蜀羊防水：聚合物水泥(JS)防水涂料的性能研究

蜀羊防水：聚合物水泥（JS）防水涂料的性能研究聚合物水泥防水涂料俗称JS防水涂料（双组分：“J”指聚合物乳液为主的液料组分，“S”指以水泥为主的粉料组分），是建筑防水涂料中近年来发展起来的一大类别。

产品以苯乙烯丙烯酸酯乳液或乙烯-醋酸乙烯共聚物为基料，配以各种添加剂、无机填料，通过合理的配比，复合制成的一种双组份的水性建筑防水涂料。

其成膜机理是粉料、液料按照一定的比例混合后，聚合物微粒和水泥相互包裹，随着水分的挥发，聚合物颗粒逐渐包裹在一起，形成连续的弹性防水胶膜，从而达到整体的防水效果。

聚合物水泥JS防水涂料具有有机材料的柔韧性、防水性和无机材料的耐水性、耐久性以及良好的耐候性，并且施工简单、性价比高、防水可靠、无毒无污染，现已被广泛应用于厨卫间、外墙、地下、隧道及洞库等防水工程。

本文研究了聚合物乳液、水泥等无机填料和助剂对JS涂料性能影响及其在使用过程中的影响因素。

一、聚合物水泥防水涂料的组成
1、主要成膜物质
聚合物乳液作为防水涂料的主要成膜物质，对JS防水涂料的品质有十分重要的影响，是JS防水涂料性能好坏的主要因素，它直接影响着防水涂料的耐水性、硬度和柔韧性，同时影响涂料对基材的粘接强度。

市场上聚合物乳液的品种很多，而且单体种类和用量、乳液聚合时乳化剂的种类和用量、乳液聚合工艺的不同等，均会导致即使是相同类型的聚合物乳液，其性能差别依然很大。

玻璃化温度（Tg）是JS防水涂料用聚合物乳液的典型物理特性之一，它是JS 防水涂料施工成膜的最低温度。

我们通过在同配方、同标准养护环境下各型号乳液性能对比，对比试验验证了不同玻璃化温度的乳液对涂膜性能的影响（表1）
表1
从表1可以看出，不同的聚合物乳液在聚合物水泥防水涂料上表现的质量优劣主要表现在拉伸强度、断裂延伸率、耐水性（浸水处理）、耐久性（耐碱性、耐热性）方面，而采用VAE乳液的产品综合都性能较差，苯乙烯丙烯酸酯乳液的产品性能较为稳定。

因此在设计配方时，我们一般都采用苯乙烯丙烯酸酯乳液作为基料。

由表1还可看出，在制备JS防水涂料时，为满足产品的综合性能要求，选用玻璃化温度较低的苯乙烯丙烯酸酯乳液，更符合聚合物水泥防水涂料产品的要求。

2、次要成膜物质
水泥、石英砂、石英粉、重质碳酸钙、颜料等在防水涂料中是次要成膜物质，对涂料的硬度、遮盖力和耐久性有一定的影响。

聚合物水泥防水涂料是一种具有挥发固化和反应固化双重特点的防水涂料，在水分挥发的同时，水泥与水发生水化反应，生成钙矾石和硅酸钙凝胶体。

如果只采用水泥作为填料，其比重大，胶料容易沉淀，且水泥水化后硬化收缩性较大，导致涂层开裂，不能保证防水需求。

因此在设计JS防水涂料产品的过程中，要充分考虑使用功能带来的对成膜时间和成膜质量的要求，在聚合物水泥防水涂料配方中选用不同级配的石英粉和重质碳酸钙加入聚合物胶乳中，既降低了水泥的水化反应速度，同时水泥、石英粉、碳酸钙及其间隙完全被聚合物微粒包裹、填充，随着水分的挥发，聚合物微粒逐渐靠拢，避免了涂层开裂，形成完整的弹性防水膜。

我们以国标Ⅱ型产品为例，在相同比例的配方中采用不同的水泥制得的JS防水涂料的各项性能指标差别较大，选择合适的水泥可以获得较高性能的涂料产品。

在表2中可以看出32.5R水泥的强度偏低，在相同掺量下，制得的JS防水涂膜拉伸强度明显低于由42.5R水泥或52.5R水泥制得的涂膜的拉伸强度，而52.5R水泥水化速度较快，不宜在夏天施工。

