杜新勝 （中國石油蘭州石化公司研究院，甘肅蘭州 730060）蒙延佩 （中國石油蘭州石化公司自動(dòng)化研究院，甘肅蘭州 730060）

我國防水涂料的研究進(jìn)展

杜新勝 （中國石油蘭州石化公司研究院，甘肅蘭州 730060）
蒙延佩 （中國石油蘭州石化公司自動(dòng)化研究院，甘肅蘭州 730060）

綜述了我國防水涂料的分類及其研究進(jìn)展。重點(diǎn)介紹了聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水涂料的研究進(jìn)展及應(yīng)用研究。指出了我國防水涂料今后的發(fā)展方向。

聚氨酯防水涂料；聚合物水泥基防水涂料；研究進(jìn)展

0 引言

防水涂料是指經(jīng)固化后能形成具有一定的延伸性、彈塑性、抗裂性、抗?jié)B性及耐候性的防水薄膜，起到防水、防滲和保護(hù)作用的一種涂料。防水涂料多用于建筑物屋面、地下室、廚衛(wèi)間、地下車庫、蓄水池等部位，以防止雨水、地下水、工業(yè)和民用給排水，以及空氣中的濕氣、蒸汽等侵入建筑物內(nèi)。

目前常用的防水涂料主要有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、聚合物水泥基防水涂料、聚合物改性乳化瀝青防水涂料等。以下主要綜述聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水涂料的研究進(jìn)展及應(yīng)用研究［1-4］。

1 聚氨酯防水涂料

聚氨酯防水涂料是一種反應(yīng)固化型防水涂料，其涂膜具有抗拉強(qiáng)度高，彈性及延伸性好，黏結(jié)力強(qiáng)，防水層連續(xù)、柔韌且無接縫，體積收縮小，對(duì)基層裂縫伸縮性變形的適應(yīng)性強(qiáng)，耐水性、耐磨性、耐腐蝕性、耐久性和耐低溫柔韌性好等特點(diǎn)，可用于建筑物不同部位的防水堵漏。

韓海軍等［5］以復(fù)配聚醚多元醇、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）和氯化石蠟為原材料制備的預(yù)聚體作為A組分，以胺類固化劑、增塑劑、防沉劑、顏填料、消泡劑、催化劑和潤濕分散劑等為B組分，制備了一種雙組分防沉型高強(qiáng)度聚氨酯防水涂料，基礎(chǔ)配方見表1。

表1 聚氨酯防水涂料的基礎(chǔ)配方Table 1 The basic formula of polyurethane waterproof coatings

試驗(yàn)結(jié)果表明：在配方中其它組分不變的情況下，選用0.5份防沉劑YH-10和0.4份潤濕分散劑RB-1181時(shí)，制得的防水涂料性能最佳。

韓海軍等［6］以水、MDI為原材料，制得一種環(huán)保型聚氨酯防水涂料。研究了親水聚醚多元醇、親水?dāng)U鏈劑、氣體吸收劑和含水量對(duì)防水涂料性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：w（—NCO）為4.5%，配方中其它組分不變，當(dāng)w（親水聚醚多元醇）為20%、w（親水?dāng)U鏈劑）為0.4%、w（氣體吸收劑）為4%，含水量為配方總質(zhì)量的20%時(shí)，制得的聚氨酯防水涂料性能最佳。

杜奎義等［7］研制了立面專用雙組分聚氨酯防水涂料，以聚醚多元醇為原材料制備A組分，以氯化石蠟、芳烴油、增稠劑、紫外線吸收劑、環(huán)保溶劑為原材料制備B組分，探討了二官能度聚醚與三官能度聚醚的配比、增稠劑、填料對(duì)涂料力學(xué)性能、觸變性、下垂度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：A組分中二、三官能度聚醚的物質(zhì)的量之比為2，B組分中復(fù)配增稠劑用量為2.5%時(shí)，制得的立面專用雙組分聚氨酯防水涂料綜合性能最佳。

