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近几年发展起来的聚合物水泥基防水涂料，又称为JS防水涂料，是一种环境友好型高分子防水涂料，它是由无机胶凝材料和水性聚合物乳液两部分组成的，既有无机材料的刚性，又兼具聚合物的韧性和高粘结性，已经成为防水涂料发展的热点。但是并非所有的聚合物乳液均能与水泥进行复配。有的聚合物乳液的钙离子稳定性差，与水泥复合后容易导致乳液破乳而失效：有的与水泥的相容性差，水泥在乳液中分散不均，导致涂料性能下降。丙烯酸酯胶乳作为一种含有一C00H的聚合物．能够与水泥水化产物中的Ca(OH) 发生作用，从而能与水泥进行复配，制备出具有高强度、高耐水性的聚合物水泥涂料。本实验以丙烯酸酯胶乳为聚合物基体，掺人一些助剂进行改性，制成液料；以水泥及其他惰性填料组成粉料；通过调整液料及粉料的配方工艺．制备出具有高性能的聚合物水泥防水涂料。
1 实验部分
1．1 主要原料
丙烯酸酯胶乳：I型．福州金凤涂料有限公司：白水泥、轻质碳酸钙、石英砂：市售产品；分散剂、消泡剂：工业级．均为市售产品。
1．2 实验仪器及设备
电子万能试验机：WDW～2型．济南试金集团有限公司：电热恒温干燥箱：101A一3型，上海东星建材设备有限公司。
1．3 丙烯酸酯胶乳流变性的测定
将丙烯酸酯胶乳置于旋转粘度计中测量其粘度及流变性能。
1．4 防水涂料的制备
先将丙烯酸酯胶乳与各种助剂掺合制成液料，白水泥与轻质碳酸钙、石英砂搅拌均匀制成粉料，然后将上述粉料及液料按比例混合均匀，按JC／T 894—2001《聚合物水泥防水涂料》的要求制备成涂料试样。
1．5 力学性能测试
参照JC／T 894-2001《聚合物水泥防水涂料》，测定涂料试样的拉伸强度及断裂伸长率。
1．6 吸水率的测定
将涂料均匀地涂敷在6块大小为120 mm~50mmx0．5 mm的水泥板上，将其置于盛有蒸馏水的容器中，7 d后取出，擦干表面的水分。用分析天平分别称取试件浸水前后的质量，计算出其吸水率。
2 结果与讨论
2．1 丙烯酸酯胶乳的流变性分析
流变性是高分子乳液的重要性能之一，在生产及应用高分子乳液的过程中，常常要求其具有与生产工艺相适应的流变性。因此，对丙烯酸酯胶乳的流变性进行研究具有很好的现实意义
图1所示是丙烯酸酯胶乳的粘度与剪切速率之间的关系。从图1中可以看出，丙烯酸酯胶乳的粘度随着剪切速率的增加而迅速下降，当达到某一数值后，下降趋于缓和，呈现出切力变稀的现象。这说明本实验所采用的丙烯酸酯胶乳具有假塑性流体(Pesudo—plasitc Fluid)的流变性质t 。对于乳液呈现出切力变稀的现象，我们认为这是因为丙烯酸酯聚合物分子链中含有-COOR、一0H、一C00H等极性基团，它们都能与水产生溶剂化作用以及氢键作用，从而在胶乳颗粒与水的两相界面上形成一定的作用力。当剪切速率增加时，这些作用力会遭到破坏，从而使得胶乳粒子的相对运动变得容易，表现出粘度下降；而当剪切力速率增加到一定程度后，作用力已经被完全破坏，粘度达到某一稳定值而不再继续降低。
2．2 液粉比对涂料拉伸性能的影响
液粉比是涂料中聚合物乳液量与所用粉料量之间的比值，它不仅影响到涂膜的各种性能，而且涉及到涂料的经济性，因此是一个重要的指标。图2为不同的液粉比对涂料拉伸强度及断裂伸长率的影响。
从图2中可以看出，随着液粉比的增大，涂料的拉伸强度呈现出先升后降的趋势，并在液粉比为1时达到峰值1．15 MPa。这是因为：一方面，液粉比的提高，使得体系中的水量增多，涂料中水泥的水化反应也比较完全，使得涂料的拉伸性能不断提高；另一方面，乳液量增加后，体系中的颜填料体积浓度减小，容易导致涂料拉伸强度的急剧下降。因此，涂料拉伸强度的大小由两者互相竞争所决定。对于本实验研究，当液粉比小于1时，前者占决定因素，表现为拉伸强度逐渐上升：当液粉比超过1时，后者占决定因素，表现为涂料拉伸强度的迅速下降。涂料的断裂伸长率呈现出逐渐上升的趋势．这是因为一方面，聚合物的增加使得体系中的柔性成分不断上升：另一方面，聚合物能与粉料中的无机粉体形成网络结构，从而改善了无机粉料与聚合物的界面粘结，使得体系的断裂伸长率上升。
2-3 消泡剂用量对涂料性能的影响
