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水性聚合物復(fù)合防護(hù)涂料的研究與應(yīng)用

文檔作者：黃月文羅廣建李潔萍劉偉區(qū) 文檔來源：中科院廣州化學(xué)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月01日
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廣東建材2012年第11期材料研究與應(yīng)用
水性聚合物復(fù)合防護(hù)涂料的研究與應(yīng)用
黃月文羅廣建李潔萍劉偉區(qū)
(中科院廣州化學(xué)有限公司)
摘要：有機(jī)一無機(jī)聚合物復(fù)合材料是當(dāng)今研究和應(yīng)用的前沿?zé)衢T課題之一。以先進(jìn)丙烯酸酯類單
體、有機(jī)硅氟為材料，通過乳液聚合和化學(xué)納米雜化技術(shù)制備出高性能的水性聚合物基體材料，進(jìn)一
步與無機(jī)材料復(fù)合制備出的水性聚合物一無機(jī)復(fù)合材料具有環(huán)保節(jié)能的特點和優(yōu)良的應(yīng)用性能，在
建筑建材裝飾防護(hù)和防水方面得到廣闊的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；防護(hù)涂料；涂膜；防水砂漿
1前言
水性聚合物防護(hù)涂料指的是以水作為溶劑或分散
介質(zhì)的涂料，可分為水稀釋涂料和乳膠涂料兩大類。水
性涂料在制造的過程僅使用很少的成膜助劑，涂裝過程
中釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)很少，復(fù)合當(dāng)今發(fā)展
力求環(huán)境友好、節(jié)約能源的要求，具有廣闊的應(yīng)用市場。
本文以丙烯酸酯類材料、有機(jī)硅聚合物、含氟聚合
物、納米材料為主要材料通過先進(jìn)的乳液聚合技術(shù)和化
學(xué)雜化技術(shù)制備出高性能水性聚合物材料，通過復(fù)合改
性研究其復(fù)合材料的性能及其在建筑裝飾防水保護(hù)方
面的應(yīng)用。
2實驗
2．1原材料
自制KD乳液系列(1(D一101、KD一102、KD一201、
KD一202)、水性有機(jī)硅NS一603、NS-700，改性劑、消泡劑、
防腐劑、填料、彩色顏料、納米硅樹脂為市售工業(yè)品。
2．2材料配制
2．2．1水性透明防護(hù)涂料(見圖1)
圖1水性透明防護(hù)涂料的制備工藝
通過乳液聚合、機(jī)械乳化和納米雜化技術(shù)制備出
KD乳液、NS一603和NS一700。
2．2．2彩色內(nèi)外墻防護(hù)涂料(見圖2)
圖2彩色內(nèi)外墻防護(hù)涂料的制備工藝
2．2．3水泥基Js聚合物(或高分子)防護(hù)材料(見圖3)
圖3水泥基Ts聚合物防護(hù)材料的制備工藝
2．3實驗方法
防護(hù)劑、防護(hù)涂料性能檢測標(biāo)準(zhǔn)參照J(rèn)C／T
973—2005、GB／T 9780—2005、JC／T 902—2002，水泥基JS
聚合物(或高分子)防護(hù)材料參照GB／T 23445-2009、
JC／T 894—2001、JC／T 984—2011。
3結(jié)果討論與應(yīng)用
3．1水性透明防護(hù)涂料
光亮型防護(hù)涂料在基材表面形成一層較厚的平整
膜，增強(qiáng)了光的反射作用，使基材表面更加光亮。乳液在
固化成膜過程中逐漸形成防水涂膜，具有荷葉疏水效
應(yīng)，形成水珠，具有防水防污耐久保護(hù)作用，在室內(nèi)能較
長時間使用。一般地，光亮型聚合物防護(hù)涂料需要l天
時間才能顯示荷葉疏水效果，3天基本完全固化，無光
型防護(hù)涂料具有優(yōu)良的滲透性，本身不成膜，與基材反
應(yīng)形成透氣性的保護(hù)層，1天內(nèi)甚至3小時即可顯示荷
葉水珠效果(見表1)。
與油性防護(hù)涂料相比，水性防護(hù)涂料的顯著特點在
可應(yīng)用于潮濕未完全干燥的基材表面，特別是水泥制品
一15—
萬方數(shù)據(jù)
材料研究與應(yīng)用廣東建材2012年第11期
表1水性與油性防護(hù)涂料(防護(hù)劑)應(yīng)用對照表2各種聚合物填料比對復(fù)合防護(hù)涂料性能的影響
防護(hù)涂料品種典型應(yīng)用基材干濕程度干燥效果耐久性
水性光亮型文化石、1天顯示荷葉
Ns防護(hù)涂料 內(nèi)墻 影響不大 水珠效果 室內(nèi)持久
水性無光型文化石、1天內(nèi)顯示荷
NS防護(hù)涂料石材、內(nèi)墻
