我国防水涂料的研究进展

data-full-width-responsive="true"> 我国防水涂料的研究进展杜新胜 （ 中国石油兰州石化公司研究院，甘肃兰州 730060）蒙延佩 （ 中国石油兰州石化公司自动化研究院，甘肃兰州 730060）0 引言防水涂料是指经固化后能形成具有一定的延伸性、弹塑性、抗裂性、抗渗性及耐候性的防水薄膜，起到防水、防渗和保护作用的一种涂料。防水涂料多用于建筑物屋面、地下室、厨卫间、地下车库、蓄水池等部位，以防止雨水、地下水、工业和民用给排水，以及空气中的湿气、蒸汽等侵入建筑物内。目前常用的防水涂料主要有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、聚合物水泥基防水涂料、聚合物改性乳化沥青防水涂料等。以下主要综述聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水涂料的研究进展及应用研究。1 聚氨酯防水涂料聚氨酯防水涂料是一种反应固化型防水涂料，其涂膜具有抗拉强度高，弹性及延伸性好，黏结力强，防水层连续、柔韧且无接缝，体积收缩小，对基层裂缝伸缩性变形的适应性强，耐水性、耐磨性、耐腐蚀性、耐久性和耐低温柔韧性好等特点，可用于建筑物不同部位的防水堵漏。韩海军等以复配聚醚多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和氯化石蜡为原材料制备的预聚体作为A 组分，以胺类固化剂、增塑剂、防沉剂、颜填料、消泡剂、催化剂和润湿分散剂等为B 组分，制备了一种双组分防沉型高强度聚氨酯防水涂料，基础配方见表1。试验结果表明：在配方中其它组分不变的情况下，选用05 份防沉剂YH-10 和04 份润湿分散剂RB-1181 时，制得的防水涂料性能最佳。韩海军等以水、MDI 为原材料，制得一种环保型聚氨酯防水涂料。研究了亲水聚醚多元醇、亲水扩链剂、气体吸收剂和含水量对防水涂料性能的影响。试验结果表明：w（NCO）为45％，配方中其它组分不变，当w（亲水聚醚多元醇）为20%、w（亲水扩链剂）为04%、w（气体吸收剂）为4%，含水量为配方总质量的20％时，制得的聚氨酯防水涂料性能最佳。杜奎义等研制了立面专用双组分聚氨酯防水涂料，以聚醚多元醇为原材料制备A 组分，以氯化石蜡、芳烃油、增稠剂、紫外线吸收剂、环保溶剂为原料制备B 组分，探讨了二官能度聚醚与三官能度聚醚的配比、增稠剂、填料对涂料力学性能、触变性、下垂度的影响。试验结果表明：A 组分中二、三官能度聚醚的物质的量之比为2，B 组分中复配增稠剂用量为25％时，制得的立面专用双组分聚氨酯防水涂料综合性能最佳。韩海军等采用异氰酸酯、复配聚醚、改性剂、增塑剂、分散剂、填料、溶剂及其它助剂，制备了新型单组分聚氨酯防水涂料，研究了不同的改性剂及其用量对防水涂料物理性能、贮存性能和施工性能的影响。试验结果表明：在基础配方中添加4 份改性剂Hardener VP LS 2959 时，制得的防水涂料性能最佳（表2），其在建筑防水工程中的应用效果良好。韩海军等采用阻燃聚醚多元醇、普通聚醚多元醇、增塑剂、MDI、阻聚剂、增稠剂、消泡剂、催化剂、润湿分散剂等为原料，制得一种阻燃立面型单组分聚氨酯防水涂料。研究结果表明：当阻燃聚醚多元醇质量分为30 份、阻聚剂质量分为06 份、增稠剂质量分为15 份时，制得的防水涂料性能最佳。中国专利CN 105038564A公布了一种环保型单组分湿固化聚氨酯防水涂料的制备方法，主要步骤是：向反应釜中加入多官能度聚醚多元醇和聚二元醇的混合多元醇，经脱水后加入异氰酸酯，于50~80℃下反应1~4 h，降至室温，加入预先干燥过的增塑剂、消泡剂、抗氧化剂及紫外线吸收剂，混合均匀后，制得聚氨酯防水涂料。