高粘抗滑水性沥青防水涂料的研究

廖丽，薛文军，李小亮，赵振兴，袁肖，张文龙

（三棵树涂料股份有限公司，安徽 明光 239471）

0 前言

沥青具有优异的防水性、粘结性和耐久性，且价格低廉，在防水材料中占有较大比例，但沥青也存在性脆、柔韧性差、低温易开裂等缺陷。仅使用沥青而不改性的沥青类防水涂料除了作为冷底子油而广泛使用外，作为防水材料使用已经几近销声匿迹[1]。因而，往往使用柔韧性好的其他材料对沥青防水涂料进行改性或者复合使用。改性沥青防水涂料可以制成溶剂型也可以制成水性，由于溶剂型沥青防水涂料的组成材料中含有大量有毒、有害溶剂，其生产与应用受到一定的限制。沥青被制备成乳化沥青用作水性防水涂料成为沥青类防水涂料产品的发展主流[2-3]。

本研究采用乳化沥青开发一类可独立成膜，且与自粘防水卷材良好复合的水乳型沥青防水涂料，实现涂料与卷材冷施工工艺，提升抗滑移性能，提高施工便捷性，保证工程质量。

1 实验

1.1 主要原材料及仪器设备

乳化沥青：自制；苯丙乳液：保立佳；氯丁胶乳：上海昕特玛；重钙：Omya；高岭土：内蒙古超牌；滑石粉：福州联邦化工；矿物油消泡剂：巴斯夫；有机硅消泡剂：诺普科；增稠剂1、增稠剂2：陶氏；其他助剂：市售。

高速分散机：上海天辰现代环境技术有限公司；电子万能试验机：日本岛津；LBY-VI拉拔试验机：北京天誉科技有限公司。

1.2 制备工艺

将聚合物乳液加入容器中，开启搅拌继续加入消泡剂、润湿剂、分散剂等，搅拌均匀，然后加入粉体填料，高速分散进行浆料制备；加入乳化沥青，继续搅拌均匀；加入消泡剂、杀菌剂、增稠剂等配方中其余的助剂，搅拌10 min后即可出料。高粘抗滑水性沥青防水涂料的参考配方如表1所示。

1.3 性能测试

理化性能测试：防水涂料成品密封放置24 h后，将防水涂料分2～3次涂覆在模具上，制成厚度为1.5 mm左右的涂膜，在标准试验条件下养护120 h后，将涂膜翻面，底面朝上在40℃干燥箱中养护48h，再在标准试验条件下养护4 h。参照JC/T 408—2005《水乳型沥青防水涂料》对防水涂膜的耐热度、不透水性、粘结强度、低温柔性、断裂伸长率等指标进行测试。

2 结果与讨论

2.1 改性聚合物种类对防水涂料性能的影响

乳化沥青从离子特性区分有阳离子、阴离子和非离子型3类，在防水涂料中通常使用阴离子乳化沥青[4-5]。本文以阴离子乳化沥青为主要原料，并针对作为核心原料之一的改性聚合物乳液进行研究，分别采用不同类型乳液和复配比例对乳化沥青进行改性并制备防水涂料。不同聚合物乳液对防水涂料性能的影响见表2。

表2 聚合物乳液改性乳化沥青对防水涂料性能的影响

由表2可见，使用单一聚合物乳液进行改性效果都不理想。采用苯丙乳液制得的防水涂料粘结强度较高，但断裂伸长率偏低，涂层胶性不好；而采用氯丁胶乳制得的防水涂料延伸率较高，橡胶特性明显，但与基层的粘结强度低。二者复配改性后的防水涂料性能较均衡，只是随着复配比例不同，性能有一定差异，但都能符合JC/T 408—2005要求。结合乳液性能和成本，确定15%苯丙乳液+10%氯丁胶乳为最佳复配比例。

2.2 填料对防水涂层内聚强度的影响

粉体填料作为防水涂料的另一重要组成部分，在防水涂料中起填充、骨架作用，增加涂膜的厚度，提升丰满度，补充体积，改善防水涂料的机械强度，提高防水涂料的耐久性和耐磨性，同时也是降低成本的一种途径[6]。目前，水性防水涂料中常用的填料有重钙、滑石粉、高岭土、硫酸钡、石英砂、硅灰石等。由于本研究需要填料在防水涂料中易于分散，且吸水率尽可能低，因此选择了重钙、滑石粉、高岭土进行应用对比。不同填料对防水涂料性能的影响见表3。

