 试验过程
( 1) 分别涂刷制成1. 5 mm 厚涂膜, 制成水泥砂浆" 8" 字模;
( 2) 在标准状态下养护1周;
( 3) 分别依次进行浸水或80 ºC 热老化处理;
( 4) 按以上测试方法在同一条件下进行测试, 并处理测试数据。
 
2 性能测试数据
热老化后和浸水后低温柔性、抗拉强度、延伸率和粘接强度的性能测试值分别见图1~ 8。



3 试验结果

从以上试验结果可以看出, 丙烯酸酯类JS 复合防水涂料耐高温老化及耐水的性能变化较稳定, VAE 类复合防水涂料变化较大。以上3 种涂料在浸水及热老化后各项性能变化规律如下:
( 1)低温柔性
JS- I在热老化及浸水后低温柔性始终保持- 20 ºC ;JS- 热老化后低温柔性从- 15 ºC 降到0 ºC , 浸水后下降幅度较小, 降为- 10 ºC ; JS- III热老化及浸水后低温柔性从- 10 ºC 降至0 ºC 。
( 2) 抗拉强度
JS- I、JS- 、JS- III浸水后抗拉强度都降低, 热老化后都提高, 但变化程度各自相异: JS- I变化率小于20 %, JS- 变化率在35 %~ 45 %之间, JS- III变化率在40%~ 50 %之间。
( 3) 延伸率
热老化后JS- I延伸率的保持率为78 %, JS- 延伸率的保持率为69 %, JS- III延伸率的保持率为55 %;浸水后JS- I延伸率有所上升, 保持率为112 %; JS-延伸率降低, 保持率为71 % ; JS- III延伸率的保持率为56 %。
(4) 粘接强度
热老化后JS- I、JS- 、JS- III粘接强度都有不同程度的提高; 浸水后JS- I粘接强度保持率为73 % ,JS- 保持率为67 %, JS- III保持率为50 %。

4 结果分析

丙烯酸酯改性水硬性水泥材料, 借助于丙烯酸酯网状交联结构, 改善了涂膜的耐久性。丙烯酸酯胶乳中存在着部分- COOH基团, 通过助剂( 带有2 个以上- OH官能团) 的改性, 使原有线形结构在成膜过程中形成立体网状结构, 增强了分子键能, 减少了大分子降解的可能性, 同时降低了水分子进入高分子链间造成涂膜溶胀的程度。而VAE 为乙酸乙烯酯与乙烯的共聚物乳液, 为线型高分子材料, 极性较强, 故粘结力强, 但从聚合物结构看, 不含活性官能团, 使其交联比较困难, 分子键能较低, 在受热或紫外线照射等外界能量作用下, 部分分子键易断裂, 造成分子裂解, 使涂膜性能受到影响, 即变脆、硬, 低温性能降低; 并且由于该乳液以聚乙烯醇为保护胶体, 所以耐水性不如丙烯酸酯。VAE乳液价格较丙烯酸酯乳液便宜, 故有些生产厂家借助于丙烯酸酯改性VAE 作为聚合物, 在一定程度上改善了涂膜的耐水性及耐热老化性能, 并提高了其粘接性能, 因而耐久性比单独使用VAE 为聚合物的涂料为好。

5 结论

建筑防水要求防水层具有一定的高、低温性能和柔韧性。JS 复合防水涂料本身具备以上几个方面的要求, 且粘结力强, 在无明水的潮湿基层可施工。而屋面防水除以上性能要求外, 特别要求防水材料具有较好的耐久性, 承受长期日照、雨淋、热晒, 即具备优良的耐紫外线、耐热老化及耐水性。
综合以上实验结果, VAE 类( JS- 、III型) JS 复合防水涂料耐热、耐水性较差, 而丙烯酸酯- 水泥基复合防水涂料( JS- I型) 材料性能较为稳定, 是一种优良的屋面防水材料。
 

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