该聚氨酯防水涂料因引入了多官能度活性基团，固化后可形成致密的交联网络结构，具有优良的力学性能和防水性能。中国专利 CN 105038565A公布了一种双组分聚氨酯防水涂料及其制备方法，其中A 组分原材料包括：脂肪族异氰酸酯、阻燃型聚醚多元醇；B 组分原材料包括：扩链剂、催化剂。A 组分由阻燃型聚醚多元醇与脂肪族异氰酸酯形成了预聚体而具有阻燃性，这样在B 组分中不用阻燃剂也可使涂料达到相同的阻燃效果，避免或者减少了在B 组分中添加阻燃剂的析出现象，提高了涂料的阻燃性以及稳定性，涂料的成膜效果好，贮存时间长。中国专利CN 105001776A公布了一种自乳化型水固化环保型聚氨酯防水涂料，它是由A 组分和B 组分按一定比例混合均匀后，加水乳化而成。其中A 组分由50%~70% 混合聚醚多元醇、20%~30%二苯基甲烷二异氰酸酯和1%~30% 增塑剂组成；B组分由25%~55% 液体填料、40%~60% 无机粉料、1%~10% 化学助剂和01%~5% 亲水扩链剂组成（均为质量分数）。中国专利CN104910781A公布了一种水性聚氨酯防水涂料及其生产工艺，各组分质量分为：水性聚氨酯树脂25~35 份、乙二醇乙醚醋酸酯10~20份、聚二元醇1~10 份、二甘醇2~8 份、二羟基丙酸3~7 份、纳米二氧化硅4~9 份、磷酸三丁酯1~5 份、纳米填料5~15 份、流平剂2~6 份、消泡剂3~8 份、成膜助剂4~12 份、去离子水30~40 份。该水性聚氨酯防水涂料的耐老化性和防水效果好，涂层光泽度高。中国专利CN 104987822A公布了一种透气高弹聚氨酯防水涂料的配方，各组分质量分为：去离子水150~200 份、羟乙基纤维素1~5 份、杀菌剂1~5份、乙二醇10~25 份、成膜剂10~25 份、分散剂2~10份、润湿剂2~8 份、消泡剂2~10 份、引气剂1~5 份、钛白粉150~220 份、硅酸铝8~20 份、2 500 目重质碳酸钙100~200 份、聚氨酯（PU）乳液200~500 份、有机硅树脂50~150 份、流平剂0~10 份和增稠剂5~15份。该涂料能在不透水的情况下，使漆膜长期处于开放状态，提高了漆膜的拉伸强度。中国专利CN 104974655A公布了一种湿固化聚丙烯酸酯/ 聚氨酯复合防水涂料及其制备方法，各组分的质量分为：聚氨酯预聚体100 份、含异氰酸酯基的聚丙烯酸酯12~25 份、填料5~25 份、消泡剂01~05 份、流平剂01~04 份、紫外线吸收剂01~04份和抗氧剂01~05 份。该涂料既具有聚丙烯酸酯涂料耐候性好、抗粉化的优点，又具有聚氨酯涂料柔韧性好、附着力佳的优点。2 聚合物水泥基防水涂料聚合物水泥基防水涂料由多种聚合物乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，聚合物乳液的柔性与水泥的刚性结为一体，使其抗渗性和稳定性优异。该涂料的优点是施工方便、综合造价低、工期短且无毒环保。边林防等采用粉煤灰替代石英粉或重钙粉，考察了不同目数的3 种填料对涂膜拉伸强度和断裂伸长率的影响。试验结果表明：在3 种填料目数相同的情况下，以粉煤灰为填料的JS 防水涂膜具有最好的拉伸强度，但其断裂伸长率稍低于以重钙粉和石英粉为填料的防水涂膜。若要达到相同的断裂伸长率，可采用目数小于所用重钙粉或石英粉200 目左右的粉煤灰等量替代，所得涂膜具有更好的拉伸强度。王廷勋采用硅丙乳液作为聚合物水泥基防水涂料的基料，制得屋面用白色反射防水涂料，可使屋面兼具防腐、防水和节能功能。该涂料的拉伸强度2 MPa，断裂伸长率250％，黏结强度1 MPa，抗渗性08 MPa，防水效果优异。