一种常温交联固化水性高分子复合防水涂料的研究

复合防水涂料的研究*陶肖燕(西牛皮防水科技有限公司，广西南宁530001)摘要：采用SBS、SIS、SBR、松香树脂、软化剂、乙烯基三乙氧基硅烷、AG203表面活性剂、氨水、醋酸锌、水及无机填料作 为原材料，经过乳化、混合等工艺制成常温交联固化水性高分子复合防水涂料，有效解决了传统水性防水材料遇水容易 返乳、软化的难题。本文介绍了该涂料的自交联固化机理，探讨了表面活性剂添加量对涂料性能的影响。关键词：水性高分子复合防水涂料；常温交联固化；相分离；固化机理文章编号:1007-497X(2019)-12-0012-04

中图分类号:TU502；TU56T.65 文献标志码:AStudy on a Room Temperature Cross-linking Curing Waterborne

Polymer Composite Waterproofing CoatingTao Xiaoyan(Xiniupi Waterproof Technology Co., Ltd., Nanning, Guangxi 530001, China)Abstract： Using SBS, SIS, SBR, rosin resin, softener, vinyl triethoxysilane, AG203 surfactant, ammonia water, zinc acetate,

water and inorganic filler as raw materials, through emulsification, mixing and other processes, the room temperature cross- linking curing waterborne polymer composite waterproofing coati ng is achieved, which effectively solve the problem that

traditional water —based waterproofing materials are easy to return to milk and soften when exposed to water. This article introduces the self-crosslinking curing mechanism of the coating and discusses the effect of the amount of surfactant added on

the properties of the coating.Key words: waterborne polymer composite waterproofing coating; room temperature cross-linking curing; phase separation;

curing mechanism传统水性高分子防水涂料主要以挥发固化为主， 等方式制成常温交联固化橡胶态水性高分子复合防

涂层强度、致密性不高，加之残留表面活性剂亲水性

水涂料，该涂料通过挥发固化和交联固化双重方式固

较强，存在涂层干固后遇水容易返乳、软化，防水性能 化成型，固化后的防水层耐水性强，浸水不易返乳、软 下降的不足。本课题通过原材料筛选，配方、工艺优化化。基金项目：2018年度南宁市人才小高地专项资金资助项目(编 1实验部分号 2018006)o1.1主要原材料收稿日期:2019-11-14苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)：巴陵 作者简介：陶肖燕，女，1986年生，工程硕士，从事材料领域技

石化;苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物术专利挖掘相关工作，现就职于西牛皮防水科技有限公司。联 (SIS)：巴 系地址:530001广西南宁市青秀区金湖北路69号三楼西牛皮 陵石化;SBR：山东显元;软化剂A：环烷油，市售；软

防水科技有限公司。化剂B：自制；乙烯基三乙氧基硅烷AG203表面活性

-12-陶肖燕:一种常温交联固化水性高分子复合防水涂料的研究剂：自制；防沉剂：纤维素瞇,市售；氨水、醋酸锌、100 表1高分子复合胶料配方目重钙粉、金红石型钛白粉、800目滑石粉、蒸憎水，

原材料质量百分比/%原材料质量百分比/%均为市售。软化剂A12SIS191.2主要仪器软化剂B37松香树脂7.9SBS12乙烯基三乙氧自制乳化装置:可自动调整流量,带变频电机的

SBR13基硅烷乳化磨头，乳化磨头间隙可调整；布氏黏度计：型号

表2乳化液配方SBN-AI,上海尼润智能科技有限公司；数显式电热恒 原材料质量百分比/%温干燥箱，型号101-3A,绍兴市沪越科学实验仪器

蒸懈水96.3厂；低温试验箱，型号DWX-130-40,天津市中交路

AG203表面活性剂3.7业工程仪器有限公司；微机控制电子式万能试验机， 表3防水涂料配方型号WD-5000E,广州市广材实验仪器有限公司；不

原材料质量百分比/%透水仪，型号DTS-A,天津市港缘试验仪器厂；伺服 水性高分子复合乳液60.3系统疲劳拉伸实验仪，型号XH-58OOS,东莞市星汇

氨水1.8电子有限公司。醋酸锌粉末1.1重钙粉211.3实验步骤滑石粉15.6将软化剂A、软化剂B、SBS、SBR、SIS、松香树脂 防沉剂0.2投入反应釜中，升温至195七，溶胀、软化，混合搅拌

