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增稠剂对JS防水涂料的影响研究
叶晓敏，伍志超，林日平，田媛媛，魏 荣，周 矗
(佛山市顺德区巴德富实业有限公司，广东佛山 528322)
0 前 言
聚合物水泥防水涂料(简称JS防水涂料)是以丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯等聚合物乳液和水泥为主要原料，加入填料、细骨料及其他助剂配制而成，经水分挥发和水泥水化反应固化成膜的双组分水性防水涂料。通过有机与无机材料复合而成，成膜后兼具一定的柔韧性及强度等特点，对多种基材黏结牢固，其对环境友好无污染，防水性能出众，已成为防水涂料的发展热宠。根据产品独特的特性被广泛应用于屋面、厨房、卫生间、游泳池、地下室等处。为了使防水涂料具备良好的施工性，施工黏度，漆料稳定的开放时间，根据不同的液粉配比、产品型号，需要加入适量的增稠剂。根据不同增稠剂的增稠机理，大致可分为纤维素醚、聚丙烯酸酯、缔合型聚氨酯类增稠剂、无机增稠剂，不同增稠剂对丙烯酸防水乳液的应用性能的影响，除了本身的增稠机理之外，还对涂料的拉伸性能也存在一定的影响。
1 实验部分
1.1 实验试剂(见表1)
1.2 实验仪器(见表2)
1.3 涂料参考配方(见表3)
1.2 实验仪器(见表2)
1.3 涂料参考配方(见表3)
1.4 涂料制备
根据表3中配方，按照GB/T 23445—2009聚合物水泥防水涂料相关规定，制备样片，并按照标准实验室养护条件进行养护，冲片，测试。
1.5 检测方法
1.5.1 涂膜外观
在玻璃板上两道成膜，两边干膜厚度控制在(1.5±0.2) mm范围内，观察其干膜外观。
1.5.2 开放时间
将浆料开放静置于标准环境中，每隔30 min测量一次黏度，并观察涂料状态。
1.5.3 液料高温热贮存稳定性
测量液料热储前黏度、pH值(25 ℃)数值，把液料密封好，在50 ℃烘箱内放置7 d。取出后观察高温热贮存后液料状态，待冷却至室温，再用数显斯托默黏度计测试液料黏度。
1.5.4 拉伸性能
试件制备：根据GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》，将标准条件下放置的液料、粉料用多用分散机搅拌5 min，静置以减少气泡，然后倒入模具中涂覆，模具表面用脱模剂处理。试样制备分二次涂覆，后道涂覆应在前道涂层实干后进行，两道间隔24 h之内，干膜厚度控制在(1.5±0.2) mm。试件脱膜后标准条件下养护96 h，然后将其放入(40±2) ℃干燥箱48 h，取出后放置在干燥器内2 h，用切片机冲切试件待用。按GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》进行相关项目性能测试。
1.5.5 施工性能
平整基面施工：在水泥板上用毛刷垂直涂刷两道，其中待每道涂层实干后再进行第二道涂刷，分别进行厚涂和薄涂施工。
2 结果与讨论
2.1 不同类型增稠剂的增稠响应(见表4)
表4中可以看出，不同的增稠剂对液料的流体黏度及运动黏度的响应程度是不相同的。本次实验中，当调整到相近的流体黏度时，纤维素增稠剂250HBR及10万HPMC的响应度较高，当达到52 KU左右时用量最少；其次是聚氨酯类增稠剂RM-8W及RM-12W，用量最多的是碱溶胀的增稠剂TT-935和ASE60。这是由于纤维素增稠剂由疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高聚合物本身的流体体积，减少颗粒自由活动空间，从而提高了体系黏度，具有较高的增稠效率。纤维素添加量较小，且有适宜的低剪黏度，这是由于纤维素类增稠剂可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度(静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高黏性；在高剪切速度时，分子处于平行流动状态作有序排列，易于滑动，所以体系黏度下降)；碱溶胀增稠剂添加量比纤维素高才能达到相当的中剪黏度，这是因为ASE60属于中低剪型增稠剂，故其低剪黏度很高；RM-8W属于中高剪增稠剂，添加量较少就可以达到较高的中剪黏度，但相应低剪黏度非常低；RM-12W属于低剪黏度，中剪黏度相对较低。
2.2 不同类型增稠剂对涂膜外观影响(见图1)
图1中可以看出不同类型的增稠剂对涂膜的外观呈现有一定的影响，其中以聚氨酯增稠剂的影响较为突出，整体膜面出现发花、白斑情况，RM-12W更是膜面出现了明显水纹现象。这是由于这类增稠剂的分子结构中引入了亲水基团和疏水基团，使其呈现出一定的表面活性剂的性质，不仅对涂料的流变性产生影响，而且相邻的乳胶粒子间存在相互作用太强致使乳胶分层引起的。
