无尘聚合物水泥防水涂料的研制

田翠，赵守佳，杨福成，张秀超

（美巢集团股份公司，北京 100076）

无尘聚合物水泥防水涂料的研制

田翠，赵守佳，杨福成，张秀超

（美巢集团股份公司，北京 100076）

确定了抑尘剂的选择原则，选择了合适的抑尘剂及与之相匹配的聚合物乳液，制备了无尘聚合物水泥防水涂料。该产品的技术性能和环保性能均符合国家标准的要求，在运输、贮存和施工过程中很少甚至没有粉尘产生，有利于环境保护和施工者的身体健康。

抑尘剂；无尘；聚合物水泥防水涂料

聚合物水泥防水涂料是双组份挥发固化的防水材料，由液料和粉料组成。粉料在生产、包装、贮存和使用过程中多多少少会产生扬尘，由于颗粒物具有多孔和可吸附性，成为各种气体和有害物质的载体。可吸入颗粒物中含有有机化合物、金属化合物、放射性物质等。含有有害物质的可吸入颗粒物进入人体会严重影响施工者的身体健康。

本文选择抑尘剂和聚合物乳液，开发、研制了在储存、运输和使用过程中很少或没有扬尘的无尘聚合物水泥防水涂料，如图1所示。

图1普通和无尘聚合物水泥防水涂料施工现场扬尘比较

1 试验

1.1 试验材料

苯丙乳液1由巴斯夫公司提供，苯丙乳液2及丁苯胶乳由阿科玛公司提供，均不含有APEO类乳化剂。聚合物乳液的性能见表1。

表13 种聚合物乳液的性能

消泡剂、分散剂和防腐剂由北京兴美亚化工公司提供。

水泥、重钙和石英粉，市售。

抑尘剂从北京市化学试剂公司采购。

1.2 试验的基本配方（见表2）

表2 试验的基本配方

1.3 试验方法

无尘聚合物水泥防水涂料的性能按GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》进行测试。

对制得的聚合物水泥防水涂料进行扬尘效果评估，评估方法为：（1）称取500g粉料放入280mm×400mm的塑料袋中。塑料袋中充满空气后拧紧封好，按下计时器，剧烈晃动60 s。（2）停止晃动，在通风橱中立即打开塑料袋，目测塑料袋中及塑料袋口处扬尘的密度，评级如下：

0级—塑料袋中和塑料袋口处均没有扬尘；

1级—塑料袋中有少许扬尘，无粉尘从塑料袋口处溢出；

2级—塑料袋口处有看得见的扬尘；

3级—塑料袋口处扬尘明显。

粉料粒径分布的测试：使用马尔文Mastersizer 2000粒度分析仪，粉料不经过任何处理，直接上料测试粒径。其中一个聚合物水泥防水涂料粉料粒径的测试结果见图2。

图2 样品粒径测试结果

粉料粉尘度测试：参考国际农药分析协会CIPAC MT171《颗粒状制剂的粉尘度的测定方法》中的光学法进行，将一定量的粉料放在扬尘测定仪DustviewⅡ的锥形漏斗中，粉料通过管道垂直落于集尘箱中。由于粉料的自由落体运动及粉料与集尘箱底部撞击，又反弹至空气中。以通过集尘箱的光线衰减程度表示集尘箱中粉尘量，分别测试扬尘最大量和30 s后集尘箱中扬尘程度。粉尘度即为最大粉尘量和30 s时粉尘量的和。

2 抑尘剂的选择

在聚合物水泥防水涂料粉料中，水泥和重钙粉中有细微的颗粒（如粒径小于50 μm的颗粒），在使用过程中这些微粒会飞扬到空气中，形成扬尘，污染环境。在矿场，为防止公路扬尘，会向其表面喷撒抑尘剂[1]。Huber[2]在瓷砖胶中加入有机液体化合物，如直链或支链烷烃环烷烃，减少瓷砖胶在施工过程中的扬尘。基本原理是一致的，即抑尘剂可以将很小的尘埃聚集到一起，形成较大的颗粒，起到抑尘效果。

聚合物水泥防水涂料对于抑尘剂的要求：

（1）反应惰性，不与粉料体系的组份反应。

（2）常压下抑尘剂的沸点要高于250℃。

（3）抑尘剂的黏度要合适。在常温下，抑尘剂不能太黏，以免粉料表观上结团，也即通过抑尘剂的粘结，形成的颗粒不能太大。同时保证在用量一定时，抑尘剂可以均匀分布在粉料中。成垛码放时，底层的粉料不能形成结块。

