聚合物水泥防水涂料中丙烯酸酯乳液的最佳配比

1 前言
聚合物水泥防水涂料是近几年才兴起的高分子防水涂料,它是由水性聚合物乳液和无机胶凝材料两部分组成。在此之前沥青防水技术一直占据防水市场的主导地位。而高分子防水涂料中,聚氨酯防水涂料性能是非常好的,但其中含有异氰酸酯、煤焦油有机溶剂等大量有害物质,严重污染环境,不符合环保发展趋势,其应用受到限制。随着世界对环保的重视,防水涂料开始向水性化发展,聚合物水泥防水涂料便应运而生,它具有高效、无毒无害、施工简单、涂膜耐老化性与机械性能优良、应用广泛等优点,是近年来发展较快的新型防水涂料,简称为J S防水涂料。但是并非所有的聚合物乳液均能与水泥进行复配,有的聚合物乳液钙离子稳定性差,与水泥复配后会导致乳液破乳失效,有的与水泥混合不均,分散性不好,时间稍长会导致水泥沉降,施工时要不断搅拌也给施工带来麻烦,为了解决这些问题,人们在施工时向乳液中添加分散剂、润湿剂等一些外加助剂,给施工带来不必要的麻烦。为此,笔者做了大量实验终于确定了适合聚合物水泥防水涂料的聚合物乳液的最佳配比。

2 实验部分
211 原材料
丙烯酸丁酯(BA) ,聚合级;苯乙烯( st ) 聚合级;甲基丙烯酸甲酯(MMA) 聚合级;丙烯酸(AA) ,聚合级;乳化剂OP210 (上海忠诚) ;NP240 (科宁公司) ;平平加O (国产) 十二烷基硫酸钠(国产) ,引发剂(NH4) 2S2O8 ;保护胶PM。

212 丙烯酸酯乳液的合成
首先将一定量的丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯及适量丙烯酸加入到有一定量的非离子乳化剂和阴离子乳化剂的水溶液中,配制成预乳化液待用。另取一定量的水,乳化剂及PM 保护胶加入到反应釜中,加热升温,当反应釜温度升至75 ℃时加入20mL 上述预乳化液及适量引发剂。引发反应结束后,升温至87 ℃;滴加剩余的预乳化液,约2～3h滴加完毕,保温2h ,然后降温,出料。

3 结果与讨论
311 聚合物乳液乳化剂的确定
合成的聚合物乳液要与水泥复配,由于水泥中含有大量的钙离子,所以要求乳液的Ca2 + 稳定性要非常好。因此我们选择的乳化剂为稳定性好的阴离子乳化剂及非离子型乳化剂复合作为乳液乳化剂。另外经过大量实验,阴离子与非离子乳化剂的质量比为1∶2 时稳定性最好,因而实验中均采用该配比。笔者分别用OP210 、NP240 ,平平加O 与十二烷基硫酸钠复合乳化剂合成聚合物乳液分别称为A、B、C ,将三种乳液与相同质量的水泥复配进行性能对比,结果见表1 。

通过表1 的对比可以看出,复合乳化剂HLB 值越大,乳液与水泥复配后的稳定性越好,而乳液B与水泥分散后的均匀性不如乳液C。所以,笔者用合成乳液C 的乳化剂作为聚合物水泥防水涂料的乳液乳化剂。

312 聚合物乳液中丙烯酸含量的确定
丙烯酸在乳液聚合中是不可缺少的功能性单体,它具有增加聚合物乳液的稳定性,减小乳液粒径,提高乳液的分散性,增加涂膜的附着力,与水泥复配还能促进水泥的水化反应,起一定的早强作用。如果丙烯酸的量加的少了,则由于涂膜水分干燥快,水泥未来得及水化既已成膜,水泥在其中只起到填料的作用,制成的产品性能显示不出水泥水化物的优点,那么,没有必要采用水泥,因为很多廉价粉料也可以满足要求。相反,如果丙烯酸的量加多了,则会引起水泥水化过快,使聚合物水泥成膜出现干缩以致裂缝,失去防水作用,因此丙烯酸的填加量尤为重要。笔者分别用丙烯酸含量为单体含量的110 %、115 %、210 %、215 %、310 %合成五种乳液,做平行对比实验,分别取相同质量的乳液和水泥混合搅拌后,倒在聚乙烯膜上干燥,24 小时后观察成膜情况如表2 所示。

　由表2 可以看出丙烯酸含量为单体含量的115 %～2 %是最佳含量,制成的聚合物水泥防水涂膜成膜好,而且水泥也充分水化,起到较好的防水效果。

313 聚合物乳液玻璃化温度的确定
由于水泥本身有较大的刚性,而聚合物乳液是弹性体,而且乳液的玻璃化温度越低弹性越大,当乳液中加入水泥后必然会导致涂膜的低温柔性下降,当然低温柔性下降的大小与水泥填加的多少也有关,笔者实验采用的聚灰比均为10∶8 来确定乳液适合的玻璃化温度。分别采用- 40 ℃、- 30 ℃、- 25 ℃、- 20 ℃、- 15 ℃五种不同玻璃化温度的乳液进行平行对比实验,实验如表3 所示。