金属屋面丙烯酸防水涂料涂膜吸水率影响因素的研究

董建波，刘莹，高飞，杜兴峰

（北京宝辰联合科技有限公司，北京　102200）

金属屋面丙烯酸防水涂料涂膜吸水率影响因素的研究

董建波，刘莹，高飞，杜兴峰

（北京宝辰联合科技有限公司，北京102200）

选用高弹丙烯酸乳液为基料，通过调整配方中乳液含量，合理地搭配不同的颜填料，配制出金属屋面丙烯酸防水涂料，并考察乳液和填料对涂料涂膜吸水率的影响。

金属屋面防水涂料；丙烯酸乳液；涂膜吸水率；颜填料体积浓度

0　引言

近年来，由于彩钢板屋面具有外形美观、自重较轻且施工便捷等优点而被广泛应用于大型公共建筑、车间厂房、活动板房等的墙面和屋面［1］。但由于设计、施工方法以及所用材料等方面的原因，彩钢板屋面在使用一定年限后，会因温度变化、氧化腐蚀及金属涂层漆膜老化等各种因素使金属不断被锈蚀，最终造成屋面漏水［2］。一般彩钢板屋面防水多采用防水卷材、密封胶、聚氨酯等常用防水材料，当夏季高温时，由于热膨胀不均匀而导致防水材料从彩钢板表面剥离，最终造成屋面防水失效而再次漏水［3］。

丙烯酸防水涂料具有良好的柔韧性、防水性和耐候性、高强的粘结力、较强的温度适应性，在-50～160℃的温度范围内均可使用，能避免防水材料由于彩钢板热膨胀而发生剥离，可用于屋面防水修复等领域。本文选用高弹丙烯酸乳液，通过合理选择颜填料，研究了金属屋面防水涂料涂膜吸水率的影响因素。

1　试验

1.1主要原材料

高弹丙烯酸乳液、羟乙基纤维素（HEC）、消泡剂、丙烯酸增稠剂及分散剂：北京宝辰联合科技有限公司；润湿剂及pH值调节剂：陶氏化学公司；金红石型钛白粉：杜邦公司；其它助剂及填料均为市售产品。

1.2涂料配方及配制工艺

参考表1的配方，首先将HEC加入水中分散均匀，然后加入乳液及其它助剂，低速（500 r/min）分散3 min，在搅拌状态下逐步加入颜填料，高速（1200 r/min）分散15 min至细度达到要求。然后加入剩余的助剂，调整黏度至100 KU，并低速分散15 min至均匀即可。

表1　金属屋面丙烯酸防水涂料的参考配方

2　结果与讨论

2.1乳液含量对涂膜吸水率的影响

乳液对防水涂料的性能起着至关重要的作用，基本决定了涂膜的耐水性、耐碱性及耐候性等。在干燥的漆膜中，聚合物作为粘结剂将颜填料相互粘结在一起，因此聚合物对涂膜的吸水率影响很大。本实验通过选择不同乳液添加量，颜填料分别为钛白粉和重钙，研究了乳液含量对涂膜吸水率的影响，结果见表2。

表2　乳液含量对涂膜吸水率的影响

由表2可以看出，当乳液含量为19.0%～26.0%时，涂膜的吸水率随着乳液含量的升高并没有发生明显变化；而当乳液含量为26.0%～45.0%时，涂膜的吸水率随着乳液含量的升高而急剧增大。这可能是当乳液含量较高时，防水涂料的颜填料体积浓度（PVC）低于临界颜填料体积浓度（CPVC），涂膜比较密实，吸水物质主要来源于聚合物，因此随着乳液含量的升高，涂膜吸水率也随之增大。而当乳液含量较低时，防水涂料的PVC高于CPVC，涂膜中会残留一部分孔隙，此时涂膜的吸水物质除了聚合物，还有涂膜的孔隙。随着乳液含量的升高，涂膜吸水率增加，而孔隙率不断减少，使涂膜吸水率下降，最终二者相抵使涂膜吸水率逐渐趋于平衡。

2.2颜填料对涂膜吸水率的影响

2.2.1颜填料种类对涂膜吸水率的影响

颜填料对涂膜的性能有着重要影响。干燥的漆膜中，颜填料被聚合物相互粘结在一起。本实验选择了杜邦公司的金红石型钛白粉以及市售的几种常见的填料，如重钙、滑石粉、高岭土和石英粉作为对比，细度均为1250目。颜填料种类对涂膜吸水率的影响见表3。

表3　不同颜填料对涂膜吸水率的影响

由表3可以看出，由于各种颜料吸油量的不同，填料为钛白粉时，其CPVC相对较低，涂膜的吸水率也较低；而填料为重钙或石英粉时，其CPVC相对较高，涂膜的吸水率也较高。分别对比使用这几种颜填料的防水涂料可以发现，涂膜的吸水率随着涂料的CPVC升高而增大。从2.1中分析可以知道，当防水涂料PVC＜CPVC时，涂膜的吸水率主要来源于聚合物，所以当防水涂料的CPVC较低时，完全包覆相同质量的填料所用的聚合物较多，此时残留在填料颗粒间的聚合物较少，使涂膜的吸水率也随之降低。

2.2.2粒径的影响

一般而言，随着填料粒径的减小，防水涂料的CPVC也会随之减小，由2.2.1分析可知，涂膜的吸水率和防水涂料的CPVC有关。本实验选择了3种常用的不同粒径的重钙作为对比，重钙粒径对涂膜吸水率的影响见表4。

表4　不同粒径的重钙对涂膜吸水率的影响

由表4可以看出，涂膜的吸水率随着重钙的目数增大而减小。随着重钙目数的增大，其比表面积也随之增大，包覆相同质量的重钙所需的聚合物也随之增加，防水涂料涂膜的致密性也增加，这使涂膜的吸水率随之下降。

因此，在配方设计时，应选择合适的乳液含量并合理搭配颜填料，使涂膜吸水率达到标准的要求。

3　结语

（1）当乳液含量较高时，涂膜的吸水率随乳液含量升高而急剧增加；当乳液含量较低时，涂膜吸水率虽随乳液含量的升高而增大，但随涂膜孔隙率减少而减小，最终使涂膜吸水率变化不明显。

（2）填料方面，当乳液含量较高时，涂膜吸水率主要来源于聚合物。若所选填料的吸油量较高或粒径较小时，包覆填料颗粒的聚合物较多，因此涂膜吸水率相对较低。

［1］付国平.彩钢板屋面的防水构造及施工技术［J］.建筑技术，2004，35 （7）：513-515.

［2］王延勋.硅丙聚合物水泥防水涂料在金属屋面渗漏修复中的应用［J］.中国建筑防水，2015（3）：12-14.

［3］吕奇勇，陈伟冬.大型彩钢板屋面渗漏原因分析及其维修［J］.中国建筑防水，2011（11）：15-17.

A study on film water absorption influencing factors of acrylic waterproof coating for metal roof

DONG Jianbo，LIU Ying，GAO Fei，DU Xingfeng
［Bosson（Beijing）United Technology Co.Ltd.，Beijing 102200，China］

A high elastic acrylic polymer emulsion was used to prepare an acrylic waterproof coating for metal roof through adjusting the polymer emulsion contents and choosing different pigments reasonably.Influence of emulsion and pigment on the film water absorption was studied.

waterproof coating for metal roof，acrylic polymer emulsion，film water absorption，pigment volume concentration

TU56+1.65

A

1001-702X（2015）11-0079-02

2015-08-07

董建波，男，1988年生，湖南衡阳人，工程师。