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簡述四種防水材料(丙烯酸、聚氨酯、聚脲、JS)防水涂料在實际應用中的改性方法

发布時間:

2020-05-01 00:00


随着人們(men)對環保健康需求(qiu)的不断提升,傳統的有毒溶解型防水材料正逐渐被(bei)淘汰(tai),市(shi)場(chang)對新型、高效、環保防水涂料的需求日益增加,開发符合現代(dai)建筑標準的防水解決方案成為行業的重點方向(xiang)。在(zai)衆(zhong)多防水材料體系中,聚丙烯酸酯類防水涂料(liao)凭借其良好的粘結性能、耐候性能和力學特性(xing),已被廣泛(fan)應用於民用建筑和工業建筑的(de)防水工程。相比之下,聚氨酯(脲)防水材料以其较(jiao)高的拉伸(shen)強度和快速成膜特性,在京(jing)沪高鐵、機場(chang)、大坝等重大基礎設施工程领域得到了廣泛應用。據不完全統計(ji),仅在2019年,聚脲防水材料的全球用量已經突破10萬吨以上,充分(fen)說明该材料在高端工程應用(yong)中的重要地位。 相比之下,Js防水材料(liao)因其出色的環保性能(neng)、相對较(jiao)低的成本价格,以及與水泥基材(cai)之(zhi)間的強粘接力,在(zai)市場上获得了廣泛的認可和(he)應用。该防水材料的組(zu)成結構經過科學設計,干粉部分通常由骨料、硅酸盐水泥和各類功能性有機(ji)添加剂按照特定比(bi)例混合而成,形成標準(zhun)的干粉砂浆產品。液料部(bu)分則(ze)由各地生產商根據自身工藝特點灵活選用,可采用VAE乳液、丙烯(xi)酸乳液等多種配方製備。現場(chang)應用時,只需按照規(gui)定(ding)比例進行搅拌混合,随即(ji)可直接(jie)使用,无需(xu)复雜的施工(gong)前處理。

 

简述四种防水材料(丙烯酸、聚氨酯、聚脲、JS)防水涂料在实际应用中的改性方法

 

  在實际應用過程(cheng)中,发現以上產品存在如下(xia)缺(que)點:改性VAE和醋丙乳液的耐酸碱(jian)性较差,丁苯,苯丙乳液由於(yu)含有苯環,因(yin)此(ci)其防紫外線、耐候(hou)性较差。聚氨酯虽然成膜性好、耐磨性高、易(yi)加工,柔韧性(xing)好,但其价格高。Js防水涂料在(zai)使用過程(cheng)中,由於環境温度和湿度(du)變化大,以(yi)及施工環節等带來的影響(xiang),出現诸如局部堆积(ji)(火山堆效應)、沟壑(he)現象、工(gong)作時間(jian)短等問題,使(shi)得最終的防(fang)水效果大打折扣。
  
  根據(ju)从業過程中的(de)學習、探索,总結各類防水涂料改性方法和(he)相關(guan)問題簡述如下:
  
  1.丙烯酸防水涂料
  
  1.1環氧樹脂改性
  
  丙烯酸和環氧樹脂(zhi)反應生成環氧丙烯酸酯,達到(dao)降低吸水率,提高盐水的耐(nai)腐蚀性,目前有通過共聚改性加入環氧樹脂E-44,用量(liang)為單體的9%,檢(jian)測吸水率下降8%,對盐水的抗腐蚀性(xing)提高(gao)了3倍。
  
  1.2有機硅改性
  
  目前,國(guo)内最(zui)廣泛用此類樹脂乳液(硅丙乳液)生產外牆(qiang)涂料(liao)。可以用共聚改(gai)性,研究发現随着有機硅胶凝剂含量的增加,使得乳液粒的粒径减小,分(fen)布變窄(zhai)涂抹的吸水率降低,拉(la)伸強度(du)增大,当有機硅含量為4%時,吸水率降(jiang)到6.5%,拉伸強(qiang)度達到5.4MPa,也(ye)可以用簡單的物理共混的方(fang)法,由於有機(ji)硅與(yu)聚丙烯聚合物的表面能相差较大,聚合物相
  
  2.聚氨酸防水涂料
  
  2.1丙烯酸樹脂改性
  
  目前,合成(cheng)带有雙键的不飽和聚氨酸與丙烯酸單體共聚成為改性主要方(fang)法。
  
  研究发現(xian),采用阴离子型核壳結構(gou)水性聚氨酸复合乳液(ye),用丙烯酸(suan)羟乙酯對聚氨酸封端生成性能稳定(ding)的乳液,最終拉伸強度(du)為(wei)4.12MPa,断裂伸长率為408%,可以(yi)試着从其他(ta)途径進行探索性研究,如,共混改性,共(gong)聚反應,種子打底(di)反應和溶剂型製備(bei)。
  
