金屬屋面丙烯酸防水涂料涂膜吸水率影響因素的研究

董建波，劉瑩，高飛，杜興峰

（北京寶辰聯(lián)合科技有限公司，北京　102200）

金屬屋面丙烯酸防水涂料涂膜吸水率影響因素的研究

董建波，劉瑩，高飛，杜興峰

（北京寶辰聯(lián)合科技有限公司，北京102200）

選用高彈丙烯酸乳液為基料，通過(guò)調(diào)整配方中乳液含量，合理地搭配不同的顏填料，配制出金屬屋面丙烯酸防水涂料，并考察乳液和填料對(duì)涂料涂膜吸水率的影響。

金屬屋面防水涂料；丙烯酸乳液；涂膜吸水率；顏填料體積濃度

0　引言

近年來(lái)，由于彩鋼板屋面具有外形美觀、自重較輕且施工便捷等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于大型公共建筑、車間廠房、活動(dòng)板房等的墻面和屋面［1］。但由于設(shè)計(jì)、施工方法以及所用材料等方面的原因，彩鋼板屋面在使用一定年限后，會(huì)因溫度變化、氧化腐蝕及金屬涂層漆膜老化等各種因素使金屬不斷被銹蝕，最終造成屋面漏水［2］。一般彩鋼板屋面防水多采用防水卷材、密封膠、聚氨酯等常用防水材料，當(dāng)夏季高溫時(shí)，由于熱膨脹不均勻而導(dǎo)致防水材料從彩鋼板表面剝離，最終造成屋面防水失效而再次漏水［3］。

丙烯酸防水涂料具有良好的柔韌性、防水性和耐候性、高強(qiáng)的粘結(jié)力、較強(qiáng)的溫度適應(yīng)性，在-50～160℃的溫度范圍內(nèi)均可使用，能避免防水材料由于彩鋼板熱膨脹而發(fā)生剝離，可用于屋面防水修復(fù)等領(lǐng)域。本文選用高彈丙烯酸乳液，通過(guò)合理選擇顏填料，研究了金屬屋面防水涂料涂膜吸水率的影響因素。

1　試驗(yàn)

1.1主要原材料

高彈丙烯酸乳液、羥乙基纖維素（HEC）、消泡劑、丙烯酸增稠劑及分散劑：北京寶辰聯(lián)合科技有限公司；潤(rùn)濕劑及pH值調(diào)節(jié)劑：陶氏化學(xué)公司；金紅石型鈦白粉：杜邦公司；其它助劑及填料均為市售產(chǎn)品。

1.2涂料配方及配制工藝

參考表1的配方，首先將HEC加入水中分散均勻，然后加入乳液及其它助劑，低速（500 r/min）分散3 min，在攪拌狀態(tài)下逐步加入顏填料，高速（1200 r/min）分散15 min至細(xì)度達(dá)到要求。然后加入剩余的助劑，調(diào)整黏度至100 KU，并低速分散15 min至均勻即可。

表1　金屬屋面丙烯酸防水涂料的參考配方

2　結(jié)果與討論

2.1乳液含量對(duì)涂膜吸水率的影響

乳液對(duì)防水涂料的性能起著至關(guān)重要的作用，基本決定了涂膜的耐水性、耐堿性及耐候性等。在干燥的漆膜中，聚合物作為粘結(jié)劑將顏填料相互粘結(jié)在一起，因此聚合物對(duì)涂膜的吸水率影響很大。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)選擇不同乳液添加量，顏填料分別為鈦白粉和重鈣，研究了乳液含量對(duì)涂膜吸水率的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　乳液含量對(duì)涂膜吸水率的影響

由表2可以看出，當(dāng)乳液含量為19.0%～26.0%時(shí)，涂膜的吸水率隨著乳液含量的升高并沒(méi)有發(fā)生明顯變化；而當(dāng)乳液含量為26.0%～45.0%時(shí)，涂膜的吸水率隨著乳液含量的升高而急劇增大。這可能是當(dāng)乳液含量較高時(shí)，防水涂料的顏填料體積濃度（PVC）低于臨界顏填料體積濃度（CPVC），涂膜比較密實(shí)，吸水物質(zhì)主要來(lái)源于聚合物，因此隨著乳液含量的升高，涂膜吸水率也隨之增大。而當(dāng)乳液含量較低時(shí)，防水涂料的PVC高于CPVC，涂膜中會(huì)殘留一部分孔隙，此時(shí)涂膜的吸水物質(zhì)除了聚合物，還有涂膜的孔隙。隨著乳液含量的升高，涂膜吸水率增加，而孔隙率不斷減少，使涂膜吸水率下降，最終二者相抵使涂膜吸水率逐漸趨于平衡。

