建筑防水涂料從拉伸性能分析材料特性

吳 俊，朱 斌，俞 超

（中國建材檢驗認證集團蘇州有限公司，江蘇蘇州 215008）

單組分聚氨酯防水涂料利用濕氣進行固化，將聚醚多元醇和聚氨酯預聚體在催化劑、稀釋劑（不含苯和苯的同系物）、抑泡劑、顏填料等助劑的作用下形成膜體。無須配制、固化后形成的涂膜延伸率高、低溫性能好，是一種適應性及其廣泛的反應型涂料。聚合物乳液建筑防水涂料是將聚合物乳液作為主要原料，添加一定比例的填料及其他助劑制得的一種單組分水乳型防水涂料。在室溫下為高分子合成的液態黏稠體材料，涂膜后材料內的水自然揮發固化后在物體表面形成表面膜層起防水作用的一類材料[1-2]。本文通過選取多種單組分聚氨酯防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料經過熱處理、堿處理、酸處理后進行拉伸試驗，針對熱處理、堿處理、酸處理后的力學性能變化分析，來體現單組分聚氨酯防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料的力學特點，分析材料的特性，為材料的應用提供參考。

1 試驗部分

1.1 原材料

采用單組分聚氨酯防水涂料（樣品1-8）、聚合物乳液建筑防水涂料（樣品9-13）為試驗樣品。對應《聚氨酯防水涂料（GB/T 19250—2013）》[3]中的Ⅰ型產品、《聚合物乳液建筑防水涂料（JC/T 864—2008）》[4]中的Ⅰ型產品。

1.2 儀器與設備

電熱鼓風干燥箱（控溫精度±2℃）、涂料養護箱（控溫精度±2℃，濕度精度±10%）、電子拉力機（量程為500N，示值精度為0.01%，移動范圍為1500mm）、臺式厚度計（φ6mm，0.02MPa，0.01mm）。

1.3 試驗方法

所選的多種聚氨酯和聚合物乳液防水涂料分符合《建筑防水涂料試驗方法（GB/T 16777—2008）》[5]要求，采用三遍涂膜成型，成型過程中保證成型操作的一致性，故統一按照第一遍采用0.90mm間隙刮板成型，待固化后第二遍采用1.80mm刮板成型，待固化后，第三遍成膜厚度根據前兩次固化后厚度情況在2.00mm和2.40mm之間選擇適合的刮板進行成膜，最后將膜層的厚度控制在（1.5±0.2）mm范圍內，成膜后將膜體放入標準中水性高分子類和反應型規定的養護條件養護。待養護期滿之后，將膜層取出按照GB/T 528—2009要求的使用沖壓裝置將膜層制成相應數量的啞鈴型I型試件和用作處理的120mm×25mm矩形試件。

熱處理通過將所成形的試件水平放置在防粘隔離膜上，放入試驗溫度設置為80℃的烘箱中。試件與烘箱中內壁以及其他試件保持一定的間距，使其不會產生相互的影響，保證烘箱所顯示溫度的探頭位置所在溫度與試件周圍溫度一致，試件所做熱處理溫度保持一致性，所有試件在80℃恒溫條件下養護滿7d后取出，在實驗室內放置4h后使用沖壓機將膜層裁切成啞鈴I型。

堿處理通過將所成形的試件放入標準條件溫度的氫氧化鈉溶液中（0.1%），加入氫氧化鈣致過飽和狀態。將試件完全浸沒于溶液中，并保證整個處理過程中試件浸入溶液位置在距離液面10mm以下，待處理7d后取出，在溶液中搖晃清除試件表面氫氧化鈣沉淀，沖洗干凈，擦去表面液體，在實驗室內放置4h后使用沖壓機將膜層裁切成啞鈴I型。聚合物乳液固化后成型的膜層，清洗擦干后，還需要在60℃的烘箱中干燥6h，取出后在實驗室內放置18h后使用沖壓機將膜層裁切成啞鈴I型。

酸處理通過將所成形的試件放入標準條件溫度的硫酸溶液中（2%），將試件完全浸沒于溶液中，并保證整個處理過程中試件浸入溶液位置在距離液面10mm以下，待處理7d后取出試件，用水沖洗，擦干，在實驗室內放置4h后使用沖壓機將膜層裁切成啞鈴I型。聚合物乳液固化后成型的膜層，清洗擦干后，還需要在60℃的烘箱中干燥6h，取出后在實驗室內放置18h后使用沖壓機將膜層裁切成啞鈴I型。

