我懂了！JS聚合物水泥防水涂料的成膜機(jī)理和防水原理

小魚

導(dǎo)語聚合物水泥防水涂料簡(jiǎn)稱JS防水涂料，是建筑防水涂料中的一大類別，是以丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯等聚合物乳液和水泥為主要原料，加入填料及其他助劑配制而成，經(jīng)水分揮發(fā)和水泥水化反應(yīng)固化成膜的、適用于房屋建筑及土木工程涂膜防水用的一類雙組分水性防水涂料。JS防水涂料其性質(zhì)屬于有機(jī)與無機(jī)復(fù)合型防水涂料，此類涂料兼有聚合物涂膜的延伸性、防水性以及水硬性材料強(qiáng)度高、易與潮濕基層黏結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，并可根據(jù)不同工程或不同工程部位設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)柔韌性和強(qiáng)度等性能，施工方法靈活方便，尤其是以水為分散劑，克服了焦油類、瀝青類、溶劑類涂料易污染環(huán)境的弊病，有利于環(huán)境的保護(hù)，其問世以來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。此類涂料產(chǎn)品現(xiàn)已有GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)。 一、聚合物水泥防水涂料的成膜機(jī)理 根據(jù)主要成膜物質(zhì)的性質(zhì)，聚合物水泥防水涂料為有機(jī)-無機(jī)復(fù)合涂料，當(dāng)涂料被涂覆在被涂物上，由液態(tài)或粉末狀變成固態(tài)薄膜的過程，稱之為涂料的成膜過程或涂料的固化，一般亦稱之為涂料的干燥。聚合物水泥防水涂料是一種兼具揮發(fā)固化和反應(yīng)固化雙重特點(diǎn)的涂料，其成膜機(jī)理是在液料和粉料配合攪拌均勻后，聚合物乳液即把水泥顆粒包裹起來，一方面是乳液中的一部分水分揮發(fā)，使高分子微粒脫水而粘連在一起，從而形成連續(xù)的彈塑性薄膜；另一方面是水泥吸收乳液中的其余水分，發(fā)生水化反應(yīng)固化，并與有機(jī)高分子聚合物鏈共同組成互穿網(wǎng)絡(luò)的防水涂膜結(jié)構(gòu)，從而加快了涂膜固化成膜的速率。聚合物與水泥的結(jié)合，主要是通過離子鍵而實(shí)現(xiàn)化學(xué)相互作用的：圖片生成(P-COO)nMe聚合物水泥新體系，是一種高強(qiáng)度、高彈性的致密復(fù)合材料。聚合物與水泥的水化新產(chǎn)物之間的化學(xué)相互作用是聚合物水泥防水涂料研制的重要問題之一，調(diào)節(jié)聚合物與水泥填料間的配比，則可得到一系列材料，如柔性防水涂料、剛性防水層、膠黏劑、密封材料等，聚合物水泥防水涂料因原料選材和配方設(shè)計(jì)機(jī)理的獨(dú)特，形成了該涂料獨(dú)有的性能特點(diǎn)。聚合物水泥防水涂料所選用的成膜物質(zhì)是有機(jī)聚合物乳液和水泥與石英砂，通過這兩大類材料巧妙的結(jié)合，在最終形成的防水涂膜中，聚合物相與水泥固相相互貫穿，交聯(lián)固化，所形成的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既具有有機(jī)高分子材料的柔性網(wǎng)絡(luò)，又具有無機(jī)膠凝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在保持了無機(jī)硅酸鹽材料抗老化能力強(qiáng)，強(qiáng)度、硬度大，粘接力強(qiáng)等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，又引進(jìn)了有機(jī)高分子材料變形性好、結(jié)構(gòu)封閉性強(qiáng)、產(chǎn)品易涂刷的優(yōu)點(diǎn)，從而使剛?cè)岱浪嘟Y(jié)合的思想在化學(xué)建材的研究中得到了圓滿的體現(xiàn)。關(guān)于聚合物水泥防水涂料的成膜機(jī)理，以下兩點(diǎn)十分重要，在研制JS防水涂料時(shí)應(yīng)充分注意。(1)水泥與不同級(jí)配的石英粉或碳酸鈣加入聚合物膠乳中后，經(jīng)固化，水泥砂漿則由完全剛性變成具有一定的柔性，其機(jī)理在于材料的分子組成發(fā)生了變化，即當(dāng)聚合物微粒加量足夠大時(shí)，水泥、石英粉、碳酸鈣及其間隙完全被聚合物微粒包裹與填充，隨著水分的揮發(fā)，聚合物微粒逐漸靠攏，水泥與水泥之間、水泥與石英粉和碳酸鈣之間形成彈性層。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明，當(dāng)溫度在23℃土1℃、濕度在40%～70%時(shí)，用丙烯酸酯乳液做的聚合物水泥防水涂料在固化形成過程中，固化初期30h內(nèi)90%的水分被揮發(fā)掉，而只有5%的水分與水泥結(jié)合，所以有效的水灰比小于0.04，計(jì)算水泥的水化程度略高于15%，因此大量水泥在聚合物水泥防水涂料中主要起著填充料的作用。