表3 不同填料对高粘抗滑水性沥青防水涂料性能的影响

由表3可见，高岭土对防水涂料的粘稠度提高最明显，有助于提升抗流挂性和储存时防沉降，但内聚强度也会高于掺重钙和滑石粉的，使涂膜的柔软度降低；而掺重钙和滑石粉的涂膜性能接近，由于二者吸水吸油值差异，掺滑石粉的涂膜光泽稍差。综上所述，本研究选用重钙作为高粘抗滑水性沥青防水涂料的主填料。

2.3 增稠剂对防水涂料粘稠度和抗流挂性的影响

为了保证防水涂料在侧墙等立面部位使用时操作便利，不流淌，在其它原料比例不变的基础上，调整增稠剂种类和用量，改善抗流挂性。增稠剂对防水涂料性能的影响见表4。

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表4 增稠剂对防水涂料粘稠度及抗流挂性的影响

由表4可见，增稠剂1的增稠效率相对较高，增稠剂1在用量为0.2%～0.4%时都能使涂料达到较稠的粘稠度。因此，增稠剂1和增稠剂2复配时，以增稠剂1为主，补加少量增稠剂2为佳，当采用0.4%增稠剂1+0.1%增稠剂2复配使用时，涂料的抗流挂性良好，涂膜的表面粘性好。

2.4 消泡剂对防水涂料外观的影响

由于防水涂料稠度较大，体系内气泡难消除，需要选用合适的消泡剂。市售消泡剂多为液体复配产品，主要分为矿物油类、有机硅类、聚醚类。本试验选用矿物油类和有机硅类消泡剂进行研究，对防水涂料外观的影响见表5。

表5 消泡剂对防水涂料外观的影响

由表5可见，有机硅消泡效果较好，达到同样的消泡效果时用量比矿物油类少，但在相容性方面，矿物油表现更好，在体系中浮油现象明显弱于有机硅。综合消泡效果和外观考虑，二者复配使用最合适。

3 应用性能

3.1 防水涂料与不同沥青防水卷材的粘结性比较

将按上述研究得到的最优配方制得的高粘抗滑水性沥青防水涂料与沥青防水卷材复合应用，考察了在（23±2）℃，相对湿度（50±10）%的标准条件下及浸水后防水涂料与防水卷材的剥离强度，结果见表6。

表6 高粘抗滑水性沥青防水涂料与沥青防水卷材的粘结性能

由表6可见，无论是在标准条件下，还是闭水浸泡14 d后，防水涂料与防水卷材的剥离强度都明显高于GB 23441—2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》的要求，且浸水14 d后的剥离强度保持率大约在90%，表明涂卷复合的粘结剥离性能衰减不明显。另外，不同类型的防水卷材与沥青防水涂料的剥离强度相差不大，说明本防水涂料与沥青基防水卷材的相容性较好。

3.2 粘结抗滑移性能

3.3 对基层潮湿度的适应性

将高粘抗滑水性沥青防水涂料分别施涂在干燥基面和潮湿基面上，比较了涂膜外观和与基层的粘结性能。图2显示该防水涂料对基面潮湿度适应性强，在干燥基面、潮湿基面涂膜都无起泡、开裂、脱粘现象。

该防水涂料与潮湿基面的粘结强度为1.33 MPa，与干燥基面的粘结强度为1.28 MPa，二者的粘结强度较为接近，对基层含水率不敏感，这一优势使其在工程现场应用时环境容忍度高，无需等待基层干燥，有利于缩短工期，提高施工效率。

4 结语

（1）高粘抗滑水性沥青防水涂料的性能与多种原料相关，其中丙烯酸乳液与氯丁胶乳复配使用，防水涂料的粘结强度和延伸率最优；重钙作为主体填料，易于分散又使防水涂料具备适宜的内聚强度和光泽，且储存稳定较好；2种增稠剂搭配使用，防水涂料的粘稠度和抗流挂性较为理想；将矿物油消泡剂和有机硅消泡剂按2∶1复配，具有良好消泡效果的同时防水涂料表面无浮油。

（2）高粘抗滑水性沥青防水涂料与沥青基防水卷材复合使用相容性好，粘结性能优异；在立面使用有效防止防水卷材滑移、错位、脱落。此外，防水涂料对基层含水率不敏感，环境适应性强，便于施工，有效缩短工期，提高施工效率。