三元乙丙橡胶防水涂料的制备及性能研究
三元乙丙橡胶防水涂料的制备及性能研究
闫锋1，王大伟2（1.青岛恒泰伟业建材有限公司，山东青岛266100；2.山西四方恒泰防水材料有限公司，山西忻州034000）
随着屋面防水质保期的延长，耐候性好的防水材料备受行业关注。本课题研制了一种双组分三元乙丙橡胶防水涂料，以三元乙丙橡胶（EPDM）、增塑剂、活性剂、补强填充剂、润滑剂、抗氧剂、硬脂酸及过氧化物引发剂为主要原料制得A 组分，B 组分由交联剂组成。使用时，将A、B 两组分按比例混合，室温下自然硫化即可得到具有高弹性、高强度的三元乙丙橡胶防水涂膜，涂膜既具有三元乙丙橡胶片材的优异性能，又具备防水涂料无缝连接的特点，并且颜色可调。
该三元乙丙橡胶防水涂料具备了三元乙丙橡胶耐高低温性能、耐老化性能优良的特性，使用寿命可达50 年以上；并且施工便利，既可手工涂刷，又可机械喷涂，其施工效率约是传统防水卷材施工效率的5倍。该三元乙丙橡胶防水涂料适用于民用与工业建筑中各种复杂的防水工程。
本文介绍了三元乙丙橡胶防水涂料的制备和性能特点，研究了引发剂、交联剂对防水涂膜强度和延伸性能的影响，考察了硬脂酸用量对三元乙丙橡胶防水涂料硫化特性的影响，探讨了A、B 两组分的配比对防水涂膜力学性能的影响。
1 实验部分
1.1 原料及规格
三元乙丙橡胶（EPDM）：陶氏公司；氧化锌：青岛钛克森国际贸易有限公司；滑石粉：辽宁海城公司；硬脂酸：郑州福特化工产品有限公司；增塑剂：淄博济维泽化工有限公司；交联剂：瑞利奥莱化工；碳酸钙（800目）：莱州市金福原矿产有限公司。
1.2 试样制备
1.2.1 A 组分合成
将溶剂、增塑剂、增黏剂等助剂加入搅拌罐，以600 r/min 的速度搅拌，完全溶解后加入各种粉体助剂继续搅拌均匀，最后将预热为易流体的三元乙丙橡胶加入容器，继续搅拌10 min。用溶剂调节体系的黏度度（根据不同的施工方法），搅拌30 min 后制得分散均匀的A 组分。
1.2.2 B 组分制备
将复配的交联剂封装得到B 组分。
1.2.3 三元乙丙橡胶防水涂膜的制备
将A、B 组分按一定比例混合均匀，在室温下养护7 d，得到三元乙丙橡胶防水涂膜。
1.3 测试与表征
1.3.1 拉伸性能测试
参照GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，将三元乙丙橡胶防水涂膜试样裁成哑铃状，采用电子万能材料试验机测试防水涂膜的拉伸强度、断裂伸长率。
1.3.2 硬度测试
参照GB/T 531—1999《橡胶邵尔A 硬度试验方法》，使三元乙丙橡胶防水涂膜试样的厚度＞4 mm，采用昆山托普泰克电子有限公司生产的LX-A 硬度计测试防水涂膜的硬度。
1.3.3 低温性能测试
采用日本进口低温箱，对三元乙丙橡胶防水涂膜进行低温性能测试。
1.3.4 耐热老化性能测试
采用高温烘箱，在115 ℃下对三元乙丙橡胶防水涂膜进行耐热老化性能试验。
1.3.5 耐臭氧和人工气候老化试验
采用人工气候老化箱，分别对对三元乙丙橡胶防水涂膜的耐臭氧和人工气候老化性能进行测试。
2 结果与讨论
2.1 助剂用量对防水涂膜力学性能的影响
以sartomer 238 为引发剂、对苯鲲二肟为交联剂制备三元乙丙橡胶防水涂料，考察其用量对三元乙丙橡胶防水涂膜拉伸强度、断裂伸长率及硬度的影响，结果如表1—3 所示。
从表1—3 可以看出，随着sartomer 238 用量的增加，制得的三元乙丙橡胶防水涂膜的拉伸强度和硬度增大，断裂伸长率先增大后减小；随着对苯鲲二肟用量的增加，制得的三元乙丙橡胶防水涂膜的拉伸强度和硬度增大，断裂伸长率先增大后减小；随着sartomer 238 与对苯鲲二肟复配用量的增加，制得的三元乙丙橡胶防水涂膜的拉伸强度和硬度先减小后增大，断裂伸长率先增大后减小。综合考虑材料性能和成本，sartomer 238 与对苯鲲二肟用量为（1%+3.3%）时，不仅用量较少，制得的三元乙丙橡胶防水涂膜的力学性能也最优。
2.2 硬脂酸用量对三元乙丙橡胶硫化特性的影响
不同硬脂酸用量下，三元乙丙橡胶的硫化特性参数见表4。
由表4 可以看出，随着硬脂酸用量的增加，焦烧时间略有延长，硫化时间略为缩短。说明在该体系中，当硬脂酸含量在2%以内时，其对三元乙丙橡胶的硫化速度影响不明显。
从表4 还可以看出，随着硬脂酸用量的增加，体系的扭矩差明显降低，扭矩差表征了化学交联的程度，说明硬脂酸明显抑制了硫化剂对三元乙丙橡胶的交联，降低了体系的化学交联密度，略微提高了硫化速度，但变化无明显。
2.3 A、B 组分比例对防水涂膜力学性能的影响
在A、B 组分混合常温硫化的过程中，A、B 组分的比例对三元乙丙橡胶防水涂膜的力学性能影响较大。A 组分质量一定时，考察了B 组分质量分别为A组分质量的2.7%、3%、3.3%、3.6%、3.9%时，制得的三元乙丙橡胶防水涂膜的力学性能，结果如表5 所示。
由表5 可知，A 组分一定的情况下，B/A 为3.3%时，制得的三元乙丙橡胶防水涂膜的力学性能符合参照标准GB/T 19250—2013《聚氨酯防水涂料》的要求。
2.4 三元乙丙橡胶防水涂料的配方
综合上述不同助剂对三元乙丙橡胶防水涂膜强度和延伸性能的影响、硬脂酸用量对三元乙丙橡胶硫化特性的影响以及A、B 两组分的配比对三元乙丙橡胶防水涂膜力学性能的影响，得到如下最佳配方：
1）A 组分
EPDM：100 份，增塑剂：30 份，颜填料：110 份，氧化锌：7.5 份，硬脂酸：2.0 份，ST：2.0 份，SD-1：2.0 份，增黏剂：5.0，sartomer 238：1.0 份，共交联剂：7.5 份，特殊助剂：3.0 份，溶剂：30 份。A 组分合计共300 份。
2）B 组分
交联剂：10.0 份。
最佳配方下制得的三元乙丙橡胶防水涂料的综合性能见表6。
3 结论
制备了双组分三元乙丙橡胶防水涂料，研究了引发剂和交联剂对防水涂膜强度和延伸性能的影响，考察了硬脂酸用量对三元乙丙橡胶硫化特性的影响，探讨了A、B 两组分的配比对防水涂膜力学性能的影响，得出了双组分三元乙丙橡胶防水涂料的最佳配方；按最佳配方制得的三元乙丙橡胶防水涂膜综合性能符合相关标准的要求，耐候性尤其优异，可应用于各种外露防水工程中。