聚合物改性水泥基防水涂料.docx

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聚合物改性水泥基防水涂料

聚合物改性水泥基防水涂料

浅析聚合物改性水泥基防水涂料

摘要

聚合物改性水泥基防水涂料是一种新型复合防水涂料，弥补了水泥基材料柔性不足以及聚合物乳液涂膜再溶胀、防水性差的缺陷，既有有机涂料高韧高弹性能，又有无机材料耐久性好的优点。

本文阐述了聚合物改性水泥基防水涂料的作用机理，聚合物的液料和粉料的配方对涂料性能的影响，讨论了影响涂料耐老化性能的因素。

由法赫公司研发的FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料是一种弹性防水涂料，可用于建筑防水工程，施工简单、防水效果突出、环保无毒。

关键词：

防水材料；聚合物改性；FH-CS108；耐老化性；抗拉强度；延伸率

\1引言

我国建筑防水材料今年取得了很大发展，涌现出一批较好的建筑防水材料和建筑防水工程，但是建筑防水工程质量问题仍很突出。

据相关部门对工业和民用建筑随机抽查调查显示：

渗透率为35%，远远高出欧美日等发达国家。

另外，据建设部门统计，一半以上的工程质量投诉都是建筑物渗透。

可见，我国建筑工程防水质量还达不到要求。

目前国家每年花费大量资金用于桥梁建筑物的防水。

因此，如何提高防水工程的质量的重要问题。

建筑工程的防水质量一方面与防水施工技术有关，另一方面与使用的防水材料性能有关，目前的防水材料难以满足工程防水需要，要通过改进现有防水材料的性能使其能满足更高的要求，公司研发了一种聚合物改性水泥基防水涂料。

建筑防水材料的现状和发展趋势

我国的防水材料包括沥青及改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性止水堵漏材料5大类几百个品种。

对沥青基防水卷材所用的基材来说，石油沥青的性能难以满足防水卷材对低温柔性、耐热性能、拉伸性能、断裂延伸性能及耐候性等方面的要求，人们对沥青进行了改性研究，一般采用聚合物来改性，具有代表性的是以SBS为代表的弹性体聚合物和以App为代表的塑性体聚合物。

大部分发达国家已经逐渐减少了对沥青基防水卷材的使用，多采用改性的沥青作防水卷材。

这类聚合物改性沥青在我国生成和使用时间不长，价格较高，在防水材料市场占有率较小，近年来使用有上升趋势。

对于改性沥青防水卷材所使用的胎基而言，使用纸基不是很理想，拉伸强度低，纵横拉力差大，难以适应混凝土及其他屋面材料的伸缩变形，因此现在一般以玻璃布、玻璃纤维、聚氨酯无基。

或采用2者的复合体。

合成高分子防水卷材现在主要以聚氯乙烯（PVC）和三元乙丙（EPDM）为主，近年涌现的热塑性聚烯烃防水卷材（TPO）。

高分子防水卷材在国外已较成熟，在国内还受到很多因素限制：

EPDM原料依靠进口，生产过程需要硫化工艺，成本高，施工中胶黏剂不配套，粘结技术不过关，很难大范围推广；国产PVC防水卷材的增塑剂易挥发，耐久性不长；氯化聚乙烯（CPE）老化性能中等，长期使用不佳。

建筑防水涂料一般分为沥青基防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料和高分子防水涂料三大类。

沥青基防水涂料由于其涂层的柔韧性、抗裂性、强度及耐高低温性不能满足日益提高的防水要求，基本不使用了。

现在广泛采用聚合物改性提高沥青的性能，改性聚合物包括氯丁橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、SBS、APP等，从而改善了涂层的柔韧性、抗裂性、强度等，随后发展了一系列的高聚物改性沥青防水涂料。

溶剂型的高聚物改性沥青防水涂料所用有机溶剂不符合环保要求，逐渐被水乳型的代替。

合成高分子防水涂料主要品种有聚氨酯防水涂料、聚合物水泥防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料等。

用量最大是聚氨酯类产品。

聚氨酯防水涂料性能优异，在建筑防水涂料中用的最多。

然而，在国内，煤焦油型聚氨酯用煤焦油代替价格较高的聚醚多元醇，降低了产品成本。

但是煤焦油型聚氨酯含有毒物质，严重污染环境和危害人体健康。

此外，我国聚氨酯防水涂料通常以TDI、MDI及聚醚作基本原料，二甲苯作稀释料，污染环境，有毒，同时抗紫外线能力差，在紫外线作用下易发黄粉化，对基层含水率要求较高，实际应用不是很理想。