因此，选用42.5R水泥制得的JS防水涂料能满足产品性能要求，也可满足施工需要；但是我们看到在配方中只添加水泥，涂膜的拉伸强度明显偏高，断裂延伸率偏低，且前期的防水涂料粘度变化较大，开放时间太短不利于施工，涂层也开裂严重。

表2
从表3可以看出，我们以国标Ⅱ型产品为例，在相同比例的配方中，采用不同水泥添加比例和不同粉料的级配所制得的JS防水涂料的各项性能指标差异较大，随着水泥掺量的增加，涂膜的拉伸强度明显增加，断裂延伸率下降，且有轻微沉淀现象；选择合理的配比可以获得既能满足产品性能要求，也可满足施工需要的较高性能的涂料产品。

因此水泥的添加量一般控制在40～50%之间制得的涂膜综合性能最好。

经试验发现，粉料混合物中如果采用碳酸钙代替部分石英粉，成型的JS防水涂膜的拉伸强度、断裂延伸率都比只采用水泥和石英粉的高；同时，用碳酸钙做填料还可以延长涂料的开放时间，减少涂料沉淀，更有利于夏季施工。

表3
3、辅助成膜物质
辅助成膜物质不能单独成膜，并且用量很小；但对涂料的贮存性、施工性和涂层的物理性能都有明显的作用。

聚合物水泥防水涂料中采用的辅助成膜物质主要有润湿型分散剂、消泡剂、成膜助剂、增塑剂、防腐剂等，是聚合物水泥防水涂料的重要组成部分，它可以影响涂料在贮存、搅拌、施工和涂膜硬化过程中的各种性能。

这些助剂的添加量一般控制在0.01%～5%范围以内。

聚合物水泥防水涂料在施工使用过程中，搅拌好的浆料放置时间过长会出现浓度增大、沉淀，在屋面或吸水率较大的基层上使用时干燥较快导致涂层开裂、起泡、基层粘接差
等情况，在聚合物水泥防水涂料中添加辅助成膜助剂可以改善涂料的成膜效果。

二、聚合物水泥防水涂料的防水原理
聚合物水泥防水涂料是采用高分子聚合物对水泥进行改性，能有效改善柔韧性、增强涂膜的致密性等重要应用性能。

通过涂膜本身的憎水作用来阻止水的渗透，固体高分子的分子与分子之间总有一些间隙，其间隙的宽度约为几个纳米，按理说单个的水分子是完全可以从这些间隙中通过，但自然界的水通常是处在缔合状态，几十个水分子之间由于氢键的作用而形成一个较大的水分子团。

这样，水分子实际上就很难通过高分子之间的间隙，这就是防水涂料涂膜具有防水功能的主要原因。

三、聚合物水泥的注意事项
聚合物水泥固化过程中，聚合物与水泥不仅是一种包裹与被包裹的作用，而且是高分子聚合物的活性基团与水泥有作用，水泥水化只有15%左右，其余大部分都充当了填料。

但这数据是在标准实验条件（温度23±2℃，相对湿度45～70%）的环境条件下的出的结论，在施工现场，温度越高，湿度越小，涂膜的断裂伸长率就越大；相反温度越低，湿度越大，水分挥发慢，则涂膜的断裂延伸率降低，拉伸强度越大。

温湿度对聚合物水泥防水涂料的成膜有较大的影响，因此除了在涂膜检测过程中必须在符合标准要求的环境（温度23±2℃，相对湿度45～70%）条件下进行外，施工过程中也要注意施工环境对涂料成膜的影响。

雨天、气温较低、湿度较大或不通风的环境下涂膜固化慢、水泥水化缓慢会产生表面泛碱发花现象影响涂料的成膜效果；气温过高，涂料黏变化很快也不利于施工，涂膜干燥太快容易出现分层、开裂。

结语
聚合物水泥防水涂料是一种水性建筑防水涂料，近年来尤其受到家庭装修防水的青睐，但是在实际工程应用中，应用效果有时并不尽人意，这方面不仅与施工工艺有关，另一方面也与涂料的配方不完善有一定关系。

在聚合物水泥防水涂料中，乳液的品种、性能及用量对防水涂料涂膜性能起决定性作用，选择合适的乳液对防水涂料的配制非常重要；同时也应对不同填料、助剂有详细的了解，才能为聚合物水泥配方的设计提供正确、合理的理论和实践指导。

通过合理的配比复合制成的JS防水涂料，才能够达到施工便利，易与潮湿基层粘结，涂膜的施工性和防水效果好，才能减少涂料在施工应用中出现的各种问题，为施工应用提供高质量的防水涂料产品。