赵长才，王勇，陈晓龙

（1.苏州市建筑科学研究院有限公司，江苏 苏州 215129；2.江苏省高性能建筑材料工程技术研究中心，江苏 苏州 215129；3.苏州市建设工程质量检测中心有限公司，江苏 苏州 215129；4.苏州市姑苏新型建材有限公司，江苏 苏州 215129）

喷涂速凝型聚合物乳液建筑防水涂料的研制

赵长才1，2，王勇3，陈晓龙4

（1.苏州市建筑科学研究院有限公司，江苏 苏州 215129；2.江苏省高性能建筑材料工程技术研究中心，江苏 苏州 215129；3.苏州市建设工程质量检测中心有限公司，江苏 苏州 215129；4.苏州市姑苏新型建材有限公司，江苏 苏州 215129）

以乙烯-醋酸乙烯酯乳液或丙烯酸酯乳液为主要成膜物质，复配成膜助剂、无机填料、稳定剂、分散剂、消泡剂等制成A组分，以速凝剂、促进剂、水等制成B组分。A、B组分按照一定比例喷涂速凝形成防水涂膜。测试结果表明，涂料凝胶时间3～10 s、拉伸强度1.8～3.6 MPa，延伸率350%～700%，耐水、耐碱性能较单组分聚合物乳液防水涂料优异，绿色环保，施工进度快。

聚合物乳液；建筑防水涂料；喷涂；速凝

0 前言

建筑防水涂料经过不断的发展，性能得到了全面的提高，环境变得友好，但施工方式仍以刮涂、辊涂等为主，费时费力，涂膜厚薄不均，而先进的喷涂施工应用较少[1]。2014年5月16日在北京举行的“2014年喷涂防水研讨会暨聚脲防水技术分会年会”上，行业专家就聚脲、硬泡聚氨酯、速凝橡胶沥青涂料、聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料、JS等防水涂料的喷涂技术及发展方向作了充分的研讨。近几年，业内先后开发出喷涂速凝型聚脲、橡胶改性沥青防水涂料等，这类涂料3～10 s即固化，一次成型可达3 mm以上。虽然高分子乳液类防水涂料（如聚合物乳液建筑防水涂料、聚合物水泥防水涂料等）也适合喷涂，但是这类涂料不具备速凝固化的特点。

为此，本文以目前应用较广的合成高分子乳液为主要成膜物质，研制水性高分子乳液类喷涂速凝型建筑防水涂料，主要测试了涂料的凝胶时间、拉伸性能、处理后的性能、施工应用等。

1 原料及基本配方

试验用原料及基本配方见表1。

表1 原料及基本配方

2 性能测试

2.1 凝胶时间及原理分析

2.1.1 凝胶时间

涂料凝胶时间测试方法：标准试验条件下，采用双管体外喷涂机，将A、B组分按一定比例雾化喷涂到立面砂浆墙面上，一次喷涂厚度（2±0.5）mm，记录涂料喷出到凝胶不流动的时间，即为凝结时间。

对于喷涂速凝类防水涂料，凝胶时间是一项重要的技术参数，它直接体现了这类涂料区别于其它慢干型防水涂料的本质特征。试验中，按上述测试方法喷涂涂料，凝胶时间和B组分与A组分质量比（B/A）的关系如图1。

图1 凝胶时间与B/A质量比的关系

从图1可以看出，EVA防水涂料和EAA防水涂料凝胶时间规律类似。EVA防水涂料随着B/A质量比的增大，即固化剂添加量增大，凝胶时间迅速缩短，当B/A为0.3时，凝胶时间最短，约3 s；但随着固化剂的继续增加，凝胶时间渐渐延长，当B/A为1.0时，凝胶时间约9 s。当B/A为0.4时，EAA防水涂料的凝结时间最短，约为4 s，随后凝胶时间大幅延长，增幅较EVA防水涂料大。由此可见，凝胶时间的变化与主要成膜物质种类有关，也与固化剂的用量有关。试验中采用的速凝剂为硅质水性材料，含有大量的硅氧键，促进剂是纳米材料，这类材料促使高分子乳液体系迅速凝胶，添加一定量即可使得涂料达到速凝固化的效果。但是，固化剂B组分本身含水量较高，若添加过量，稀释了防水涂料，凝胶时间反而延长。

2.1.2 凝胶原理分析

从速凝机理而言，喷涂速凝型聚合物乳液建筑防水涂料与喷涂速凝型橡胶沥青防水涂料、喷涂速凝聚脲防水涂料不同，喷涂速凝型橡胶沥青防水涂料是利用固化剂（破乳剂）使乳化沥青破乳，达到速凝的效果[2]；喷涂速凝聚脲防水涂料利用胺扩链剂与预聚体快速发生分子链的交联反应达到速凝的效果[3]。而本款喷涂速凝型聚合物乳液建筑防水涂料与市场现有的喷涂速凝型防水涂料有所不同，它是速凝剂、促进剂对高分子乳液作用的结果，其原理见图2。首先，雾化状的A组分、B组分在空气中碰撞，混合，并附着在基面上，同时，速凝剂、促进剂与A组分发生反应，高分子乳液很快被凝胶，涂料由流态几秒内变成固态，凝胶水泌出，涂层进一步干燥，一段时间后形成高强弹性的防水层。