因此需要大力发展高性能的双组分非煤焦油型和单组分固化型聚氨酯。

聚氨酯乳液建筑防水涂料主要是丙烯酸酯类乳液涂料，其涂膜弹性好，粘结性强，具有优异的耐水性、耐候性及耐热老化、紫外线老化和酸碱老化性能，收到了重视。

国外该涂料主要用于外墙防水，品种主要有纯丙乳液，苯丙乳液及硅丙乳液等。

在国内纯丙涂料由于价格高使用不普遍，硅丙乳液由于技术含量高并且价格也高，使用的更少，因此现在主要使用价格较低的苯丙乳液，但性能与纯丙、硅丙乳液相比明显较差。

现在高层建筑物外墙瓷砖开始禁用，丙烯酸酯类乳液涂料使用逐渐多了。

建筑密封材料在建筑防水工程中作用日益重要，发展迅速。

品种有数百种之多。

按所用的基材可分为油基、橡胶、树脂、无机等。

其中高弹性、低模量的高分子密封剂发展很快，如硅酮、聚硫、聚氨酯和丙烯酸等。

在高中档密封剂中，硅酮产品在我国应用最广、产量最大。

聚氨酯类产品因为粘结稳定，弹性优良，且同硅酮产品比在抗撕裂、耐磨、抗穿刺等性能方面有明显的优势。

聚硫密封剂主要用于中空玻璃产品的密封。

高分子密封剂有优良的密封防水性能因此具有重要的开发和应用价值。

刚性防水材料包括两大类，一类是以硅酸盐水泥为基料，加入无机或有机外加剂配制成的防水砂浆、防水混凝土，如外加剂防水混凝土，聚合物砂浆等；另一类是以膨胀水泥为主的特种水泥为基配制的防水砂浆、防水混凝土，如膨胀水泥防水混凝土。

在我国U型膨胀剂防水混凝土推广很快。

近年还出现了一些新型的堵漏材料，如水泥基渗透结晶型防水材料等。

对于刚性防水来说，有许多难以克服的缺点，如收缩开裂、极限拉伸强度低、易随结构层变形开裂等；但是与有机柔性防水材料相比其耐久性、耐候性和耐老化性能是很好的，因此如果与有机柔性材料结合起来使用则更能显著提高建筑工程的综合防水性能。

1924年，里夫布尔第一个提出了用聚合物对水泥砂浆及混凝土进行改性的概念。

50年代后，对聚合物用于水泥砂浆及混凝土进行了研究。

70年代以后，聚合物改性水泥基材料的研究与应用开始得到迅速发展，许多研究者对各种聚合物的改性效果做了研究。

对其改性机理，聚合物与水泥、水泥水化物之间的作用机理从理论上进了分析研究。

日本在这方面研究达到世界领先水平。

上述材料虽能克服水泥水化收缩产生的裂缝，但不足以抵抗大的变形。

随着聚合物生产技术成熟，聚合物比例加大，发展了一种具有独特概念和性能的新型防水材料—聚合物水泥基复合防水涂料。

按照混凝土中胶结料的不同组成可分为：

聚合物混凝土PC，聚合物浸渍混凝土和聚合物改性混凝土材料。

用于改性水泥混凝土的聚合物品种有水性聚合物、液体树脂和聚合物乳液。

聚合物乳液的种类从20世纪30年代起有天然橡胶浆，聚醋酸乙烯乳液，70年代后出现丁苯胶乳、氯丁胶乳、丙烯酸酯共聚物乳液等。

随着聚合物的引入，使得聚合物水泥产生了从刚性到柔性的转变，应用领域大大拓展了，在涂料领域是一个很好的应用。

聚合物改性水泥基防水涂料作为一种新型的环保型防水材料，很好地适应了新时代工程建设需要。

复合防水涂料是由聚合物乳液和无机填料复合而成的双组份水乳型防水涂料。

使用过程中，将一定比例的液料和粉料搅拌均匀，经无机粉料的水化反应及有机液料的水分挥发，最终形成一层均匀而富有弹性的橡胶性涂膜，聚合物水泥基防水涂料是一种液料、粉料双组份水性防水涂料，它以柔性高、粘结力强、抗冻融、耐高温、耐腐蚀、施工简单、无毒无害、环保特点得到了迅速的发展，成为了近几年来防水涂料发展的热点。