（4）抑尘剂溶于水或部分溶于水，粉料和聚合物乳液与水混合后，抑尘剂溶于水中，完全或部分失去粘合能力，粉料具有良好的和易性，保证聚合物水泥防水涂料的质量。

（5）对聚合物水泥防水涂料的性能影响较小，没有明显的负作用。在粉料不扬尘的前提下，尽量少加抑尘剂。

（6）抑尘剂与粉料有良好的相容性，在储运过程中，抑尘剂不析出，或不迁移至产品表面，污染包装。

2.1 抑尘剂种类的选择

许多有机化合物可作为抑尘剂，如酯类化合物、醇类化合物、烷烃、环烷烃、芳烃等。在抑尘剂的选择实验中，首先利用粉料扬尘的定性评估方法决定每个抑尘剂的使用量，使粉料的扬尘等级为0级，所配制的粉料没有扬尘。然后测试无尘聚合物水泥防水涂料的性能，液料的组成为：聚合物乳液92份，消泡剂0.5份，防腐剂0.1份，水8份，液料和粉料的质量比为1∶2。结果见表3。

从表3可以看出，加入抑尘剂后，聚合物水泥防水涂料的性能有不同程度的下降。4#粉料和液料混合后，浆料表面有油花漂浮，说明该长链脂肪醇是混合物，含有低沸点的有机溶剂，将会产生有机挥发物释放。6#涂膜中有油包裹的粉料颗粒，说明该抑尘本身黏度大，粘结力较强，会将微小颗粒粘连在一起，在和液料混合时，不易分散开。

综合来讲，试验1#、2#和3#中的抑尘剂比较适合制备无尘聚合物水泥防水涂料。虽然三者制备的聚合物水泥防水涂料的物理性能较差，但是相应防水涂料的施工性非常好。抑尘剂和聚合物乳液有一个配伍的问题，在选定抑尘剂后，再对聚合物乳液进行确定。

表3 不同抑尘剂的聚合物水泥防水涂料的性能

2.2 抑尘剂对粉料扬尘的影响

粉尘在空气中持续的时间长短与颗粒粒径的平方成反比，即粒径小的固体颗粒在空气中停留的时间长，对人体的健康影响大。粉尘在润湿的情况下，其粘滞性增加，粒间粘连能力强，将微小颗粒集聚成大尘团，从而控制扬尘。配制含不同种类的抑尘剂的聚合物水泥防水涂料的粉料，测量其粒径大小及其分布，以评估抑尘剂的粘结作用，结果见图3。

不同抑尘剂的粘结力不同，表现在同样用量的条件下，体系中微小颗粒的数量稍有差别。从图3（a）可以看出，随着抑尘剂用量的增加，0.8 μm的微小颗粒含量逐渐减少，直至为0。由于抑尘剂的粘结力，微小颗粒粘结在一起形成较大的颗粒，或微小颗粒粘附在大颗粒的表面，微小颗粒的数量减少。对于图3（b），对比样中1.9 μm的颗粒数量少，而加入少量抑尘剂，1.9 μm的颗粒反而增多，从另一方面证明抑尘剂有将微小颗粒粘连在一起的作用。体系中微小颗粒粘连在一起，增加了1.9 μm颗粒的数量，若抑尘剂的用量继续增多，尘粒的润湿性增加，粘结力增大，1.9 μm的颗粒会粘连在一起，表现在1.9 μm的颗粒的数量逐渐减少。对于较大的颗粒（如11.5 μm以上），抑尘剂的粘结力不足于将其粘连，因此抑尘剂的

图3 不同粒径颗粒在粉料中所占的体积比

用量与体系中较大颗粒的数量没有关联[见图3（c）]。

将二苯甲酸酯系列的聚合物水泥防水涂料的粉料在扬尘测定仪DustviewⅡ上测试的粉尘度，结果见表4。

表4 二苯甲酸酯用量与粉料粉尘度的关系

由表4可知，随着二苯甲酸酯用量的增加，无论是扬尘最大值或是30 s扬尘值均有不同程度的减少。

聚合物水泥防水涂料粉料粉尘度切实反映粉料在使用过程中产生扬尘的可能性。若粉料的扬尘度小，则在储运和使用过程中将产生少的扬尘，有利于操作者的身体健康，减少对环境的影响，保持施工现场清洁，减少对其它建筑部品的影响，尤其在家庭的二次装饰装修工程中，优势更加明显。

3 无尘聚合物水泥防水涂料中聚合物乳液的选择

抑尘剂一方面能够将粉料中的微小颗粒粘连在一起，另一方面抑尘剂对防水涂料的成膜和涂料的性能起不同的作用。聚合物乳液单体的构成及其比例、乳化体系的不同，对同一种抑尘剂的反映也不同，如贮存稳定性、涂膜的性能等。因此，在选定抑尘剂后要进行聚合物乳液的选择。

首先选择市场上供应充足的苯丙乳液或丁苯胶乳制备，使用抑泡性能优异的无VOC释放的消泡剂制备Ⅱ型聚合物水泥防水涂料的液料。按照表3中抑尘剂3的粉料配方（抑尘剂用量为1.6%），液料和粉料的质量比为1∶1.5制备无尘聚合物防水涂料，聚合物乳液对其性能的影响见表5。