图2 速凝型聚合物乳液防水涂料的凝胶原理解析

2.2 拉伸性能

拉伸性能是涂料的基本性能，通常包括拉伸强度和延伸率，按GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》相关试验方法进行测试。拉伸强度是涂膜内聚力的宏观体现，内聚力大则涂膜的拉伸强度高，反之则小。对于弹性涂料而言，拉伸强度与所使用的乳液有密切关系。延伸率体现的是涂膜的延展变形能力，通过自身变形吸收了建筑物变形所产生的应力，既保证了防水涂膜的完整性，又保证了防水的功能[4]。延伸率大的材料对基层的变形、震动等适应性强。本速凝型防水涂料的拉伸性能与B/A（质量比）的关系见图3、图4。

图3 拉伸强度与B/A质量比的关系

图4 断裂延伸率与B/A质量比的关系

由图3、图4可见，当B/A为0时，即涂料不添加固化剂，仅靠A组分成膜，此时涂料相当于普通聚合物乳液建筑防水涂料（执行JC/T 864—2008标准），EVA涂料拉伸强度为2.2 MPa，EAA涂料拉伸强度为1.2 MPa，随着B/A的增大，涂膜拉伸强度上升较快，斜率大，说明固化剂对涂料的强度影响大。当B/A为0.3～0.4时，拉伸强度达到最大，EVA防水涂膜的拉伸强度高达3.8 MPa，增幅达73%，EAA防水涂膜的拉伸强度高达3.0 MPa，增幅达150%，但随着B/A的继续增大，涂膜的拉伸强度渐渐降低。而断裂延伸率也呈现出规律性的变化，当B/A＜0.2时，涂膜断裂延伸率变化小，EVA防水涂膜的断裂延伸率约为650%，EAA防水涂膜约730%，而后随B/A的增大，延伸率快速下降，并且EVA防水涂膜下降要比EAA防水涂膜快。

很明显，涂膜拉伸性能的变化是由B组分对A组分作用引起的。速凝剂为硅质水性材料，含有大量的硅氧键，一方面，能促使高分子乳液的凝胶，达到速凝效果，另一方面，活泼的硅氧键在促进剂的作用下与EVA或EAA分子链上的羧基（—COO-）、羟基（—OH）或酰胺基（—CONH2）等发生了交联反应，增大了涂膜的内聚力，提高了拉伸强度。但是，过多的B组分对A组分表现出的是物理性的填充作用，因此随后表现出拉伸强度及断裂延伸率均下降。

为了考察固化剂B对A组分的交联效果，试验中除按照GB/T 16777—2008规定的常规10 d测试（见图3、图4）外，还测试了不同养护周期下的涂膜拉伸性能，其中EVA防水涂膜10d、20d、30d养护龄期的拉伸强度与B/A质量比关系见图5。

由图5可以看出，养护20 d后强度较10 d有大幅提高，而30 d养护后强度较20 d增长幅度较小。这说明10 d后固化剂仍对EVA或EAA有交联作用，使得涂膜强度进一步提高。而当B/A超过0.3时，强度增幅与对应未处理的10 d强度增加明显，试验认为，这主要是由速凝剂本身的固化引起的，过量含有大量硅氧键的B组分在涂膜干燥过程中自身发生了聚合反应，在涂膜中形成网络结构，导致拉伸强度增幅明显。EAA防水涂料涂膜不同养护龄期下拉伸性能与EVA防水涂料类似。

图5 养护时间对EVA涂膜拉伸强度的影响

2.3 处理后拉伸性能

防水涂料在实际工程防水中会遇到不同的环境，如碱性环境、酸性环境、长期紫外线老化环境等，作为一款优秀的防水涂料，能长期适应防水环境是十分重要且必要的，纵观现有的常见建筑防水涂料标准，基本对涂料的耐水、耐碱、耐酸或耐老化等性能进行了技术规定[5]。因此研究喷涂速凝型聚合物乳液建筑防水涂料在酸处理、碱处理或紫外线老化后的性能变化，对指导涂料的实际应用有着现实意义。