韓海軍等［8］采用異氰酸酯、復(fù)配聚醚、改性劑、增塑劑、分散劑、填料、溶劑及其它助劑，制備了新型單組分聚氨酯防水涂料，研究了不同的改性劑及其用量對(duì)防水涂料物理性能、貯存性能和施工性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在基礎(chǔ)配方中添加4份改性劑Hardener VP LS 2959時(shí)，制得的防水涂料性能最佳（表2），其在建筑防水工程中的應(yīng)用效果良好。

表2 新型單組分聚氨酯防水涂料的性能指標(biāo)Table 2 The performance index of a novel one component polyurethane waterproof coatings

韓海軍等［9］采用阻燃聚醚多元醇、普通聚醚多元醇、增塑劑、MDI、阻聚劑、增稠劑、消泡劑、催化劑、潤濕分散劑等為原料，制得一種阻燃立面型單組分聚氨酯防水涂料。研究結(jié)果表明：當(dāng)阻燃聚醚多元醇質(zhì)量分為30份、阻聚劑質(zhì)量分為0.6份、增稠劑質(zhì)量分為15份時(shí)，制得的防水涂料性能最佳。

中國專利CN 105038564A［10］公布了一種環(huán)保型單組分濕固化聚氨酯防水涂料的制備方法，主要步驟是：向反應(yīng)釜中加入多官能度聚醚多元醇和聚二元醇的混合多元醇，經(jīng)脫水后加入異氰酸酯，于50~80℃下反應(yīng)1~4 h，降至室溫，加入預(yù)先干燥過的增塑劑、消泡劑、抗氧化劑及紫外線吸收劑，混合均勻后，制得聚氨酯防水涂料。該聚氨酯防水涂料因引入了多官能度活性基團(tuán)，固化后可形成致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和防水性能。

中國專利 CN 105038565A［11］公布了一種雙組分聚氨酯防水涂料及其制備方法，其中A組分原材料包括：脂肪族異氰酸酯、阻燃型聚醚多元醇；B組分原材料包括：擴(kuò)鏈劑、催化劑。A組分由阻燃型聚醚多元醇與脂肪族異氰酸酯形成了預(yù)聚體而具有阻燃性，這樣在B組分中不用阻燃劑也可使涂料達(dá)到相同的阻燃效果，避免或者減少了在B組分中添加阻燃劑的析出現(xiàn)象，提高了涂料的阻燃性以及穩(wěn)定性，涂料的成膜效果好，貯存時(shí)間長。

中國專利CN 105001776A［12］公布了一種自乳化型水固化環(huán)保型聚氨酯防水涂料，它是由A組分和B組分按一定比例混合均勻后，加水乳化而成。其中A組分由50%~70%混合聚醚多元醇、20%~30%二苯基甲烷二異氰酸酯和1%~30%增塑劑組成；B組分由25%~55%液體填料、40%~60%無機(jī)粉料、1%~10%化學(xué)助劑和0.1%~5%親水?dāng)U鏈劑組成（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

中國專利CN104910781A［13］公布了一種水性聚氨酯防水涂料及其生產(chǎn)工藝，各組分質(zhì)量分為：水性聚氨酯樹脂25~35份、乙二醇乙醚醋酸酯10~20份、聚二元醇1~10份、二甘醇2~8份、二羥基丙酸3~7份、納米二氧化硅4~9份、磷酸三丁酯1~5份、納米填料5~15份、流平劑2~6份、消泡劑3~8份、成膜助劑4~12份、去離子水30~40份。該水性聚氨酯防水涂料的耐老化性和防水效果好，涂層光澤度高。

中國專利CN 104987822A［14］公布了一種透氣高彈聚氨酯防水涂料的配方，各組分質(zhì)量分為：去離子水150~200份、羥乙基纖維素1~5份、殺菌劑1~5份、乙二醇10~25份、成膜劑10~25份、分散劑2~10份、潤濕劑2~8份、消泡劑2~10份、引氣劑1~5份、鈦白粉150~220份、硅酸鋁8~20份、2 500目重質(zhì)碳酸鈣100~200份、聚氨酯（PU）乳液200~500份、有機(jī)硅樹脂50~150份、流平劑0~10份和增稠劑5~15份。該涂料能在不透水的情況下，使漆膜長期處于開放狀態(tài)，提高了漆膜的拉伸強(qiáng)度。