2.3 不同类型增稠剂对开放时间影响(见表5)
由表5显示，碱溶胀的增稠剂在配漆时，出现涂料成胶状，这是因为一方面由于增稠剂的添加量较大，另一方面，聚丙烯酸酯增稠剂的羧基含量较高的丙烯酸酯共聚物乳液，对pH值有较大的敏感性，在pH值为8～10时，成溶胀状态，故开放时间较差。而纤维素由于其保水性的特性，且初始黏度较低，开放时间非常优秀。RM-8W初始黏度较高，但仍存在轻微粉体下沉，出现浮白情况，这是由于本身RM-8W提供的低剪黏度过低，体系的黏度达不到稳定的网状结构，致使粉体下沉。但RM-8W和RM-12W均出现了不同程度的浮白现象，这是由于聚氨酯增稠剂中分子结构中同时引入亲水和疏水基团，使其表现出一定的表面活性剂的性质，故同类型的聚氨酯增稠剂均出现了不同程度的浮白情况。
2.4 不同类型增稠剂对液料贮存稳定性影响(见表6)
注：该表数据为7 d热储后与初始液料黏度的变化值。
除了两个低剪增稠剂RM-12W和ASE60的黏度经过热储后有所上升，有可能是因为低剪增稠剂添加量过高后造成明显的升黏现象，且有轻微的乳胶抱团情况。由于热储过程中，分子热运动加快，部分抱团结网动作加剧造成轻微凝团现象。其他增稠剂皆有所降黏的现象，但降幅很小，可以忽略不计，热储稳定性好。纤维素的分水现象相对明显，这是因为此类增稠剂是通过“固定水”达到增稠效果，对乳胶分子极少吸附，增稠剂体积膨胀充满整个水相，把乳胶粒子挤到一边，因而稳定性不佳，易出现分水情况。
2.5 不同类型增稠剂对拉伸性能影响(见图2、图3)
图2、图3显示添加不同类型的增稠剂的JS防水涂料的无处理断裂伸长率、拉伸强度及浸水、碱、热处理断裂伸长率、拉伸强度均呈现出基本一致的波动情况，这说明在产品性能经处理后的衰减情况基本是符合常规规律的。不同类型的增稠剂的拉伸性能又有优劣，其中10万HPMC的延伸率明显比250HBR高，但拉伸强度较其低，这是因为250HBR的抗水分效果较10万HPMC的好，使得其乳胶分子与粉体的交联形成致密的网状结构，增强产品的强度；碱溶胀的ASE60与TT-935在拉伸性能方面差异较小；而聚氨酯RM-8W与RM-12W相比，RM-8W的延伸率表现非常优异，而作为矛盾体性能的拉伸强度也相应较低，RM-12W的综合性能较为优异，这是因为当聚氨酯增稠剂的水溶液浓度达到一定时，形成的胶束与聚合物粒子缔合形成网状结构，对相邻的乳胶粒子间也存在相互作用，故RM-12W的拉伸强度高于RM-8W，RM-8W的断裂伸长率表现优异。
2.6 不同类型增稠剂对施工性能的影响(见图4)
不同类型的增稠剂在施工应用成膜情况差异性不大，但在施工过程中，手感及涂料的流挂情况有些差异。聚氨酯增稠剂的漆样低剪黏度偏低，所以施工起来都有流挂现象。纤维素的施工性优秀，在同等情况下，暂无发现流挂现象。这是因为纤维素增稠剂本身存在流平性较差的缺陷，在涂布完成后，黏度迅速增加，可以防止流挂。ASE60施工阻力较为明显，这是因为其通过在乳胶粒与颜料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度，从而影响施工的顺滑度；相比而言TT-935的施工手感却较为顺滑，这是因为TT-935可以有效改善中剪黏度，选用TT-935作为增稠剂与中高分子量的纤维素增稠剂相比，能改很好地改善涂料的流动和流平性。
3 结 语
增稠剂对JS防水涂料性能的影响比较复杂：
(1)不同类型的增稠剂对同一乳液的增稠响应度不同，故在原材料选型时，需要选择事宜的增稠剂或搭配使用。
(2)不同类型的增稠剂在施工应用的过程中，差异性较为突出，需要针对不同的施工需求及施工习惯选择合适的增稠剂。
(3)不同类型的增稠剂的增稠机理不同，在产品贮存的过程中，纤维素的增稠剂易出现分解，增稠体系不太稳定，相应的聚氨酯增稠剂在这方面就表现较为突出。
(4)不同类型的增稠剂对JS防水涂料的性能影响呈现一定规律，但不同的增稠剂对应表现的产品性能也有相对的差异，在满足产品标准性能的前提下，可以根据不同增稠剂对产品应用的影响做适当的选择。本文仅仅对不同增稠剂种类对JS防水涂料的影响进行了研究，但是在实际应用中，增稠剂的用量、比例、搭配、产地等均会对不同型号、不同乳液类型、不同厂家的乳液制作的JS防水涂料的各方面物理性能及施工应用产生重大影响，需要通过多次的实验来确定最佳配方，以取得最佳的产品性能及良好的应用性能。
(4)不同类型的增稠剂对JS防水涂料的性能影响呈现一定规律，但不同的增稠剂对应表现的产品性能也有相对的差异，在满足产品标准性能的前提下，可以根据不同增稠剂对产品应用的影响做适当的选择。本文仅仅对不同增稠剂种类对JS防水涂料的影响进行了研究，但是在实际应用中，增稠剂的用量、比例、搭配、产地等均会对不同型号、不同乳液类型、不同厂家的乳液制作的JS防水涂料的各方面物理性能及施工应用产生重大影响，需要通过多次的实验来确定最佳配方，以取得最佳的产品性能及良好的应用性能。