將試件按《建筑防水涂料試驗方法（GB/T 16777—2008）》標準進行拉伸，首先測量試件厚度，試件厚度采用試件中點及中點兩端共三個點厚度的算數平均值，兩端各距中點距離為12.5mm，用記號筆在兩端畫兩條平行線。將試驗用夾具固定在拉力機上調節間距為70mm，用夾具夾持試件兩端，保持試件在夾具中心位置，并上下夾持試件長度保持一致，力線與拉力機力學傳感器一致，將測量延伸用拉力機大變形夾持于試件中點兩端12.5mm所畫平行線處，樣品1-8的拉伸速度為500mm/min，樣品9-13為200mm/min直至斷裂，無處理及處理后試件每組均為10個試件，拉伸強度和斷裂伸長率用10個試件的算數平均值表示。

通過對13組樣品經過各種處理后的拉伸強度保持率和斷裂伸長率數據的分析，找出熱處理、堿處理、酸處理后的變化規律。

2 試驗結果

2.1 聚氨酯防水涂料拉伸性能（見表1）

表1 聚氨酯防水涂料拉伸性能

2.2 聚合物乳液建筑防水涂料拉伸性能（見表2）

表2 聚合物乳液建筑防水涂料拉伸性能

3 試驗結果分析（見圖1～圖4）

圖1 熱酸堿處理后單組分聚氨酯防水涂料的拉伸強度的變化

圖4 熱酸堿處理后聚合物乳液建筑防水涂料的斷裂伸長率的變化

綜合對比，從圖1和圖3可以看出4條表征其強度變化的曲線幾乎重疊，其中表征涂料4、涂料7經過熱酸堿處理后的斷裂伸長率變化的柱形圖幾乎持平。聚氨酯防水涂料經過熱酸堿處理后，拉伸強度略微有所衰減，斷裂伸長率均有所變大。熱酸堿處理對聚氨酯防水涂料均有些影響，但是影響比較小。在不同環境的影響下聚氨酯防水涂料性能比較穩定。

圖3 熱酸堿處理后單組分聚氨酯防水涂料的斷裂伸長率的變化

從圖2和圖4可以看出聚合物乳液建筑防水涂料經過熱酸堿處理后，熱處理后拉伸強度均上升比較大，斷裂伸長率均下降比較大。酸堿處理后拉伸強度、斷裂伸長率均下降比較大。熱酸堿處理對聚合物乳液建筑防水涂料的影響比較大，特別是酸堿處理后聚合物乳液建筑防水涂料性能有顯著的衰減。

圖2 熱酸堿處理后聚合物乳液建筑防水涂料的拉伸強度的變化

當然這些熱酸堿處理對兩種涂料的力學性能的影響主要還是取決于兩種材料的固化形式和固化后的材料特性。聚氨酯防水涂料的屬于反應型涂料，固化從過程為化學反應固化，固化后的膜片質地均勻、密實，故在熱處理及耐酸、耐堿處理中能夠表現良好的保持率，基本未出現力學性能的較大波動。聚合物乳液防水涂料為水性防水涂料，固化機理為揮發固化，即水分揮發后乳液物質交聯成膜，膜片結構不密實。為提高膜片力學性能會添加粉料作為填充，在熱處理和耐酸耐堿處理中，乳液及填充粉料容易出現老化，或者填充粉料與溶液反應等，使膜片出現膨脹、起泡、分層等現象，致使力學性能出現較大波動。通過數據的比對分析可知，聚合物乳液防水涂料對水比較敏感，不適宜使用在長期浸水的環境下，而聚氨酯防水涂料在各種環境中性能較為穩定，可以在更為廣泛的場合下應用。

4 結論

聚合物乳液防水涂料不適宜使用在長期浸水的環境下，但是水性環保，在潮濕無明水的地方就可以直接施工，可適用于屋面、墻面的防水、防潮。單組分聚氨酯防水涂料的在各種環境中性能較穩定，抗拉強度高，適用于廚房、衛生間、陽臺、地下室、水池、露臺和隧道等，可以在廣泛的場合下應用。