高粘抗滑水性瀝青防水涂料的研究

廖麗，薛文軍，李小亮，趙振興，袁肖，張文龍

（三棵樹涂料股份有限公司，安徽 明光 239471）

0 前言

瀝青具有優(yōu)異的防水性、粘結性和耐久性，且價格低廉，在防水材料中占有較大比例，但瀝青也存在性脆、柔韌性差、低溫易開裂等缺陷。僅使用瀝青而不改性的瀝青類防水涂料除了作為冷底子油而廣泛使用外，作為防水材料使用已經(jīng)幾近銷聲匿跡[1]。因而，往往使用柔韌性好的其他材料對瀝青防水涂料進行改性或者復合使用。改性瀝青防水涂料可以制成溶劑型也可以制成水性，由于溶劑型瀝青防水涂料的組成材料中含有大量有毒、有害溶劑，其生產(chǎn)與應用受到一定的限制。瀝青被制備成乳化瀝青用作水性防水涂料成為瀝青類防水涂料產(chǎn)品的發(fā)展主流[2-3]。

本研究采用乳化瀝青開發(fā)一類可獨立成膜，且與自粘防水卷材良好復合的水乳型瀝青防水涂料，實現(xiàn)涂料與卷材冷施工工藝，提升抗滑移性能，提高施工便捷性，保證工程質量。

1 實驗

1.1 主要原材料及儀器設備

乳化瀝青：自制；苯丙乳液：保立佳；氯丁膠乳：上海昕特瑪；重鈣：Omya；高嶺土：內(nèi)蒙古超牌；滑石粉：福州聯(lián)邦化工；礦物油消泡劑：巴斯夫；有機硅消泡劑：諾普科；增稠劑1、增稠劑2：陶氏；其他助劑：市售。

高速分散機：上海天辰現(xiàn)代環(huán)境技術有限公司；電子萬能試驗機：日本島津；LBY-VI拉拔試驗機：北京天譽科技有限公司。

1.2 制備工藝

將聚合物乳液加入容器中，開啟攪拌繼續(xù)加入消泡劑、潤濕劑、分散劑等，攪拌均勻，然后加入粉體填料，高速分散進行漿料制備；加入乳化瀝青，繼續(xù)攪拌均勻；加入消泡劑、殺菌劑、增稠劑等配方中其余的助劑，攪拌10 min后即可出料。高粘抗滑水性瀝青防水涂料的參考配方如表1所示。

1.3 性能測試

理化性能測試：防水涂料成品密封放置24 h后，將防水涂料分2～3次涂覆在模具上，制成厚度為1.5 mm左右的涂膜，在標準試驗條件下養(yǎng)護120 h后，將涂膜翻面，底面朝上在40℃干燥箱中養(yǎng)護48h，再在標準試驗條件下養(yǎng)護4 h。參照JC/T 408—2005《水乳型瀝青防水涂料》對防水涂膜的耐熱度、不透水性、粘結強度、低溫柔性、斷裂伸長率等指標進行測試。

2 結果與討論

2.1 改性聚合物種類對防水涂料性能的影響

乳化瀝青從離子特性區(qū)分有陽離子、陰離子和非離子型3類，在防水涂料中通常使用陰離子乳化瀝青[4-5]。本文以陰離子乳化瀝青為主要原料，并針對作為核心原料之一的改性聚合物乳液進行研究，分別采用不同類型乳液和復配比例對乳化瀝青進行改性并制備防水涂料。不同聚合物乳液對防水涂料性能的影響見表2。

表2 聚合物乳液改性乳化瀝青對防水涂料性能的影響

由表2可見，使用單一聚合物乳液進行改性效果都不理想。采用苯丙乳液制得的防水涂料粘結強度較高，但斷裂伸長率偏低，涂層膠性不好；而采用氯丁膠乳制得的防水涂料延伸率較高，橡膠特性明顯，但與基層的粘結強度低。二者復配改性后的防水涂料性能較均衡，只是隨著復配比例不同，性能有一定差異，但都能符合JC/T 408—2005要求。結合乳液性能和成本，確定15%苯丙乳液+10%氯丁膠乳為最佳復配比例。

2.2 填料對防水涂層內(nèi)聚強度的影響

粉體填料作為防水涂料的另一重要組成部分，在防水涂料中起填充、骨架作用，增加涂膜的厚度，提升豐滿度，補充體積，改善防水涂料的機械強度，提高防水涂料的耐久性和耐磨性，同時也是降低成本的一種途徑[6]。目前，水性防水涂料中常用的填料有重鈣、滑石粉、高嶺土、硫酸鋇、石英砂、硅灰石等。由于本研究需要填料在防水涂料中易于分散，且吸水率盡可能低，因此選擇了重鈣、滑石粉、高嶺土進行應用對比。不同填料對防水涂料性能的影響見表3。

