復合高分子乳液改性瀝青防水涂料的應用研究

李 瑞 杜素軍 寧志偉 郭重陽 程嘉琪

（1.山西工程科技職業大學，山西 晉中 030619；2.山西三建集團有限公司，山西 太原 030000；3.山西交通養護集團有限公司，山西 太原 030000）

隨著工農業生產的快速發展，工程建設對高分子材料的需求越來越大。僅僅依靠單純的高分子材料，已很難勝任各種復雜的技術條件。所以，材料研究者們試圖通過各種改性途徑，研制全新的高分子材料，復合高分子乳液就是其中一類。與聚氨酯、JS 等主要防水卷材相比，水乳型瀝青防水涂料發展滯后，工程利用率較低，這是由于其總體質量不高，無法在防水技術產品競爭中建立競爭地位。2005 年，中國建材行業委員會頒布的《水乳型瀝青防水涂料》（JC/T 408-2005）標準規范中增加了延展性，但黏附力、不透水壓力等主要技術指標仍較低，且對拉伸厚度沒有嚴格要求，因此，目前市場上此類材料的防水性能并不理想，涂層易起鼓、易剝落。實驗結果表明，單純由丁苯膠乳（SBR）或氯丁膠乳（CRL）改造的聚合物瀝青涂層粘接強度較低，因本試驗中使用了丙烯酸酯乳液與CRL 復配，用作改性劑等，對乳化瀝青做出了改良，并開發了一種綜合性能較好的復合高分子乳液改性瀝青防水卷材。

1 水乳型瀝青涂料的發展

過去，僅借助乳化劑就足以使純凈的瀝青進行乳化作用，獲得乳化瀝青，常用作卷材表面處理劑，僅起改善防水涂料表面和基體連接的作用，但因為不能添加其他聚合物或高分子改性物質，干燥后的固態物基本上和原有瀝青料特性一致，即高速滲透、降溫時易脆，因此，無法單獨作為防水材料使用。近年來，通過在瀝青中加入SBS 和其他橡膠材料，得到了一種新型的橡膠改性乳化瀝青防水卷材，該材料符合《水乳型瀝青防水涂料》（JC/T 408-2005）要求，使用壽命延長、延伸率增加（超過600%）、低溫柔韌性極優（-20℃）。但建筑施工時只能采取輥涂或噴涂防水措施，防水效果不好，主要表現為：涂層涂膜具有非常強烈的黏性，黏腳程度很大，執行不好；涂層的耐滲力偏低，在日光下容易起鼓，涂膜層的厚度達不到要求。這些不足與該產品的技術局限性有很大關系，橡膠材料對瀝青黏性有極高的要求，在產品中，橡膠材料的添加數量也有一定的約束，通常會低于5%，過量添加未實現乳化，最終得到的改性乳化瀝青涂料固體含量一直處于很低的水準（45%左右），且漆膜內聚性較小、不透水壓力低。

2 復合高分子乳液改性瀝青防水涂料的研制

根據上述試驗結論，提出了復合高分子乳液改性瀝青防水涂料的標準配方（見表1），復合高分子聚氨酯乳液改性劑和乳化瀝青的質量比為1∶1。

表1 復合高分子乳液改性瀝青防水涂料配方

按照表1 配方制備了復合高分子乳液改性瀝青防水卷材，并對產品進行了穩定性試驗，將檢測數據與《水乳型瀝青防水涂料》（JC/T 408-2005）和《聚合物乳液建筑防水涂料》（JC/T 864-2008）等標準比對，結論見表2。可以發現，復合高分子乳液改性瀝青防水卷材的機械性能優異，粘接強度、拉伸強度遠超JC/T 408-2005 規范規定，且在酸處理、水處理和熱處理后，其可以保持非常顯著的穩定性，這一現象與其本身的化學組成特征有很大關系。本試驗得到的復合高分子乳液改性瀝青保護涂層既不含易揮發有機溶劑，也不含DBP、DOP 等電解質溶液，涂料完全以丙烯酸酯、氯丁橡膠等大分子為基體，實現塑化效果，所以，它的耐熱性非常穩定，低溫柔性也表現出很好的樣態。在涂層干燥、固化時，對瀝青產生憎水性作用，使水分快速蒸發，讓瀝青乳化，并均勻填充在涂層內。同時，因為瀝青的憎水性、斥水作用，水分很難滲入涂層中，所以，涂層的抗水性、耐酸堿性能很好，其特點是純乳液的聚合物乳液，與建筑防水涂料無法相比。

3 復合高分子乳液改性瀝青防水卷材特性測試與解析

從20 世紀80 年代以來，對高分子乳液的研究取得了空前的進步，尤其是純丙、醋丙等具有更多性能的丙烯酸酯乳液，已作為建筑材料用于建筑工程中，并進行了大量研究。本次采用的是橡膠乳劑法，其具有較高的低溫和拉伸性能，在建材中亦有廣泛應用。本方法采用非同步的方式，首先制備高固含量（超過60%）的純乳化瀝青，并在乳化瀝青中添加了丙烯酸酯乳液和 SBR 膠乳劑等助劑，進行復雜、精密的混合與加工，由此制造出一種不同于以往的瀝青基防水材料，以方便增加大分子物質含量，使涂層具備更加豐富的性能，如伸展性、粘著能力、高低溫穩定性等，使其得到了極大改善。