2.2顏填料對(duì)涂膜吸水率的影響

2.2.1顏填料種類對(duì)涂膜吸水率的影響

顏填料對(duì)涂膜的性能有著重要影響。干燥的漆膜中，顏填料被聚合物相互粘結(jié)在一起。本實(shí)驗(yàn)選擇了杜邦公司的金紅石型鈦白粉以及市售的幾種常見(jiàn)的填料，如重鈣、滑石粉、高嶺土和石英粉作為對(duì)比，細(xì)度均為1250目。顏填料種類對(duì)涂膜吸水率的影響見(jiàn)表3。

表3　不同顏填料對(duì)涂膜吸水率的影響

由表3可以看出，由于各種顏料吸油量的不同，填料為鈦白粉時(shí)，其CPVC相對(duì)較低，涂膜的吸水率也較低；而填料為重鈣或石英粉時(shí)，其CPVC相對(duì)較高，涂膜的吸水率也較高。分別對(duì)比使用這幾種顏填料的防水涂料可以發(fā)現(xiàn)，涂膜的吸水率隨著涂料的CPVC升高而增大。從2.1中分析可以知道，當(dāng)防水涂料PVC＜CPVC時(shí)，涂膜的吸水率主要來(lái)源于聚合物，所以當(dāng)防水涂料的CPVC較低時(shí)，完全包覆相同質(zhì)量的填料所用的聚合物較多，此時(shí)殘留在填料顆粒間的聚合物較少，使涂膜的吸水率也隨之降低。

2.2.2粒徑的影響

一般而言，隨著填料粒徑的減小，防水涂料的CPVC也會(huì)隨之減小，由2.2.1分析可知，涂膜的吸水率和防水涂料的CPVC有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)選擇了3種常用的不同粒徑的重鈣作為對(duì)比，重鈣粒徑對(duì)涂膜吸水率的影響見(jiàn)表4。

表4　不同粒徑的重鈣對(duì)涂膜吸水率的影響

由表4可以看出，涂膜的吸水率隨著重鈣的目數(shù)增大而減小。隨著重鈣目數(shù)的增大，其比表面積也隨之增大，包覆相同質(zhì)量的重鈣所需的聚合物也隨之增加，防水涂料涂膜的致密性也增加，這使涂膜的吸水率隨之下降。

因此，在配方設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇合適的乳液含量并合理搭配顏填料，使涂膜吸水率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3　結(jié)語(yǔ)

（1）當(dāng)乳液含量較高時(shí)，涂膜的吸水率隨乳液含量升高而急劇增加；當(dāng)乳液含量較低時(shí)，涂膜吸水率雖隨乳液含量的升高而增大，但隨涂膜孔隙率減少而減小，最終使涂膜吸水率變化不明顯。

（2）填料方面，當(dāng)乳液含量較高時(shí)，涂膜吸水率主要來(lái)源于聚合物。若所選填料的吸油量較高或粒徑較小時(shí)，包覆填料顆粒的聚合物較多，因此涂膜吸水率相對(duì)較低。

［1］付國(guó)平.彩鋼板屋面的防水構(gòu)造及施工技術(shù)［J］.建筑技術(shù)，2004，35 （7）：513-515.

［2］王延勛.硅丙聚合物水泥防水涂料在金屬屋面滲漏修復(fù)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)建筑防水，2015（3）：12-14.

［3］呂奇勇，陳偉冬.大型彩鋼板屋面滲漏原因分析及其維修［J］.中國(guó)建筑防水，2011（11）：15-17.

A study on film water absorption influencing factors of acrylic waterproof coating for metal roof

DONG Jianbo，LIU Ying，GAO Fei，DU Xingfeng
［Bosson（Beijing）United Technology Co.Ltd.，Beijing 102200，China］

A high elastic acrylic polymer emulsion was used to prepare an acrylic waterproof coating for metal roof through adjusting the polymer emulsion contents and choosing different pigments reasonably.Influence of emulsion and pigment on the film water absorption was studied.

waterproof coating for metal roof，acrylic polymer emulsion，film water absorption，pigment volume concentration

TU56+1.65

A

1001-702X（2015）11-0079-02

2015-08-07

董建波，男，1988年生，湖南衡陽(yáng)人，工程師。