建筑防水涂料从拉伸性能分析材料特性

2021-07-03吴俊，朱斌，俞超

建材与装饰 2021年19期

吴俊，朱斌，俞超

（中国建材检验认证集团苏州有限公司，江苏苏州 215008）

单组分聚氨酯防水涂料利用湿气进行固化，将聚醚多元醇和聚氨酯预聚体在催化剂、稀释剂（不含苯和苯的同系物）、抑泡剂、颜填料等助剂的作用下形成膜体。无须配制、固化后形成的涂膜延伸率高、低温性能好，是一种适应性及其广泛的反应型涂料。聚合物乳液建筑防水涂料是将聚合物乳液作为主要原料，添加一定比例的填料及其他助剂制得的一种单组分水乳型防水涂料。在室温下为高分子合成的液态黏稠体材料，涂膜后材料内的水自然挥发固化后在物体表面形成表面膜层起防水作用的一类材料[1-2]。本文通过选取多种单组分聚氨酯防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料经过热处理、碱处理、酸处理后进行拉伸试验，针对热处理、碱处理、酸处理后的力学性能变化分析，来体现单组分聚氨酯防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料的力学特点，分析材料的特性，为材料的应用提供参考。

1 试验部分

1.1 原材料

采用单组分聚氨酯防水涂料（样品1-8）、聚合物乳液建筑防水涂料（样品9-13）为试验样品。对应《聚氨酯防水涂料（GB/T 19250—2013）》[3]中的Ⅰ型产品、《聚合物乳液建筑防水涂料（JC/T 864—2008）》[4]中的Ⅰ型产品。

1.2 仪器与设备

电热鼓风干燥箱（控温精度±2℃）、涂料养护箱（控温精度±2℃，湿度精度±10%）、电子拉力机（量程为500N，示值精度为0.01%，移动范围为1500mm）、台式厚度计（φ6mm，0.02MPa，0.01mm）。

1.3 试验方法

所选的多种聚氨酯和聚合物乳液防水涂料分符合《建筑防水涂料试验方法（GB/T 16777—2008）》[5]要求，采用三遍涂膜成型，成型过程中保证成型操作的一致性，故统一按照第一遍采用0.90mm间隙刮板成型，待固化后第二遍采用1.80mm刮板成型，待固化后，第三遍成膜厚度根据前两次固化后厚度情况在2.00mm和2.40mm之间选择适合的刮板进行成膜，最后将膜层的厚度控制在（1.5±0.2）mm范围内，成膜后将膜体放入标准中水性高分子类和反应型规定的养护条件养护。待养护期满之后，将膜层取出按照GB/T 528—2009要求的使用冲压装置将膜层制成相应数量的哑铃型I型试件和用作处理的120mm×25mm矩形试件。

热处理通过将所成形的试件水平放置在防粘隔离膜上，放入试验温度设置为80℃的烘箱中。试件与烘箱中内壁以及其他试件保持一定的间距，使其不会产生相互的影响，保证烘箱所显示温度的探头位置所在温度与试件周围温度一致，试件所做热处理温度保持一致性，所有试件在80℃恒温条件下养护满7d后取出，在实验室内放置4h后使用冲压机将膜层裁切成哑铃I型。

碱处理通过将所成形的试件放入标准条件温度的氢氧化钠溶液中（0.1%），加入氢氧化钙致过饱和状态。将试件完全浸没于溶液中，并保证整个处理过程中试件浸入溶液位置在距离液面10mm以下，待处理7d后取出，在溶液中摇晃清除试件表面氢氧化钙沉淀，冲洗干净，擦去表面液体，在实验室内放置4h后使用冲压机将膜层裁切成哑铃I型。聚合物乳液固化后成型的膜层，清洗擦干后，还需要在60℃的烘箱中干燥6h，取出后在实验室内放置18h后使用冲压机将膜层裁切成哑铃I型。