1.5性能测试4 h；将乙烯基三乙氧基硅烷与水按质量比1：1混合

性能测试结果见表4O均匀后，倒入反应釜内，195七条件下混合搅拌1 h,

表4性能测试结果制成高分子复合胶料。项目检测结果将高分子复合胶料恒温在190-195 范围内，保

耐热性105 t、5 h,无流淌、滑动、滴落持熔融状态,备用;将AG203表面活性剂溶于蒸憎水

低温柔性-25七,无裂纹中，搅拌均匀，制成乳化液，恒温在70-75七范围，备 不透水性(0.3 MPa,30 min)不透水用；将高分子复合胶料和乳化液同时输送至乳化机

抗窜水性(0.6 MPa)无窜水与水泥砂浆基面无处理0.71中，乳化机转速为3 000 r/min,乳化磨头间隙为200 粘结强度/MPa浸水28 d0.67保持率:94.4%丝;高分子复合胶料和乳化液经乳化机高速剪切乳化

应力松弛/%17%接缝变形能力后制成固含量为55%的乳液。(裂缝最大宽度0.5 mm)5 000次循环，无破坏乳液中添加氨水，使pH值大于7.5；再添加醋酸

桥接裂缝能力/mm4.21锌粉末，混合均匀制成水性高分子复合乳液。抗冻性无开裂、剥落在水性高分子复合乳液中添加重钙粉、石英粉、 2结果与探讨钛白粉、防沉剂,搅拌均匀制成常温交联固化橡胶态

2.1解决相分离难题水性高分子复合防水涂料。SBS、SBR、SIS、松香树脂等多种高分子材料混

1.4实验配方合，由于存在相容性问题，容易岀现相分离,导致材料 高分子复合胶料配方见表1，乳化液配方见表2,

性能降低，防水层使用寿命缩短。防水涂料配方见表3O为了解决这一问题,本配方中添加了松香树脂和

-13-2019年第12期中国建筑防水总第418期乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂。制备时，先将偶联剂与 水按质量比1：1混合均匀，活化偶联剂，即偶联剂遇

水发生水解，生成Si—OH,反应式见图1 oOCH,OCH3图1偶联剂水解OCH3活化后的偶联剂含乙烯基的一端通过分子间缠 绕或加成反应作用与SBS、SBR、SIS橡胶混合物连

图4两个Si—OH自身脱水缩合作用形成Si—O—Si的迁移,避免出现相分离,提高防水涂料的稳定性,解

接，机理见图2。决了多种高分子物质混合后出现相分离的难题。但由 于水解后的偶联剂能与竣基发生反应，消耗竣基，因 此加入的偶联剂量不能过量，确保剩余足量的竣基,

以提供较大的交联密度，保证防水涂料的性能。橡胶混合物图2硅烷偶联剂一端与橡胶混合物作用机理2.2固化机理水性橡胶高分子防水涂料的固化过程，除通过水

活化后的偶联剂的另一端，即含有Si-OH 一端 的物理性挥发固化方式外,其自身可发生自交联固化 反应。与松香树脂中竣基脱水缩合形成Si-0-R,反应式

见图3。水性高分子复合乳液的制备步骤中，加入的氨水 会与高分子复合胶料中的竣基发生反应,详见图5OR^v^COOH

R-AA^COONH,图5乳液加氨水的反应添加醋酸锌粉末，电离出醋酸根和锌离子，锌离 子与水溶液中氢氧根离子结合成氢氧化锌，氢氧化锌 中的锌离子以氨配合离子形态存在。防水涂料施工后，暴露于空气中，其中的NH3快

速挥发，溶液pH逐渐降低，锌离子从配合物中释放

图3硅烷偶联剂一端与松香树脂中竣基反应出来，锌离子与防水涂料中的竣酸根作用形成不溶性

或活化后的偶联剂的另一端，即含有Si-OH 一 盐，不溶性盐析出后导致防水涂料乳液破乳，涂层常 温条件下可发生自交联固化反应。涂层固化后防水涂 料中分子间作用力强、致密性高,遇水不易产生返乳、