蹇守卫等研究了聚灰比、乳液种类对聚合物水泥基防水涂料拉伸性能的影响。一般聚灰比为06是聚合物水泥基防水涂料的刚- 柔分界点。当聚灰比06 时，涂膜呈刚性，其拉伸强度受水泥水化程度影响为主；当聚灰比06 时，涂膜呈柔性，其拉伸强度由聚合物颗粒黏附、堆积情况而定。试验结果表明：对丙烯酸酯类乳液型（纯丙乳液、苯丙乳液）防水涂料而言，聚灰比越大，涂膜的拉伸强度越大，当聚灰比06 时，涂膜的拉伸强度增长趋势缓慢；而当聚灰比06 时，涂膜的拉伸强度增长迅速；对聚醋酸乙烯- 乙烯共聚物（EVA）乳液而言，当聚灰比06 时，涂膜的拉伸强度随聚灰比增大而增大；而当聚灰比06 时，涂膜的拉伸强度随聚灰比增大而减小。李成吾等为提高聚合物水泥基防水涂料的抗开裂能力，通过改变水泥、石英砂、重质碳酸钙在聚合物乳液中的用量，研究了聚合物水泥基防水涂料的拉伸性能。试验结果表明：随着水泥、重质碳酸钙用量的增加，涂膜的拉伸强度提高，断裂伸长率下降；随着石英砂用量的增加，涂膜的拉伸强度降低，断裂伸长率增大。罗雷等探讨了不同的聚合物乳液及其用量、液粉比、水泥种类和用量以及不同级配的填料等因素对聚合物水泥基防水涂料拉伸性能的影响。试验结果表明：按照m（乳液）∶m（消泡剂） ∶m（杀菌剂） ∶m（水）=80∶05∶05∶20 的配比制备液料，m（水泥） ∶m（石英砂） ∶m（增稠剂）=100∶100∶02的配比制备粉料，按m（液）∶m（粉）=1∶2 制得聚合物水泥基防水涂料，其拉伸强度和断裂伸长率满足GB 234452009《聚合物水泥涂料》中Ⅱ型产品的要求。成功等为了改善醋丙防水乳液耐水性差的缺陷，采用预乳化种子乳液聚合和半连续滴加工艺，通过醋丙乳液与有机硅KH-570 共聚进行改性，研究了KH-570 用量、乳化剂复配比例及用量、引发剂用量对聚合过程和涂膜性能的影响，以及共聚物序列结构的变化。试验结果表明：在乳化剂配比为m（OP-10） ∶m（MS-60）=1∶1、乳化剂用量为20%、引发剂用量为05% 和有机硅用量为2% 时，聚合反应具有很好的稳定性，同时有机硅参与共聚，使得改性醋丙乳液的吸水率降至1784%。杨洪涛等采用不同的增稠方法将JS 防水涂料增稠至相同的黏度，并对JS 防水涂料的拉伸性能进行测试。试验结果表明：当丙烯酸酯乳液和醋酸乙烯- 乙烯（VAE）共聚物乳液两者按照1∶1 比例混合后，涂膜具有优异的拉伸性能；石英砂和重质碳酸钙混合比例为1∶4，羟丙基甲基纤维素含量为05%时，涂膜的拉伸性能最优。中国专利CN 104829175A公布了一种厚涂抗裂聚合物水泥基防水涂料及其制备方法，其粉料由特种水泥、活性填料、普通填料、水溶性纤维素、消泡剂组成；液料由聚合物乳液、分散剂、防腐剂、消泡剂、水组成；当m（液料）∶m（粉料）为10∶8~12 时，该涂料具有高延伸性和防水性。中国专利CN 104710894A公布了一种聚合物基防水涂料的制备方法。采用特定的单体原材料和配比，通过高温聚合制得了具有良好柔韧性、黏度和稳定性的聚合物乳液，用该聚合物乳液制备的防水涂料经涂装成膜后，具有良好的防渗性、强度和耐蚀性，可用于建筑物的保护涂层。中国专利CN 104761164A公布了一种掺杂CaSO42H2O 的聚合物水泥粉体、聚合物水泥基防水涂料及其制备方法，该涂料由聚合物乳液和掺杂CaSO42H2O 的聚合物水泥粉体两部分组成，按照物理力学性能分为I 型、II 型和III 型，质量比分别为1∶12、1∶2 和1∶3。3 结语随着我国基础设施、市政、交通工程建设的飞速发展，防水涂料的需求量巨大，为保证其施工质量，对防水涂料提出了更高标准的要求。研发无溶剂挥发、无毒、无味、无污染、固化迅速的环保型防水涂料是今后防水涂料的发展方向。