(2)聚合物水泥防水涂料在固化成膜時(shí)，水泥等填充料與高分子聚合物之間不是簡(jiǎn)單的包裹與被包裹的關(guān)系，水泥水化而形成的鋁鹽或沙與高分子聚合物有相互作用，若水泥固定，這種作用主要取決于聚合物乳液的特性。經(jīng)專家們研究發(fā)現(xiàn)，如果聚合物乳液中沒有活性基因，則柔性水泥固化成膜的速率非常慢，而且成型后的JS防水涂膜的拉伸強(qiáng)度并不理想；如果聚合物乳液中的活性基因太大，則固化成型較快，柔性較差，甚至沒有柔性而成為剛性，所以聚合物乳液與水泥、石英粉、碳酸鈣混合成型時(shí)，這種相互作用力的大小很重要，不能太大也不能太小。 二、溫濕度對(duì)JS防水涂料成膜的影響 聚合物乳液與水泥之間不僅是一種包裹與被包裹的作用，而且是高分子聚合物的活性基因與水泥的作用，但必須認(rèn)識(shí)到，水泥要通過水化形成金屬鹽，特別是高價(jià)金屬鹽(鋁鹽)才能與高分子活性基因起作用。在聚合物水泥防水涂料成膜過程中，水泥水化只有15%左右，其余大部分都充當(dāng)了填充料，但這個(gè)數(shù)據(jù)是在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件(溫度23℃±2℃，相對(duì)濕度45%～70%)下得出的結(jié)論，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)聚合物水泥防水涂料的成膜過程中其水化與實(shí)驗(yàn)室得出的數(shù)據(jù)是有差異的。如果施工現(xiàn)場(chǎng)溫度高、濕度小，那么水分揮發(fā)快，相對(duì)來說水泥水化不充分，同高分子聚合物作用就小，這種條件下對(duì)成型的防水涂膜相對(duì)來說，手感較軟，涂膜的斷裂伸長(zhǎng)率會(huì)大，而斷裂強(qiáng)度則?。幌喾礈囟鹊?，濕度又大，水分揮發(fā)慢，則水泥的水化充分，同高分子聚合物作用就強(qiáng)，成型的防水涂膜相對(duì)來說，手感較硬，涂膜的斷裂伸長(zhǎng)率降低，而斷裂強(qiáng)度則增大。當(dāng)然這僅是一種變化趨勢(shì)，并非絕對(duì)的，因?yàn)镴S防水涂料其成因過程比較復(fù)雜，加上液料與粉料拌和好壞的影響以及在成型過程中聚合物包裹水泥填充料的因素等原因，其涂膜性能變化并非像上述那樣簡(jiǎn)單，比如氣溫太低(10℃以下)，濕度又相當(dāng)大(相對(duì)濕度在90%以上)，當(dāng)液料與粉料混合黏度較低(低于3Pa·s)，防水涂料成膜時(shí)，則容易造成局部分層現(xiàn)象(有較大部分粉料沒有被聚合物包裹好)?？傊赡づc環(huán)境溫濕度關(guān)系較大，無論用何種乳液作為主體液料都會(huì)有此現(xiàn)象。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可證明，溫濕度對(duì)JS防水涂料的成膜是有較大影響的。專家們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，粉料用得越多，這種影響就越大，究其原因，粉料量越大，水泥越多，在溫濕度變化的條件下，其水化情況差別就越大，而且聚合物包裹粉料的好壞就越容易體現(xiàn)出來，從而對(duì)涂膜性能變化就比較明顯；相反，在粉料比例較少的情況下，水泥的作用對(duì)性能變化就不會(huì)那么明顯，而且聚合物乳液包裹填料的形式不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的變化，即很少會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。 三、聚合物水泥防水涂料的防水原理 從目前已有的防水涂料品種來分析，其防水機(jī)理可分為兩大類型：一類是通過形成完整的涂膜阻擋水的透過或水分子的滲透；另一類則是通過涂膜本身的憎水作用來防止水分透過。聚合物水泥防水涂料則是通過涂膜來阻擋水的透過或水分子的滲透。許多高分子材料在干燥后能形成完整連續(xù)的膜，固體高分子的分子與分子之間總有一些間隙，其間隙的寬度約為幾納米，按理說單個(gè)的水分子完全可以從這些間隙中通過，但自然界的水通常處在締合狀態(tài)，幾十個(gè)水分子之間由于氫鍵的作用而形成一個(gè)較大的水分子團(tuán)，這樣水分子實(shí)際上就很難通過高分子之間的間隙，這就是防水涂料涂膜具有防水功能的主要原因。 　　我們是一家專注建筑防水的專業(yè)技術(shù)公司，主要生產(chǎn)防水、堵漏、注漿等系列材料，承接防水工程方案設(shè)計(jì)和工程施工，歡迎大家多聯(lián)系、多交流、多合作，多多捧場(chǎng)，謝謝關(guān)照！您剛好需要，我正好專業(yè)。 寧德新建工防水科技全國(guó)免費(fèi)熱線：400- 0593321。 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