酸处理通过将所成形的试件放入标准条件温度的硫酸溶液中（2%），将试件完全浸没于溶液中，并保证整个处理过程中试件浸入溶液位置在距离液面10mm以下，待处理7d后取出试件，用水冲洗，擦干，在实验室内放置4h后使用冲压机将膜层裁切成哑铃I型。聚合物乳液固化后成型的膜层，清洗擦干后，还需要在60℃的烘箱中干燥6h，取出后在实验室内放置18h后使用冲压机将膜层裁切成哑铃I型。

将试件按《建筑防水涂料试验方法（GB/T 16777—2008）》标准进行拉伸，首先测量试件厚度，试件厚度采用试件中点及中点两端共三个点厚度的算数平均值，两端各距中点距离为12.5mm，用记号笔在两端画两条平行线。将试验用夹具固定在拉力机上调节间距为70mm，用夹具夹持试件两端，保持试件在夹具中心位置，并上下夹持试件长度保持一致，力线与拉力机力学传感器一致，将测量延伸用拉力机大变形夹持于试件中点两端12.5mm所画平行线处，样品1-8的拉伸速度为500mm/min，样品9-13为200mm/min直至断裂，无处理及处理后试件每组均为10个试件，拉伸强度和断裂伸长率用10个试件的算数平均值表示。

通过对13组样品经过各种处理后的拉伸强度保持率和断裂伸长率数据的分析，找出热处理、碱处理、酸处理后的变化规律。

2 试验结果

2.1 聚氨酯防水涂料拉伸性能（见表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（见表2）

表2 聚合物乳液建筑防水涂料拉伸性能

3 试验结果分析（见图1～图4）

图1 热酸碱处理后单组分聚氨酯防水涂料的拉伸强度的变化

图4 热酸碱处理后聚合物乳液建筑防水涂料的断裂伸长率的变化

综合对比，从图1和图3可以看出4条表征其强度变化的曲线几乎重叠，其中表征涂料4、涂料7经过热酸碱处理后的断裂伸长率变化的柱形图几乎持平。聚氨酯防水涂料经过热酸碱处理后，拉伸强度略微有所衰减，断裂伸长率均有所变大。热酸碱处理对聚氨酯防水涂料均有些影响，但是影响比较小。在不同环境的影响下聚氨酯防水涂料性能比较稳定。

图3 热酸碱处理后单组分聚氨酯防水涂料的断裂伸长率的变化

从图2和图4可以看出聚合物乳液建筑防水涂料经过热酸碱处理后，热处理后拉伸强度均上升比较大，断裂伸长率均下降比较大。酸碱处理后拉伸强度、断裂伸长率均下降比较大。热酸碱处理对聚合物乳液建筑防水涂料的影响比较大，特别是酸碱处理后聚合物乳液建筑防水涂料性能有显著的衰减。

图2 热酸碱处理后聚合物乳液建筑防水涂料的拉伸强度的变化

当然这些热酸碱处理对两种涂料的力学性能的影响主要还是取决于两种材料的固化形式和固化后的材料特性。聚氨酯防水涂料的属于反应型涂料，固化从过程为化学反应固化，固化后的膜片质地均匀、密实，故在热处理及耐酸、耐碱处理中能够表现良好的保持率，基本未出现力学性能的较大波动。聚合物乳液防水涂料为水性防水涂料，固化机理为挥发固化，即水分挥发后乳液物质交联成膜，膜片结构不密实。为提高膜片力学性能会添加粉料作为填充，在热处理和耐酸耐碱处理中，乳液及填充粉料容易出现老化，或者填充粉料与溶液反应等，使膜片出现膨胀、起泡、分层等现象，致使力学性能出现较大波动。通过数据的比对分析可知，聚合物乳液防水涂料对水比较敏感，不适宜使用在长期浸水的环境下，而聚氨酯防水涂料在各种环境中性能较为稳定，可以在更为广泛的场合下应用。