  2.2環氧樹脂改性
  
  可以采(cai)用接枝共(gong)聚和機械共混方法,研究表明,采用(yong)不同環氧值的環氧樹脂時,環氧值越低,相對分(fen)子質量(liang)越大,羟基(ji)越多,反應(ying)活性越強,可以將拉伸(shen)強度提(ti)高到7.5MPa,断裂伸长率(lv)達480%,大大提高應(ying)用性能,相比之下,機械共混方法(fa)對於断裂伸长(zhang)率提升不及接枝共聚方法有效。
  
  3.聚脲弹性體
  
  聚脲弹性體(ti)是(shi)由端氨基聚醚和二异氰酸酯反應製得,含有脲键(-NHCONH-)的高分子聚合物,喷涂聚脲(niao)弹性體(SprayPolyureaElastomer,SPUA),也是國(guo)内(nei)外適應環保、高性能需求而開发的一種新型(xing)綠色防水產品。
  
  3.1聚脲性能改性
  
  3.1.1環氧樹脂改性
  
  將環氧樹脂(zhi)和端氨基聚醚或胺類擴鏈剂混合后在一定温度下反應得到端氨基的(de)環氧加成物,再與(yu)二异(yi)氰酸酯反應生成環氧改性的聚脲,但(dan)从目前來看,需要注意的是:環氧改性(xing)過程中,會生成一部分羟基,但由(you)於-NH2的反應活性比-OH高千倍以上(shang),因此,这部分羟基(ji)不會和-NCO反應,生(sheng)成的羟基(ji)提高了聚脲與基材之間附着力,降低固化收縮率,这也是防水涂(tu)料性能的保證(zheng)。
  
  3.1.2有機硅改性
  
  主(zhu)要改性方法有二(er):一是预(yu)聚法,有(you)聚硅氧烷(wan)二醇和半预聚體反應得到含有硅烷骨架半预聚產物,二(er)是反應法,環氧基硅烷和胺類反應得(de)到含硅(gui)烷骨架的胺,后者再與异氰(qing)酸酯反應,可以得(de)到耐高温,耐(nai)腐蚀性提高,延长凝結時間,改善施工性。
  
  3.2氨基氢活性的改性
  
  衆所周知,伯胺的(de)反應(ying)活性很高,會給施工带來困(kun)难,使得施工面還來不及(ji)流平(ping),就會形成连續均匀層凝胶(jiao)固(gu)化。經研究表明,伯胺(an)與-NCO反應,速率非常快,伸胺與-NCO反應相對较慢(man),而叔胺與-NCO不反應。可(ke)以將丙烯酸酯引入(ru),伯胺(an)變成(cheng)仲胺,同(tong)時仲胺氢的空間位阻(zu)變大,且由於給電子效應,使得仲(zhong)胺活(huo)性降低,反應變慢,凝胶時間由原來13s延(yan)长到(dao)48s。
  
  4.JS防水涂料
  
  就現有市場應用情况來看(kan),主(zhu)要有以下(xia)3個問題需要:工作性(xing)能保持,收縮(suo)性能,凝結(jie)硬化。
  
  目前(qian)改性方案主要是采用铝酸盐基胶凝材料進行粉料(liao)改性,通過如下反應(ying)方程式(shi)可知:
  
  6Ca2++2Al(OH)-4+3SO42-+4OH-+26H2O→3CaO•M2O3•3CaSO4•32H2O
  
  随着Ca2+,SO42-等快速消耗(hao),钙矾石得到更充分溶解,反應不断向右(you)進(jin)行,同時也(ye)在更多溶解水化矿物,達到(dao)工作性持久(jiu),收縮更小,快速凝結(jie),干(gan)燥速(su)度快的特點。
  
  5.发展方向
  
  随着環保型(xing)等推進,可持續发展战略的進一(yi)步(bu)深入,再加上人們環境(jing)意识增強,涂料將朝着资源節約(yue),能源量化(hua),施工性優,提高涂喷質量(liang)和環境適應性(xing)強这個方向发展。
  
  比如:雜環二胺擴鏈剂引入解決伸长率(lv)的提高,利用VAE改性基耐水(shui)性提(ti)高JS防(fang)水(shui)涂料應用领域,解決材料黄(huang)變的等問題。

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