聚合物水泥基复合防水涂料的分类

聚合物水泥基防水涂料产品防水涂料产品根据聚合物乳液和水泥的不同比例，可分为I型（高伸长率，高聚灰比）和II型（低伸长率，低聚灰比）两类产品。

分别适用于较干燥，基层位移量较大的部位和长期接触水或潮气（I型产品以聚合物为主，根据《聚合物水泥防水涂料》建筑行业标准，其断裂延伸率技术性能标准为200%，聚灰比一般大于1，甚至可以超过2；II型产品是以水泥为主的防水涂料，适用与长期浸水环境下的建筑防水工程，断裂伸长率技术性能指标为80%,聚灰比0.6左右，目前I型产品比II型产品使用范围广一些。

2、聚合物水泥防水涂料的成膜机理

聚合物水泥防水涂料是水泥、填料等与水乳型聚合物乳液复合而成的双组分防水涂料。

复合体系中水泥遇到乳液中的水即发生水化反应，形成一定量的水泥凝胶体；而聚合物乳液本身属于胶体分散体，其中的聚合物颗粒向料浆中分散，吸附在水泥及其水化产物和其它填料的表面。

随着水分的消耗和逸出，聚合物颗粒靠拢在表面形成连续的涂膜结构。

这种涂膜以聚合物网络结构为主体，水泥及水化产物被聚合物膜包裹在其间，水泥的硅酸盐网络结构已不连续，因此涂膜具有良好的柔韧性。

该涂料弥补了水泥基材料柔性不足以及聚合物乳液涂膜再溶胀、防水性差的缺陷，既有有机涂料高韧高弹性能，又有无机材料耐久性好的优点，二者达到了性能上的优势互补，同时具有粘结强度高、无毒、无味、无大气污染优点。

3、FH-CS108聚合物水泥基防水涂料配制与试验

3.1FH-CS108聚合物水泥基防水涂料配制

目前国内个厂家生产的聚合物改性防水涂料采用的合成树脂乳液有：

乙烯—醋酸乙烯共聚乳液（EVA）、丙烯酸共聚乳液等；无机填料中含有活性成分——水泥，和各种惰性填料，如滑石粉、重钙粉、轻钙粉、石英粉等。

不同的聚合物乳液、粉液比、聚灰比等对复合防水涂料性能上的影响研究已有报道。

我们在相同条件下，对采用不同水泥品种及灰聚比（水泥量与聚合物用量之比）制成的复合防水涂料进行了拉伸性能的对比测试，并对结果进行了分析。

原材料：

苯丙乳液、水泥、硅灰、成膜助剂、增稠剂、分散剂、消泡剂等。

液料的制备：

按配方分别将基料、分散剂、增塑剂、增稠剂、消泡剂等搅拌均匀制得乳白色液料。

粉料的制备：

按配方将水泥、填料混合均匀制得粉料。

3.1.1成膜物质的选择

基料是决定复合防水涂料耐老化性能的重要因素。

通常复合防水涂料中采用的基料有VAE乳液、纯丙烯酸乳液和VAE与纯丙烯酸乳液共混乳液。

VEA乳液的耐水性、耐老化性能较差；VEA与纯丙烯酸乳液的共混乳液一定程度上改善了涂膜的耐水性与耐老化性能，但两者混合稳定性不好，我们采用自交联型纯丙烯酸乳液制得的复合防水涂料。

3.1.2无机填料的选择

活性成分的水泥是影响复合防水涂料性能的重要因素。

水泥吸水反应生成水化硅酸钙C—H—S凝胶体，在提供涂膜抗拉强度的同时，提高了材料的耐久性。

常用的水泥材料有普通水泥、白水泥、硫铝酸盐水泥等。

其他填料，如滑石粉、轻钙、重钙等能够降低成本，改变物理、力学性能。

3.2FH-CS108聚合物水泥基防水涂料试验

采用不同水泥品种在不同灰聚比下制成聚合物改性水泥基复合防水涂料，分析了水泥品种、灰聚比、养护龄期、增塑剂对复合防水涂料拉伸性能的影响、以掺白水泥的复合涂料综合性能较佳。