端与橡胶、松香树脂混合物连接后，通过两个Si—0H 自身脱水缩合作用形成Si—0—Si，反应式见图4O即通过偶联剂与松香树脂的配合作用，使得防水 涂料配方中SBS、SBR、SIS、偶联剂及松香树脂各个组 分之间发生偶连作用，整个防水涂料体系形成稳定空

软化现象。防水涂料的自交联固化反应式见图6。

2.3表面活性剂添加量对防水涂料性能的影响表面活性剂添加量对防水涂料贮存稳定性和耐（下转第22页）间网络结构，通过空间位阻作用阻止配方中各个组分-14-2019年第12期中国建筑防水总第418期整③体涂刷外露1.5 mm厚HCA-108屋面丙烯 与材料防水相结合的科学设计;有MS密封胶优异的

酸高弹防水涂料。物理力学性能、可靠的粘结性能、低模高弹并具应力 4结语缓和性、耐候耐老化及施工工艺成熟的材料基础;再 该装配式建筑工程自2015年竣工外墙面即出现

经训练有素、专业施工队伍的严谨施工，规范的施工 大面积渗漏情况,致使其无法正常使用,2019年初进 管理和的监管，方可保证装配式建筑密封防水系

行维修后投入使用半年，且其间经历台风“利奇马”及

统的安全可靠性。“米娜”的考验,整体状况良好、无渗漏情况发生。参考文献：建筑装配化是未来建筑的发展方向，装配式建筑 [1]同济大学，上海市建工设计研究院有限公司，上海市城市

围护体系渗漏水问题，是关系百姓“安居”的重要问

建设设计研究总院.DBJ 08-2154—2014装配整体式混凝

题，也是发展装配式建筑亟待解决的问题。与钢筋混 土公共建筑设计规程⑸.上海：同济大学出版社,2014.凝土建筑安全防水体系“设计是前提，材料是基础，施 [2| T/SCDA 014—2018装配整体式混凝土建筑外墙接缝防水

工是关键,管理是保证”相同,构建装配式建筑的安全 密封应用技术标准[S].防水体系的前提是有采用节点设计安全的构造防水

（编辑:夏琴）（上接第14页）水性影响较大，详见表5。水涂料，通过偶联剂的偶联作用，使配方中各组分之

H2O

2OH间形成了稳定的空间网络结构,可通过空间位阻作用

Zn（COO）2——2COO「+Zn»阻止配方中各个组分的迁移，避免出现相分离现象， NH,[Zn（ Zn» + NH3|提高了防水涂料的稳定性,解决了多种高分子物质混

0 0合后出现相分离的难题。2Rf<00NH*+ Zn» ——► R

C—O—Zn—0—C^R |通过偶联剂、氨水、醋酸锌的合理配合使用，使制

图6防水涂料自交联合固化反应式备的常温交联固化橡胶态水性高分子复合防水涂料 表5表面活性剂添加量对防水涂料性能的影响在常温条件下即可发生自交联固化反应，涂层固化后

AG203耐水性强,浸水后粘结强度保持率高。添加量/%项目1.72.73.74.75.76.7表面活性剂添加量越大，常温交联固化橡胶态水

浸水28 d粘结 性高分子复合防水涂料的贮存稳定性越高。但表面活

强度保持率/%97.6.094.491.387.679.2性剂亲水性强，可降低涂层耐水性，添加量不宜过多。25七储存

7（1后 180 d 后300 d 300 d 300 d300 d稳定性破乳轻微破乳无异常无异常无异常无异常本研究制备的常温交联固化橡胶态水性高分子 复合防水涂料以高分子材料为功能材料，可通过挥发

由表5可知，表面活性剂添加量越大，防水涂料

固化和交联固化双重方式固化成型，固化后的防水层

的贮存稳定性越高，而由于表面活性剂亲水性较强,

耐水性强,浸水不易返乳、软化，防水效果持久。防水涂料的耐水性与其添加量成反比，故综合考虑, （编辑：丁春花）表面活性剂的添加量宜选3.7%。3结论欢迎投稿制备了常温交联固化橡胶态水性高分子复合防

cbw@jzfsonline.com-22-