中國專利CN 104974655A［15］公布了一種濕固化聚丙烯酸酯/聚氨酯復(fù)合防水涂料及其制備方法，各組分的質(zhì)量分為：聚氨酯預(yù)聚體100份、含異氰酸酯基的聚丙烯酸酯12~25份、填料5~25份、消泡劑0.1~0.5份、流平劑0.1~0.4份、紫外線吸收劑0.1~0.4份和抗氧劑0.1~0.5份。該涂料既具有聚丙烯酸酯涂料耐候性好、抗粉化的優(yōu)點(diǎn)，又具有聚氨酯涂料柔韌性好、附著力佳的優(yōu)點(diǎn)。

2 聚合物水泥基防水涂料

聚合物水泥基防水涂料由多種聚合物乳液與摻有各種添加劑的優(yōu)質(zhì)水泥組成，聚合物乳液的柔性與水泥的剛性結(jié)為一體，使其抗?jié)B性和穩(wěn)定性優(yōu)異。該涂料的優(yōu)點(diǎn)是施工方便、綜合造價(jià)低、工期短且無毒環(huán)保。

邊林防等［16］采用粉煤灰替代石英粉或重鈣粉，考察了不同目數(shù)的3種填料對(duì)涂膜拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在3種填料目數(shù)相同的情況下，以粉煤灰為填料的JS防水涂膜具有最好的拉伸強(qiáng)度，但其斷裂伸長率稍低于以重鈣粉和石英粉為填料的防水涂膜。若要達(dá)到相同的斷裂伸長率，可采用目數(shù)小于所用重鈣粉或石英粉200目左右的粉煤灰等量替代，所得涂膜具有更好的拉伸強(qiáng)度。

王廷勛［17］采用硅丙乳液作為聚合物水泥基防水涂料的基料，制得屋面用白色反射防水涂料，可使屋面兼具防腐、防水和節(jié)能功能。該涂料的拉伸強(qiáng)度>2 MPa，斷裂伸長率>250%，黏結(jié)強(qiáng)度>1 MPa，抗?jié)B性>0.8 MPa，防水效果優(yōu)異。

蹇守衛(wèi)等［18］研究了聚灰比、乳液種類對(duì)聚合物水泥基防水涂料拉伸性能的影響。一般聚灰比為0.6是聚合物水泥基防水涂料的“剛-柔”分界點(diǎn)。當(dāng)聚灰比<0.6時(shí)，涂膜呈“剛”性，其拉伸強(qiáng)度受水泥水化程度影響為主；當(dāng)聚灰比>0.6時(shí)，涂膜呈“柔”性，其拉伸強(qiáng)度由聚合物顆粒黏附、堆積情況而定。試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)丙烯酸酯類乳液型（純丙乳液、苯丙乳液）防水涂料而言，聚灰比越大，涂膜的拉伸強(qiáng)度越大，當(dāng)聚灰比<0.6時(shí)，涂膜的拉伸強(qiáng)度增長趨勢(shì)緩慢；而當(dāng)聚灰比>0.6時(shí)，涂膜的拉伸強(qiáng)度增長迅速；對(duì)聚醋酸乙烯-乙烯共聚物（EVA）乳液而言，當(dāng)聚灰比<0.6時(shí)，涂膜的拉伸強(qiáng)度隨聚灰比增大而增大；而當(dāng)聚灰比>0.6時(shí)，涂膜的拉伸強(qiáng)度隨聚灰比增大而減小。

李成吾等［19］為提高聚合物水泥基防水涂料的抗開裂能力，通過改變水泥、石英砂、重質(zhì)碳酸鈣在聚合物乳液中的用量，研究了聚合物水泥基防水涂料的拉伸性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著水泥、重質(zhì)碳酸鈣用量的增加，涂膜的拉伸強(qiáng)度提高，斷裂伸長率下降；隨著石英砂用量的增加，涂膜的拉伸強(qiáng)度降低，斷裂伸長率增大。