表5 聚合物乳液对无尘聚合物水泥防水涂料性能的影响

由表5可见，苯丙乳液1与含二苯甲酸酯的粉料配伍性差，成膜性能差，导致防水涂膜表面裂纹较多，以至于无法进行防水涂膜物理性能的测试。复合聚合物乳液不仅防水涂膜的表面粗糙，而且防水涂膜的拉伸强度仅为1.46 MPa，没有达到GB/T 23445—2009中Ⅱ型产品的标准要求。苯丙乳液2在施工性能和物理性能两方面均表现良好，适宜于制备无尘Ⅱ型聚合物水泥防水涂料。

使用苯丙乳液2和含不同种类抑尘剂的粉料，以期制备出Ⅲ型聚合物水泥防水涂料，其性能见表6。

表6 不同种类抑尘剂对防水涂料性能的作用

抑尘剂二辛酯相应的产品在拉伸性能上具有较好的平衡，因此，探讨抑尘剂二辛酯用量对聚合物水泥防水涂料性能的影响，结果见表7。

表7 抑尘剂二辛酯用量对防水涂料性能的影响

从表7可以看出，随着抑尘剂二辛酯用量的增加，聚合物水泥防水涂料的拉伸强度逐渐降低，断裂延伸率持续升高，拉伸粘结强度保持降低的趋势。在保持聚合物水泥防水涂料在施工过程中不扬尘的前提下，尽量少加抑尘剂。抑尘剂二辛酯和抑尘剂二苯甲酸酯均为酯类化合物，是同系物，因此对聚合物水泥防水涂料性能的影响具有相似规律。

4 无尘聚合物水泥防水涂料的性能

使用苯丙乳液2和抑尘剂二苯甲酸酯制备Ⅱ型聚合物水泥防水涂料产品在施工过程中没有扬尘产生，符合ISO 17025管理体系要求的实验室检测，产品性能符合GB/T 23445—2009中Ⅱ、Ⅲ型的各项要求（见表8），环保性能符合JC 1066—2008《建筑防水涂料中有害物质限量》的各项要求（见表9）。

表8 无尘聚合物水泥防水涂料的技术性能

表9 无尘聚合物水泥防水涂料的环保性能

在产品的制备过程中未使用邻苯二甲酸酯类增塑剂来改进聚合物水泥防水涂料的柔韧性；Ⅱ型产品粉料的内、外照射指数分别小于0.2、0.3；有机挥发物未检出，符合HJ457—2009《环境标志产品技术要求防水涂料》的要求；游离甲醛的含量最大为26.9 mg/kg，远远小于HJ 457要求的100 mg/kg。

无尘聚合物水泥防水涂料的施工工艺和方法与普通的聚合物水泥防水涂料相同，既可手工刮涂、滚涂和涂刷，也可机械喷涂施工。其应用范围与普通的聚合物水泥防水涂料一致，可广泛应用于家庭装饰装修的厕浴间、厨房、阳台、露台和游泳池等的防水施工。

5 结论

（1）在产品研制过程中，确定了适合聚合物水泥涂料的抑尘剂选择原则，并以此原则选择了聚乙二醇和二苯甲酸酯2种抑尘剂。

（2）确定了与抑尘剂相配伍的苯丙乳液，该聚合物乳液不含APEO类乳化剂，玻璃化温度低，不需要另加邻苯二甲酸酯类增塑剂改善聚合物水泥防水涂料的柔性。

（3）无尘产品除具有普通聚合物水泥防水涂料的优点外，在储存、运输和施工过程中没有扬尘，性能符合GB/T 23445—2009的各项要求，环保性能符合JC 1066—2009的各项要求，也符合环境标志产品技术标准HJ 457—2009的规定。

[1]谭卓英，赵星光，刘文静，等.露天矿公路扬尘机理及抑尘[J].北京科技大学学报，2005，27（4）：403-407

[2]ManfredHuber.Methodofdedustingapulverulentbuilding material composition：US，2011/0179976A1[P].2009-05-28.

Preparation of dust-free polymer modified cementitious membrane

TIAN Cui，ZHAO Shoujia，YANG Fucheng，ZHANG Xiuchao
（Maco Group Corporation，Beijing 100076，China）

The key principles of selecting a good dust-reducing agent was stipulated.The appropriate dust-reducing agents and polymer emulsions were used to prepare dust-free polymer modified cementitious membrane.The technical performance and environmental performance of developed product meets the requirements of national standards and is friendly to environment and workers'health because of being dust-free during transportation，storage and application.

dust-reducing agent，dust-free，polymer modified cementitious membrane

TU56+1.65

A

1001-702X（2016）07-0056-04

2016-03-01

田翠，女，1981年生，辽宁本溪人，硕士，工程师，主要从事防水涂料及水性建筑粘合剂的研发工作。