影響不大 室內(nèi)持久 葉水珠效果
油性FBS型
文化石、1小時內(nèi)顯示
石材內(nèi)外干燥基材顯著荷葉水珠
室內(nèi)外
防護(hù)涂料 墻 持久 效果
油性FK型文化石、干燥基材1天內(nèi)顯示荷
防護(hù)劑石材、內(nèi)墻葉水珠效果
室內(nèi)持久
中的文化石、砂漿、混凝土預(yù)制件等l天脫模后即可噴
涂。水性NS防護(hù)涂料和油性FBS(或FS)、FK型防護(hù)涂
料均在文化石和石材上得到多年的應(yīng)用，獲得了廣大客
戶的認(rèn)可，特別是油性FBS(或FS)型防護(hù)涂料經(jīng)過近十
年的出口使用效果表明其具有優(yōu)異的耐候保護(hù)保色性
能。
實踐表明，在性能上，水性防護(hù)涂料的荷葉水珠效
果和室外耐候性耐久性與油性FBS(或FS)型超疏水(水
接觸角大于150。)防護(hù)涂料相比與仍有一定差距。
本文作者等人通過納米硅樹脂等化學(xué)雜化復(fù)合改
性技術(shù)，可進(jìn)一步提高水性防護(hù)涂料的疏水性，水接觸
角可達(dá)120。以上甚至高達(dá)150。，并已申報了相關(guān)專
利技術(shù)。
3．2彩色內(nèi)外墻防護(hù)涂料
隨著土地資源的緊缺，瓷磚作為內(nèi)外墻裝飾材料越
來越受到資源、環(huán)保和安全的限制。彩色內(nèi)外墻防護(hù)涂
料具有質(zhì)輕、安全和易裝飾等特點將會得到越來越廣泛
的應(yīng)用，特別是水性聚合物復(fù)合涂料，不僅環(huán)保，而且隨
著新材料新技術(shù)的不斷滲透和發(fā)展，勢必占主導(dǎo)地位。
無機(jī)涂料的特點是耐候性好、不易霉變，但易開裂、
無彈性，特別是在震動較多的地方。有機(jī)聚合物一無機(jī)
復(fù)合涂料兼具無機(jī)涂料的耐候性和機(jī)械強(qiáng)度及有機(jī)聚
合物的柔韌性、成膜性，可制備綜合性能優(yōu)異的防護(hù)涂
料。
通過調(diào)節(jié)聚合物的軟硬單體種類和比例及引入功
能單體和納米材料，使用乳液聚合技術(shù)合成了功能性的
柔性聚合物體系和剛性體系。本實驗的柔性體系
KD-101在無填料時強(qiáng)度很低，伸長率很高，高達(dá)1000％
以上，沒有實際價值。通過摻入無機(jī)填料后，復(fù)合材料的
強(qiáng)度大大提高，隨著填料量的增加，拉伸強(qiáng)度提高，伸長
率相對縮小，當(dāng)聚合物填料比達(dá)100：300時，拉伸強(qiáng)度
為1．9MPa，斷裂伸長率仍有150％(見表2)。
剛性體系的KD一202在無填料時強(qiáng)度已較高，達(dá)
一16一
聚合物：填拉伸強(qiáng)度斷裂
膜的水接觸角(。)
防護(hù)涂料 0％納米硅 20％納米硅 料(重量) MPa 伸長率％
樹脂樹脂
100：100 1．2 320 8l 125
柔性體系
(KD一101)
100：200 1．6 210 78 123
i00：300 1．9 150 72 120
100：100 2．3 21 85 130
剛性體系
(KD一202)
100：200 2．5 18 81 126
100：300 2．7 16 76 122
1．6MPa，斷裂伸長率為35％。隨著填料量的增加，強(qiáng)度提
高，伸長率下降。
由表2還可看到，摻有納米硅樹脂(20％)的復(fù)合涂
膜的憎水性顯著增強(qiáng)，由原來無納米硅樹脂的親水性
(水接觸角90。以下)的聚合物膜突變?yōu)轱@著憎水性
(水接觸角120。以上)的聚合物膜。這是由于有機(jī)硅的
憎水性和納米微米材料的粗糙度共同作用的結(jié)果。
選擇不同色彩的顏料，可方便地制備各種色調(diào)的彩
色防護(hù)涂料。涂料的保色性與顏料的耐候性和聚合物基
體樹脂緊密相關(guān)。丙烯酸酯類聚合物、含硅材料、含氟材
料是優(yōu)選的耐候保色基體樹脂材料。
3．3水泥基聚合物(或高分子)防水涂膜、防水涂
料和防水砂漿
改變填料為水泥粉體材料，可制備出雙組份的水泥
基Js聚合物(或高分子)防水涂膜或聚合物水泥砂漿。
表3列出了兩種KD乳液不同摻量下的涂膜的性能。
表3各種KD乳液與水泥粉體比例
對復(fù)合涂膜性能的影響
拉伸伸長粘結(jié)不透符合
KD一101 I(D-102 水水泥強(qiáng)度率％ 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)
MPa MPa
水性
要求
80 O O 100 1．5 243 0．8 未透水I型
70 O 10 100 1．7 208 0．9 未透水I型
60 O 20 100 1．9 150 1．0 未透水II型