3.2.1液粉比对涂料性能的影响

液粉比是涂料中聚合物乳液的量与所用粉料量的比值。

它影响涂膜的各种性能。

试验结果显示1、随着液粉比的增加，涂料的粘度急剧减小，流动性变得更加理想。

涂料的粘结强度无论是在干燥基面还是潮湿基面都在1.2Mpa以上。

随着液粉比增加，拉伸强度逐渐减小，断裂伸长率快速升高。

聚合物水泥基防水涂料中的水泥与乳液中的水发生了水化反应，增强了拉伸强度。

总体来说，涂膜的拉伸强度随液粉比的增大而缓慢地减小。

断裂伸长率增大，但由于水化产物等填料限制了高分子材料分子自由伸缩，所以伸长率的增长有一定范围限制。

3.2.2成膜助剂对涂料性能的影响

成膜助剂是一种暂时性的增塑剂。

它的作用在于：

促使乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性；降低涂料的最低成膜温度：

结果显示随着成膜助剂掺量的增加1）涂料的粘度增大，软化了乳液粒子，使乳液粒子溶胀变大，更容易凝结，涂料粘度上升。

2）涂料的拉伸强度缓慢地减小，断裂伸长率逐渐增大，成膜助剂有利于聚合物颗粒的软化，使之更加容易产生塑性流动和弹性变形，颗粒之间凝聚在一起，形成完整连续高分子网络结构。

提高了乳液对水泥和滑石粉填料的润湿性，使界面结合更加紧密。

总体来说，随着成膜助剂用量的增加，拉伸强度开始大幅度减小，后来降低的幅度比较缓慢；断裂伸长率开始呈跳跃式增加，后来增长较为缓慢。

3、成膜助剂掺量的提高，涂膜的吸水率呈上升的趋势。

3.2.3分散剂对涂料性能的影响

水泥、滑石粉等填料微粉由于表面积较大，表面能较高，有凝聚的倾向。

加之在存放过程中，吸收湿气、受压，容易结成团状，形成二次粒子。

团状聚集体中间有空气，粒子之间由表面引力相互吸引，当加水拌合时，凝聚体外围的水泥水化，阻碍了水往内渗透，使内部水泥粒子水化不充分，形成了粘结力薄弱部位，影响了材料的均匀性。

而采用普通的搅拌方式难以将团聚物充分均匀化，使用分散剂后，水泥等填料二次粒子能够充分解聚，水泥等无机填料粒子的均匀分散体，使得涂料具有良好的流动性、稳定性和匀质性。