图6、图7是EVA防水涂膜经酸处理、碱处理和紫外线老化后性能的变化。

图6 EVA防水涂膜经处理后拉伸强度的变化

图7 EVA防水涂膜经处理后断裂延伸率的变化

从图6、图7可以看出，酸处理后的涂膜拉伸强度较未处理的提高，碱处理及紫外线处理的涂膜拉伸强度下降。当B/A=0，即未添加固化剂时，经处理后的拉伸强度与添加固化剂的强度变化不完全相同，此时的酸处理、紫外线处理的较未处理的强度小，碱处理的反而大些，这进一步说明了固化剂对防水涂膜内部结构或者分子结构有改变，酸对这种改变有利，拉伸强度及断裂延伸率普遍得到提高；碱性环境下涂膜的性能下降，可能与EVA本身的耐碱性较弱有关；紫外线处理后的断裂延伸率下降较明显，试验发现，涂膜经过长期紫外线照射后，涂膜发黄、变硬。

对EAA防水涂料也作过酸、碱及紫外线处理及测试，其结果与EVA防水涂料处理后的变化类似，只是EAA防水涂料的耐碱性较EVA防水涂料好许多。

3 施工应用

由于喷涂速凝型聚合物乳液建筑防水涂料凝结时间快，不能采用预混合再喷涂的施工方式（如聚合物水泥防水涂料、普通聚氨酯防水涂料等），需要采用双管体外雾化混合的喷涂设备，施工原理见图8。

图8 喷涂施工原理

具体防水施工工艺如下：

（1）基层处理：基层必须坚固、平整、清洁，无灰尘、油污或杂物，基面如破损、疏松或凹凸不平，应用1：2.5水泥砂浆找平；

（2）节点处理：施工缝、阴阳角、穿透防水层的管道、预埋件、水落口、出屋面等各种节点处须附设防水增强层；

（3）机具调试：使用体外双管喷涂机，在常温下高压扇形喷涂，施工前应将设备进行调试，调整合适的压力、扇面范围、角度等；

（4）使用前分别将A、B组分搅拌均匀，按照m（A组分）：m（B组分）=10：（2～4）的质量比调整喷涂设备，即可喷涂，1层喷涂涂层厚度为1.5 mm左右；

（5）大面积喷涂：待节点处理完成后，采用十字交叉法进行大面积喷涂、连续施工，以确保成膜均匀，达到设计要求；

（6）清洗处理：喷涂完成后，用清水清洗喷枪及管路，确保清洗干净；

（7）验收：待涂层干燥后，检查涂层厚度、涂层质量，并进行必要的修补，确保防水涂层达到设计要求。

4 结语

本课题以乙烯-醋酸乙烯酯乳液或丙烯酸酯乳液为主要成膜物质制成A组分，以水性硅质速凝剂、纳米促进剂为固化剂制成B组分，研制出一款喷涂速凝型聚合物乳液建筑防水涂料，并从凝胶时间、拉伸性能、处理后拉伸性能等多方面分析了涂料的性能。结果表明，B/A质量比在一定范围内，涂料的凝胶时间可调，拉伸强度、断裂延伸率优异，同时对涂料的凝胶机理进行了分析。

[1] 庄敬.机械化喷涂施工—防水涂料施工技术发展之大趋势[J].中国建筑防水，2013（14）：9-13.

[2]吴立报,张敬义，黄婉利，等.喷涂速凝橡胶沥青防水涂料专用乳化沥青的研制[J].中国建筑防水，2013（16）：15-17.

[3] 赵希娟，刘彦东，潘美，等.喷涂聚脲高性能防水涂料的开发[J].中国建筑防水，2009（3）：3-6.

[4]沈春林，苏立荣，李芳，等.建筑防水涂料[M].北京：化学工业出版社，2003.

Development of polymer emulsion architectural waterproof coating with spray&fast cure

ZHAO Zhangcai1，2，WANG Yong3，CHEN Xiaolong4
（1.Suzhou Building Science Research Institute Co.Ltd.，Suzhou 215129，Jiangsu，China；
2.Jiangsu High Performance Building Materials Engineering Research Center，Suzhou 215129，Jiangsu，China；
3.Suzhou Construction Engineering Quality Test Center Co.Ltd.，Suzhou 215129，Jiangsu，China；
4.Suzhou Gusu New Building Materials Co.Ltd.，Suzhou 215129，Jiangsu，China）

Using ethylene vinyl acetate latex or acrylic emulsion as the main film components，while mixed film-forming agent，inorganic filler，stabilizer，dispersing agent，defoaming agent to form A component，using the quick setting agent，accelerator，water and other components to from B component.According to a certain proportion，spraying and mixing A component and B component，then fast curing to form waterproof coating.The test shows that the coating curing time is 3～10 s，the tensile strength of 1.8～3.6 MPa，elongation rate of 350%～700%，water resistance and alkali resistance performance are better than single polymer emulsion waterproof coating，environmental-friendly，fast construction progress.

polymer emulsion，architectural waterproof coating，spraying，fast curing

TU56+1.65

A

1001-702X（2015）04-0065-04

建设部2013年科学技术项目（2013-K4-49）

2015-01-29

赵长才，男，1975年生，安徽安庆人，高级工程师。