50 O 20 100 2．1 105 1．2 未透水II型
50 O 30 100 2．0 97 1．2 未透水II型
40 O 20 100 2．1 86 1．2 未透水II型
40 O 30 100 2．0 81 1．2 未透水II型
0 30 O 70 2．2 60 1．2 未透水III型
0 20 10 70 2．3 32 1．2 未透水III型
由表3可見，隨著KD乳液用量的減少，涂膜的強(qiáng)度
增加，伸長率降低，但仍符合標(biāo)準(zhǔn)GB／T 23445—2009的
要求，分別由I型過渡到II型以至III型。
與聚氨酯防水涂料91l或991相比，水泥基聚合物
防水材料的最大益處是環(huán)保和潮濕基面可施工，此外還
萬方數(shù)據(jù)
廣東建材2012年第11期材料研究與應(yīng)用
高原凍土地區(qū)瀝青混合料抗車轍試驗研究
唐堅
(西藏大學(xué)工學(xué)院)
摘要：在高原凍土條件下，考慮瀝青混合料的配合比不同對抗車轍的影響，通過對高原凍土條件
下瀝青混合料配合比的試驗研究，歸納總結(jié)出有益結(jié)論，對西藏地區(qū)瀝青混合料配合比設(shè)計的研究及
施工具有現(xiàn)實的指導(dǎo)作用，同時對類似高原凍土條件的地區(qū)瀝青混合料配合比的設(shè)計也具有借鑒意
義。
關(guān)鍵詞：高原凍土地；瀝青混合料；抗車轍；配合比
1引言
目前我國的經(jīng)濟(jì)得到了前所未有的發(fā)展，公路的通
行質(zhì)量要求越來越高，瀝青混合料配合比對瀝青路面使
用性能的影響越來越受到重視。車轍不僅影響了道路的
通行質(zhì)量還在很大程度上影響了使用壽命，對行車的安
全構(gòu)成很大的威脅，是瀝青路面最主要的病害。在高原
凍土地區(qū)的車轍主要產(chǎn)生于高溫以及溫差變化較大時
瀝青路面的永久變形。車轍試驗是評價瀝青混合料高溫
變形簡單易行的方法，目前我國有交通部頒布的車轍試
驗規(guī)程。
本文以瀝青混合料的不同配合比為研究內(nèi)容，主要
進(jìn)行以下幾個方面的工作：
(1)配制幾種典型的瀝青路面油石比和混合料級配
作為研究對象；
(2)在行車荷載作用下，研究不同油石比和混合料級
配在相同行車荷載下對試件的破壞形式及程度；
(3)在行車荷載作用下，研究相同油石比和混合料級
配在不同次數(shù)的行車荷載作用下對試件的破壞形式及
程度。
2試驗方案設(shè)計
2．1瀝青混合料配合比
試驗配制了油石比為4．50％、4．00％、4．50％、4．00％
共4個油石比的瀝青試件作為研究對象，試驗配合比見
表l所示：
表1瀝青試件
編號油石比(％) 瀝青(kg／m3) 石(kg／m3)
1 4．50 0．945 20．055
2 4．00 0．875 20．125
3 4．50 0．945 20．055
4 4．00 0．875 20．125
2．2材料選用
(1)瀝青。瀝青的物理力學(xué)性能直接影響到瀝青試件
具有成本低廉的優(yōu)點。I型涂膜含有大量的有機(jī)聚合
物，性能與聚氨酯防水涂料相媲美，可應(yīng)用于非長期浸
水的環(huán)境中持久地防水。隨著水泥量的增加，逐漸過渡
到II型和III型，甚至到聚合物水泥砂漿，仍具有很好的
防水作用，可應(yīng)用于長期泡水的環(huán)境中，五年的使用實
踐表明我們研制的水性聚合物復(fù)合材料能起到長久的
防水保護(hù)作用。
與干粉類水泥基聚合物防水砂漿相比，水性聚合物
水泥基防水材料可以方便地制備多種形式的防水涂膜、
防水涂料和聚合物水泥防水砂漿。
4結(jié)論
由此可見，本文研制的水性聚合物復(fù)合防護(hù)涂料不
僅具有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點，還具有優(yōu)良的防水、防污和耐
久保護(hù)性能，在建筑裝飾防水方面具有廣闊的應(yīng)用前
景。●
【參考文獻(xiàn)】
[1]趙永超．以聚合物乳液為成膜物的特性涂料的制備及其應(yīng)用
研究，吉林大學(xué)博士論文，201 1
[2]黃月文，劉偉區(qū)，羅廣建．一種用于水泥基材料減水的聚合
物乳液及其制備方法，ZL200410051393．5
[3]劉偉區(qū)，黃月文，羅，。建．一種水乳液型有機(jī)硅防污涂料及
其制備方法與應(yīng)用，201010142998．0
[4]黃月文，劉偉區(qū)，羅廣建．一種含硅(甲基)丙烯酸酯單體及
其共聚物和它們的制備方法，ZL200610124193．7
[5]黃月文，劉偉區(qū)，羅廣建．一種水稀釋型有機(jī)硅涂料及其制
備方法，200910039293．3

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