随着分散剂用量增加，涂膜的拉伸强度逐渐提高。

但分散剂加量达到一定后，断裂伸长率有一定程度下降。

涂膜吸水率随分散剂量增加而减小。

3.2.4水泥品种对涂料性能的影响

试验中比较了白水泥、普通硅酸盐水泥和粉煤灰水泥对涂料性能的影响。

通过对比涂料的粘度、拉伸强度、断裂伸长率、吸水率总体趋势是：

白水泥>粉煤灰水泥>普通硅酸盐水泥。

4、FH-CS108聚合物水泥基防水涂料性能测试

试件制备：

按GB/T16777-1997规定制样。

拉伸强度、延伸率：

按JC500-92附录A规定执行。

耐紫外线、耐热性、长期耐水性按GB/T16777-1997规定执行。

主要参考GB16777—19975建筑防水涂料试验方法、JC/T864—20005聚合物乳液建筑防水涂料和JC/T894—20015聚合物水泥防水涂料。

4.1养护龄期对复合防水涂料拉伸性能影响

复合防水涂料养护7、14、28天后，抗拉强度和延伸率的变化可知，随着养护龄期的增加，复合防水涂料的抗拉强度有所增加；延伸率有所下降。

这是由于一方面水泥的水化过程始终贯穿与整块涂膜的形成期，它不仅仅只是起到填充作用，随着养护龄期的延长，水泥水化不断发生，必然导致涂膜刚性增强，柔韧性下降。

另一方面，涂料中加入的成膜助剂与增塑剂，如乙二醇、丙二醇等起到增加涂膜柔韧性作用，但随着涂料使用，这些助剂挥发，可能是导致涂膜刚性增强，柔韧性下降的原因。

4.2聚合物水泥基复合防水涂料的耐紫外线性能

制备的防水涂料试样具有较高的强度和延伸率。

经紫外线的照射抗拉强度上升30%，延伸率下降，但下降的不大，而且弹性模量只增加2倍。

表明复合防水涂料的抗紫外线性能较佳。

这是由于涂料在紫外线的照射下，分子间产生了轻度的交联，交联密度增加，柔韧性降低。

试验结果为抗拉强度升高、延伸率降低、但仍然保持较好的延伸率。

4.3聚合物水泥基复合防水涂料的耐热性能

试样经过75℃干燥烘烤7天后，拉伸性能增加，延伸性能下降，与自然养护相比延伸率略有下降，这可能是温度的升高，有利于水泥水化完全。

4.4聚合物水泥基防水涂料耐水性研究

将防水涂料试样浸泡在自来水中，抗拉强度与延伸率随浸泡时间延长发生变化，发现抗拉强度降低，延伸率显著提高。

水乳型聚合物分子结构中有亲水官能团，决定了长期浸泡水中受极性官能团作用再溶胀的发生。

通过调整聚合物乳液和水泥间的比例，可以在一定程度上抑制聚合物再溶胀。

5.FH-CS108聚合物水泥基防水涂料特点和参数

5.1FH-CS108聚合物水泥基防水涂料特点

1）良好的裂缝桥接性能

2）预包装组份

3）混合及施工方便

4）用滚筒或刷子，施工方便

5）对坚实基面粘结良好

6）抗渗

7）抗霜冻、抗盐性增强

8）降低二氧化碳渗透性

9）无毒，类似水泥

10）具有弹性

11）抗冻融

5.2FH-CS108聚合物水泥基防水涂料技术参数

主要技术数据：

颜色：

灰色

形态A组份：

液态B组份：

粉料

密度A+B（混合）=1.7kg/L（重量比A：

B=1:

2）

现场活性20℃时30分钟。

温度升高，活性时间降低。

不用时，请将材料盖严。

与混凝土粘结强度≥1.0Mpa

储存条件贮存于阴凉干燥区域，防热或阳光直射。

保质期原封包装，自生产日期起保质期为12个月

包装A组份：

10kgB组份：

20kg

拉伸强度≥1.8Mpa（玻璃纤维加强性能更佳）

断裂伸长率≥80%

6、FH-CS108聚合物水泥基防水涂料的应用

FH-CS108双组份水泥基聚合物改性弹性防水涂料，用于混凝土和砂浆防水。

通过（聚合物改性水泥防水涂料）认证。

FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料用于防水、承接细微裂缝以及保护性涂料，用以抵抗二氧化碳（如：

混凝土修补工作）、霜冻、解冻剂等侵蚀性元素。

可用于桥梁、露台、浴室地板、桥梁、混凝土管、潮湿区域、厨房、污水处理厂等。

7、FH-CS108聚合物水泥基防水涂料的使用方法和注意事项

7.1FH-CS108聚合物水泥基防水涂料的使用方法

表面处理：

混凝土、砂浆和砌体表面必须干净、无油脂、油和疏松物质。

钢铁表面必须干净、无脱屑、锈蚀、油脂或油。

所有基面必须尽可能坚实平整。

吸收性表面施工第一层FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料前必须完全用水浸透，但注意施工前不能有明水。

混合料：

正常条件下，当两个组份按比例完全混合后，呈粘稠奶油状。

在干净的容器内将粉料加入到液体中，用低速搅拌器混合

施工：

确保涂料施工至少两层，但单次施工厚度＜2mm；至少两层，每层1.4-1.7kg/m2；

高风险区可施工第三道，涂层用量1.4-1.7kg/m2；

当基面仍潮湿但无明水时，施工第一层涂料，用刷子、滚筒或海绵确保灰浆与基面完全粘结。

在20℃时，等第一层固化至少4—8小时，然后施工剩余涂层。

大面积施工FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料时，用合适的螺旋搅拌器及泵喷涂。

裂缝、墙与地板交接等部位在使用过程中很可能会产生位移，建议多刷一道涂料。

7.1FH-CS108聚合物水泥基防水涂料的注意事项

一般不需要，但若在阳光下或有风时施工，应采取预防措施。

立即用水清洗工具和设备，固化材料只能用机械的方法清除。

施工时最低环境及基面温度是8℃。

FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料单次施工用量不可多于2Kg/m2

FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料施工时应采取任何水泥基材料的通用防护措施。

注意：

当法赫产品在正常情况下正确储存、处理和使用时，无论是此处信息，还是特殊情况下对使用法赫产品的推荐，都是基于法赫公司对其知识和经验的良好信心。

在实际应用中，由于所用物料、底层和工地的不同，因此不能由此处信息，或任何书写的推荐，或任何其它的建议而推断出法赫公司对其产品的商品性和对特殊用途的适用性作任何担保和承担任何法律责任。

应尊重第三方的所有权。

所有订单需遵循目前的销售及付运条款。

使用者应参考有关产品技术说明书的最新版本，法赫公司将乐意提供。

8、总结

本文介绍了我国防水材料的发展，着重说明了聚合物改性水泥防水涂料。

阐述了聚合物改性水泥基防水涂料的作用机理，聚合物的液料和粉料的配方对涂料性能的影响，讨论了影响涂料耐老化性能的因素。

公司研发的FH-CS108聚合物改性水泥基防水涂料用于建筑防水工程，施工简单、环保无毒。

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