表3 不同填料對高粘抗滑水性瀝青防水涂料性能的影響

由表3可見，高嶺土對防水涂料的粘稠度提高最明顯，有助于提升抗流掛性和儲存時防沉降，但內(nèi)聚強度也會高于摻重鈣和滑石粉的，使涂膜的柔軟度降低；而摻重鈣和滑石粉的涂膜性能接近，由于二者吸水吸油值差異，摻滑石粉的涂膜光澤稍差。綜上所述，本研究選用重鈣作為高粘抗滑水性瀝青防水涂料的主填料。

2.3 增稠劑對防水涂料粘稠度和抗流掛性的影響

為了保證防水涂料在側墻等立面部位使用時操作便利，不流淌，在其它原料比例不變的基礎上，調整增稠劑種類和用量，改善抗流掛性。增稠劑對防水涂料性能的影響見表4。

AUY220型電子天平，島津國際貿(mào)易（上海）有限公司；DK-S24型電熱恒溫水浴鍋，上海精宏實驗設備有限公司；916型一體式電位滴定儀，上海萬捷科技有限公司。

表4 增稠劑對防水涂料粘稠度及抗流掛性的影響

由表4可見，增稠劑1的增稠效率相對較高，增稠劑1在用量為0.2%～0.4%時都能使涂料達到較稠的粘稠度。因此，增稠劑1和增稠劑2復配時，以增稠劑1為主，補加少量增稠劑2為佳，當采用0.4%增稠劑1+0.1%增稠劑2復配使用時，涂料的抗流掛性良好，涂膜的表面粘性好。

2.4 消泡劑對防水涂料外觀的影響

由于防水涂料稠度較大，體系內(nèi)氣泡難消除，需要選用合適的消泡劑。市售消泡劑多為液體復配產(chǎn)品，主要分為礦物油類、有機硅類、聚醚類。本試驗選用礦物油類和有機硅類消泡劑進行研究，對防水涂料外觀的影響見表5。

表5 消泡劑對防水涂料外觀的影響

由表5可見，有機硅消泡效果較好，達到同樣的消泡效果時用量比礦物油類少，但在相容性方面，礦物油表現(xiàn)更好，在體系中浮油現(xiàn)象明顯弱于有機硅。綜合消泡效果和外觀考慮，二者復配使用最合適。

3 應用性能

3.1 防水涂料與不同瀝青防水卷材的粘結性比較

將按上述研究得到的最優(yōu)配方制得的高粘抗滑水性瀝青防水涂料與瀝青防水卷材復合應用，考察了在（23±2）℃，相對濕度（50±10）%的標準條件下及浸水后防水涂料與防水卷材的剝離強度，結果見表6。

表6 高粘抗滑水性瀝青防水涂料與瀝青防水卷材的粘結性能

由表6可見，無論是在標準條件下，還是閉水浸泡14 d后，防水涂料與防水卷材的剝離強度都明顯高于GB 23441—2009《自粘聚合物改性瀝青防水卷材》的要求，且浸水14 d后的剝離強度保持率大約在90%，表明涂卷復合的粘結剝離性能衰減不明顯。另外，不同類型的防水卷材與瀝青防水涂料的剝離強度相差不大，說明本防水涂料與瀝青基防水卷材的相容性較好。

3.2 粘結抗滑移性能

3.3 對基層潮濕度的適應性

將高粘抗滑水性瀝青防水涂料分別施涂在干燥基面和潮濕基面上，比較了涂膜外觀和與基層的粘結性能。圖2顯示該防水涂料對基面潮濕度適應性強，在干燥基面、潮濕基面涂膜都無起泡、開裂、脫粘現(xiàn)象。

該防水涂料與潮濕基面的粘結強度為1.33 MPa，與干燥基面的粘結強度為1.28 MPa，二者的粘結強度較為接近，對基層含水率不敏感，這一優(yōu)勢使其在工程現(xiàn)場應用時環(huán)境容忍度高，無需等待基層干燥，有利于縮短工期，提高施工效率。

4 結語

（1）高粘抗滑水性瀝青防水涂料的性能與多種原料相關，其中丙烯酸乳液與氯丁膠乳復配使用，防水涂料的粘結強度和延伸率最優(yōu)；重鈣作為主體填料，易于分散又使防水涂料具備適宜的內(nèi)聚強度和光澤，且儲存穩(wěn)定較好；2種增稠劑搭配使用，防水涂料的粘稠度和抗流掛性較為理想；將礦物油消泡劑和有機硅消泡劑按2∶1復配，具有良好消泡效果的同時防水涂料表面無浮油。

（2）高粘抗滑水性瀝青防水涂料與瀝青基防水卷材復合使用相容性好，粘結性能優(yōu)異；在立面使用有效防止防水卷材滑移、錯位、脫落。此外，防水涂料對基層含水率不敏感，環(huán)境適應性強，便于施工，有效縮短工期，提高施工效率。