3.1 拉伸強度與延伸率好

在改進中，對高分子聚氨酯乳液改性瀝青防水涂料做了一些處理，在涂層中添加了聚合物物質，如橡膠和丙烯等材料，極大地改善了涂層的粘結性，涂層的最大拉伸硬度達0.9MPa 以上，延伸率滿足超過600%的要求，因此，可滿足普通防水施工的材質要求，尤其在硬度標準方面，可拓寬水乳型瀝青防水涂料的應用領域。

3.2 粘接強度大

加入高分子材料后，分子鏈可以看出，基團與基體在一種作用力的合成下，形成了氫鍵、共價鍵等，提高了涂層與表面基質的粘接能力，解決了以往單純依靠瀝青分子自身機械作用而導致基體粘接不佳的問題。防水涂料與基層之間的粘接保持牢固，能有效防止基層出現起泡和脫皮等問題，增強涂料的持久防水作用。根據JC/T 408-2005 規范，運用8 字模進行測試，其粘接能力處于很高的水平，在測試過程中，8 字模的界面存在拉裂現象。

3.3 不透水性好

不透水性是涂層保護的必要條件。涂層不透水壓更高，意味著涂層的密實性能更好，防水性能也更優異。本涂層不透水特性高于國際行業標準0.1MPa，達到了目前世界上主要的耐壓力要求0.3 MPa，適用于各類建筑物。

3.4 高低溫性能好

瀝青是一種對高溫度敏感、且在高溫度下易變形、低溫下易發生脆化的熱塑性材料，常用于建筑工程，因此，在各種熱改性瀝青材料中，高低溫性能是表征其性能完備度的一個核心參數，也是評價材料在高低溫工況下，是否能夠達到使用要求的一個指標。該產品高溫可達130℃，低溫在-10℃以下，適用于不同的使用環境。

4 與高分子乳液建筑防水涂料對比

高分子乳液建筑防水卷材是單組分建筑防水涂料，由大分子乳劑、填充料、阻銹劑等材料構成，現廣泛應用于建筑物的防水施工領域。本文將高分子乳液建筑防水卷材與高分子乳劑改性瀝青防水涂料相比，是由于它們之間存在著某些相同之處，即都由高分子材料/多聚物乳劑組成，具有單組分、水性結構特點等。聚合物乳液建筑防水涂料等的防水區域，完全能夠滿足大分子乳劑建筑改性瀝青防水涂料的使用要求。但是，由于這兩種建筑防水工藝的成膜性質不同，所以，屬性并不一樣，而且有很大的不同。表2 為這種類型防水卷材與其他類型（按照JC/T 864-2008 的要求，測定了聚合物乳液建筑防水卷材性能）的對比。

從表2 中可以看出，該制品拉伸強度等指標稍有不足；固體組成、施工穩定性、貯存穩定性、不滲透性、低溫柔性等性能基本一致；斷裂延伸性、粘接穩定性等方面具有顯著優勢，尤其是對其進行酸處理、水處理和熱處理后，它的機械性能的維持率和絕對數值都處于優秀水平，這跟它本身的化學結構有很大關系，即不含增塑物和揮發性溶劑物質。該產品既不含有易揮發的表面活性劑物質，也不含有DBP，DOP 等增塑物物質，全靠生產中的丙烯酸酯、SBR 橡膠等高分子材料進行塑化，所以，其具有熱穩定性和很低的柔性。

瀝青具有一定的憎水性效果，涂層干燥固化后，由于水分在熱量的作用下快速蒸發，使乳化瀝青產生破裂情況，涂層均勻地充滿整個空間，因此，水難以滲透到涂層內部，說明該產品能夠充分發揮浸水、浸堿的性能特質。涂層處理和未處理情況少，在建筑費用方面有一定優勢，與聚合物乳液防水涂料相比，其單位面積造價成本可減少約20%。

5 應用范圍及施工工藝

復合型高分子乳液改性瀝青防水涂料具有水性環保涂膜，可應用在建筑工程外墻、地下室建筑、廚衛空間、游泳池、隧洞、大橋等，當涂層厚度達到某一特定規范時，可作為施工中的首道防水層。這種涂膜的施工方法簡單，在有設計要求的情況下，可按照規定進行；不對其作出要求時，一般建議用量不小于2.5kg/m2。建筑施工時，上道涂膜實干后即可繼續完成下一道涂刷，但每次涂刷不可太厚，通常以3 遍完成為宜；在建筑或防護區域有必要加固時，可采用聚酯類無紡布進行加固；不要踐踏還沒有干透的涂膜層及涂料，也不要在下雨和溫度低于5℃的情況下進行。

6 結語

本文采用不同類型的高分子乳液，對乳化瀝青材料進行了改性處理，得到了高分子乳液改性瀝青防水卷材，并多方面分析其拉伸性能和粘附力。與聚合物乳液建筑防水涂料進行對比試驗發現，其具有很好的使用性能，耐水性和耐堿性優異，在成本方面也具有優越性。