羅雷等［20］探討了不同的聚合物乳液及其用量、液粉比、水泥種類和用量以及不同級(jí)配的填料等因素對(duì)聚合物水泥基防水涂料拉伸性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：按照m（乳液）∶m（消泡劑） ∶m（殺菌劑） ∶m（水）=80∶0.5∶0.5∶20的配比制備液料，m（水泥） ∶m（石英砂） ∶m（增稠劑）=100∶100∶0.2的配比制備粉料，按m（液）∶m（粉）=1∶2制得聚合物水泥基防水涂料，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率滿足GB 23445—2009《聚合物水泥涂料》中Ⅱ型產(chǎn)品的要求。

成功等［21］為了改善醋丙防水乳液耐水性差的缺陷，采用預(yù)乳化種子乳液聚合和半連續(xù)滴加工藝，通過醋丙乳液與有機(jī)硅KH-570共聚進(jìn)行改性，研究了KH-570用量、乳化劑復(fù)配比例及用量、引發(fā)劑用量對(duì)聚合過程和涂膜性能的影響，以及共聚物序列結(jié)構(gòu)的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明：在乳化劑配比為m（OP-10） ∶m（MS-60）=1∶1、乳化劑用量為2.0%、引發(fā)劑用量為0.5%和有機(jī)硅用量為2%時(shí)，聚合反應(yīng)具有很好的穩(wěn)定性，同時(shí)有機(jī)硅參與共聚，使得改性醋丙乳液的吸水率降至17.84%。

楊洪濤等［22］采用不同的增稠方法將JS防水涂料增稠至相同的黏度，并對(duì)JS防水涂料的拉伸性能進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)丙烯酸酯乳液和醋酸乙烯-乙烯（VAE）共聚物乳液兩者按照1∶1比例混合后，涂膜具有優(yōu)異的拉伸性能；石英砂和重質(zhì)碳酸鈣混合比例為1∶4，羥丙基甲基纖維素含量為0.5%時(shí)，涂膜的拉伸性能最優(yōu)。

中國專利CN 104829175A［23］公布了一種厚涂抗裂聚合物水泥基防水涂料及其制備方法，其粉料由特種水泥、活性填料、普通填料、水溶性纖維素、消泡劑組成；液料由聚合物乳液、分散劑、防腐劑、消泡劑、水組成；當(dāng)m（液料）∶m（粉料）為10∶8~12時(shí)，該涂料具有高延伸性和防水性。

中國專利CN 104710894A［24］公布了一種聚合物基防水涂料的制備方法。采用特定的單體原材料和配比，通過高溫聚合制得了具有良好柔韌性、黏度和穩(wěn)定性的聚合物乳液，用該聚合物乳液制備的防水涂料經(jīng)涂裝成膜后，具有良好的防滲性、強(qiáng)度和耐蝕性，可用于建筑物的保護(hù)涂層。

中國專利CN 104761164A［25］公布了一種摻雜CaSO4·2H2O的聚合物水泥粉體、聚合物水泥基防水涂料及其制備方法，該涂料由聚合物乳液和摻雜CaSO4·2H2O的聚合物水泥粉體兩部分組成，按照物理力學(xué)性能分為I型、II型和III型，質(zhì)量比分別為1∶1.2、1∶2和1∶3。

3 結(jié)語

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施、市政、交通工程建設(shè)的飛速發(fā)展，防水涂料的需求量巨大，為保證其施工質(zhì)量，對(duì)防水涂料提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。研發(fā)無溶劑揮發(fā)、無毒、無味、無污染、固化迅速的環(huán)保型防水涂料是今后防水涂料的發(fā)展方向。

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The Research Progress of Waterproof Coatings in China

Du Xinsheng （Research Institute of Lanzhou Petrochemical Company，Petrochina，Lanzhou Gansu，730060，China）Meng Yanpei （Automation Research Institute of Lanzhou Petrochemical Company，Petrochina，Lanzhou Gansu，730060，China）

The classification and research progress of waterproof coatings in China were summarized. The research progress and application study of polyurethane waterproof coatings and polymer cement waterproof coatings were focused on. The future development direction of waterproof coatings in China was pointed out.

polyurethane waterproof coatings；polymer cement waterproof coatings；research progress

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）03-0034-05

2016-10-24

杜新勝（1974—），男，碩士，工程師，主要從事聚烯烴改性及石油樹脂的研究，已發(fā)表論文10多篇。