涂料在混合搅拌过程中容易产生大量的气泡，使涂膜产生气孔和应力集中，导致其力学性能下降，从而留下渗漏隐患。因此，添加适量的消泡剂能明显减少气泡造成的缺陷，有效地提高涂膜性能。图3所示是液粉比为1时，消泡剂用量对涂膜性能的影响。从图3中可以看出，拉伸强度及断裂伸长率均呈现出先升后降的趋势，并在消泡剂用量为0.5％(占总量的质量百分比，下同)时达到最大值。这是因为，适量消泡剂的加入能有效减少体系因搅拌不均所形成的缺陷，提高体系的力学性能。然而，当消泡剂用量过大时，其自身的化学成分又容易破坏体系中聚合物与粉体之问的网络交联结构，导致体系力学性能的下降。故综合涂料的性能，本研究将消泡剂的用量确定为0．5％
2．4 分散剂用量对涂料性能的影响
一般认为，水泥、碳酸钙等粉料由于表面能较大，极易发生团聚，形成二次粒子 这种团状聚集体中间包裹着空气，粒子之间由表面张力相互吸引。当其与水分子结合时，聚集体外围的水泥水化，容易阻碍水分子往内渗透，导致内部水泥颗粒水化不充分，从而形成了粘结的薄弱点，影响材料的均质性及力学性能。而分散剂能够在一定的剪切力作用下使水泥等二次粒子充分解聚，使体系中形成粉料及聚合物的均匀分散体，从而使涂料具有良好的流动性、稳定性及均质性。图4为固定涂料的液粉比为1时，分散剂的用量对涂膜性能的影响。从图4中可以看出，随着分散剂用量的提高，涂膜的拉伸强度呈上升趋势。这是因为随着体系中分散剂含量的增多，无机填料能更均匀地分散在聚合物涂膜中，更多的水泥粒子能参与水化，在涂膜中形成局部的硅酸盐骨架结构，从而增强涂膜的抗张能力。
从图4还可看出，涂膜断裂伸长率随消泡剂用量增加呈现先升后降的趋势。这是因为分散剂的加入使体系中的微细颗粒能被聚合物乳液有效地包覆，避免了团聚颗粒在涂膜中形成缺陷的可能。并且伴随着体系流变性能的提高，涂料的消泡效率得以提高，涂膜中的微气泡也相应减少，使材质更加均匀，涂膜断裂伸长率上升。但当分散剂用量超过一定量后，涂膜的粘度降低，导致断裂伸长率有一定程度的下降。故综合涂膜的力学性能，本研究将分散剂的用量确定为0．6％ 。
2．5 耐水性能的研究
图5为不同液粉比的JS防水涂料的吸水率随时间的变化曲线。从图5中可以看出，随着浸水时间的延长，不同液粉比的聚合物水泥涂料的吸水率都有所增加。但在相同的浸水时间下，高液粉比体系的吸水率要明显高于低液粉比体系。这是因为，聚合物乳液的分子结构中含有大量的亲水基团如一0H，一COOH等，这些基团决定了高聚物在长期的浸水过程中，容易发生溶胀现象。而水泥作为一种刚性材料，具有良好的长期耐水性能，且在体系中，有相当数量的水泥颗粒被聚合物所包裹而不易水化。因此，减少聚合物的使用量可以降低材料的吸水率，从而提高体系的耐水性能。
2．6 养护龄期对涂料性能的影响
表1为固定液粉比为1时，涂料的养护龄期对其性能的影响。从表1中可以看出，随着养护龄期的增加，涂料的拉伸强度呈上升趋势，而断裂伸长率却呈下降趋势。这是因为，由于聚合物水泥防水涂料中水泥的水化是一个渐进的过程．水泥水化不断地发生，使涂料的刚性增强，从而涂膜的拉伸强度不断上升：另一方面，涂膜中残存的助剂在一定程度上能够起到增加涂膜柔韧性的作用，但随时间的延长，这些助剂会缓慢地挥发，体系中的韧性成分逐渐减少，导致体系的断裂伸长率降低 。
2．7 成膜机理探讨
一般认为，JS涂料的成膜机理为：在搅拌过程中，当水泥遇水而水化时，反应产生的Ca(OH)2 溶液的浓度能迅速达到饱和，并析出水化晶体，同时生成钙矾石晶体及水化硅酸钙凝胶体，乳液中的聚合物颗粒便沉积到凝胶体表面。随着水化反应的进行，聚合物颗粒沉积量越来越多，并在凝胶体表面及未水化完全的水泥颗粒上形成紧密的堆积层，进而发展为可连续的薄膜，形成与水化水泥浆体相互胶接的网状结构。这种网状结构能大大改善水泥砂浆硬化体的物理组织结构，缓解内应力，减少微裂纹的产生，增强聚合物防水涂料的致密性及力学性能。
3 结论
1)以丙烯酸酯胶乳聚合物基体为液料，水泥及其他惰性填料为粉料，可制备出具有高性能的JS防水涂料
2)通过对丙烯酸酯乳液流变性的研究，发现实验中所采用的丙烯酸酯乳液具有假塑性流体的流变性质。
3)通过研究确定了JS防水涂料的最佳配方，发现当液粉比为l、消泡剂及分散剂用量分别为0．5％及0．6％时．所制得的JS防水涂料的性能最优。
4)研究了JS涂料的耐水性能，并发现适当地降低液粉比可以降低涂料的吸水率，提高涂料的耐水性能：随着养护龄期的增加，涂料的拉伸强度呈上升趋势，断裂伸长率却呈下降趋势。
