SLT聚合物自修复防水涂料的研制

丁瀚文 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230001）

SLT聚合物自修复防水涂料的研制

丁瀚文 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230001）

与普通聚合物乳液防水涂料相比，SLT聚合物自修复防水涂料的耐水性和与水泥基基层的粘结性得到显著改善，并具有自动修复涂膜微细裂纹的功能。该涂料的研制要点在于将自交联聚丙烯酸酯乳液和普通乳液复合并混拼硅溶胶。研究结果表明：自交联乳液能够提高涂膜的抗拉强度和耐水性，硅溶胶能够显著提高涂膜的拉伸粘结强度。

自修复防水涂料；自交联乳液；硅溶胶；粘结强度；耐水性

0 引言

建筑防水涂料是以防水为主要目的的功能性涂料，主要用于建筑物某些可能受到水侵蚀的结构部位或结构件，例如屋面、地下室、厕所、淋浴间、水塔、水池、储水罐等的防水、防潮和防渗等。

聚合物乳液防水涂料一般是指以丙烯酸酯均聚物或共聚物乳液，或以VAE（醋酸乙烯-乙烯）共聚物乳液等为基料制成的厚质防水涂料，其耐老化性优良，可直接用于屋面等暴露于自然环境的场合。聚合物乳液防水涂料还适用于外墙面防水，或治理外墙面的渗漏。特别是在JGJ/T 235—2011《建筑外墙防水工程技术规程》颁布实施后，外墙渗漏现象的危害性受到重视，这使聚合物乳液防水涂料有了更好的应用前景。

聚合物乳液防水涂料的不足之处在于耐水性不良，不能应用于长期处于水侵蚀的环境之中，只能作为辅助防水材料或应用于低等级防水要求的防水工程中。例如，国外多将其用作建筑屋面的防水保护层、刚性防水层的辅助防水层，或将其涂覆于防水卷材表面，起到封闭卷材表面接缝和赋予表面色彩的作用；保护防水卷材免受阳光的紫外线照射，起到延长卷材寿命等作用。

SLT聚合物自修复防水涂料属于聚合物乳液防水涂料，是由弹性聚丙烯酸酯乳液和改性乳液（自交联乳液）、硅溶胶、纳米渗透改性材料和各种助剂组成的，其主要特征在于涂膜弹性好、延伸率高、与基层的粘结性强、具有较好的耐老化性等，且涂膜受轻微损伤后，能够实现自修复功能。该涂料研制成功两年多来，由安徽天锦云漆业有限公司以“渗立停”的商品名称生产与应用，已在大量的屋面防水工程中取得良好的应用效果。

1 SLT聚合物自修复防水涂料的研制要点

普通聚合物乳液防水涂料本身存在的耐水性不良和与基层粘结性差的问题，直接导致涂膜易开裂、起鼓和脱落，使其应用受到极大限制。SLT聚合物自修复防水涂料通过将自交联聚丙烯酸酯乳液和普通乳液复合，并混拼硅溶胶，克服了普通聚合物乳液防水涂料耐水性和粘结性不良的缺陷，并且其涂膜具有较高的弹性和强度，能够修复微米级宽度的微细裂纹。

1.1 自交联乳液和普通乳液复合

自交联乳液是在乳液聚合过程中引入少量交联性单体（如N-羟甲基丙烯酰胺），并且在助交联剂（如丙烯酸β-羟乙酯）存在下，使线性丙烯酸酯高分子链轻度交联成网状结构。这种轻度交联既使高分子链的运动受到适当的限制，又保持了高度的灵活性，改善了涂膜的耐水性、抗老化性等。将自交联乳液和普通乳液以一定的比例复合，能够明显改善乳液的耐水性和粘结性。

1.2 采用硅溶胶与复合乳液混拼

硅溶胶是一种粒径处于纳米级别的微细二氧化硅颗粒，粒径一般在5～40 nm。处于这种粒度范围的硅溶胶活性极大，粘结性和成膜性非常好，尤其可贵的性能是硅溶胶与多孔性的水泥基无机底材具有良好的粘结性，采用硅溶胶与复合乳液混拼制备防水涂料，可提高涂料与水泥基基层的粘结性。这是因为颗粒细微的硅溶胶可以渗入多孔性的无机硅酸盐基层中，并能与基层中的水泥水化物质Ca（OH）2发生化学反应，产生新的无机硅酸盐凝胶而沉积于孔隙中：

SiO2·2H2O+Ca（OH）2→ CaO·SiO2·H2O+2H2O

CaO·SiO2·H2O属于C—S—H类凝胶，具有胶凝性。可见，硅溶胶与复合乳液混拼的防水涂料能与水泥基基层产生牢固的共价键结合，键能高，粘结强度高。

另一方面，反应产物CaSiO3是性能优异的无机胶凝物质，能赋予防水涂料非常好的粘结性、耐水性、耐久性和耐腐蚀性。

1.3 优选颜填料，进行科学的配方设计

聚合物乳液防水涂料的组分中除了成膜物质外，还需要采用大量的颜填料。一般情况下，按照普通建筑涂料的要求选择这些材料的细度，在相同PVC（颜料体积浓度）值下，选用粒径较粗的颜填料，能降低成膜物质的用量，进而降低涂料成本。

SLT防水涂料选用超细填料，这类填料粒径细微，能够渗入多孔性水泥基无机底材中，以增强涂膜与基层的粘结强度。

一般聚合物乳液防水涂料配方的PVC值应尽量低于CPVC（临界颜料体积浓度）值并与之接近，以使涂料在保持良好性能前提下具有适宜的成本，但SLT防水涂料是以满足涂膜的粘结性、耐久性等来控制涂料配方的PVC值。

2 SLT聚合物自修复防水涂料的技术要求

在SLT聚合物自修复防水涂料投入市场前，安徽天锦云漆业有限公司制订了该涂料的企业标准Q/ATJY 005—2014《“渗立停”防水涂料（聚合物自修复防水涂料）》，并经马鞍山市质量技术监督局备案。该标准对SLT聚合物自修复防水涂料的技术要求如表1所示。两年来，该产品经多次抽检，其性能指标均符合标准的要求。

表1 SLT聚合物自修复防水涂料的技术要求Table 1 The technical requirements of SLT polymer self-repairing waterproof coatings

3 结果与讨论

3.1 不同乳液配比对涂膜性能的影响

将用于制备SLT聚合物自修复防水涂料的普通聚合物乳液和自交联乳液按不同比例复配，所得涂膜的延伸率、抗透水性、抗拉强度，与水泥砂浆板间的拉伸粘结强度见表2。

由表2可见：随着自交联乳液用量的增大，涂膜的延伸率下降，而抗透水性提高；涂膜的抗拉强度和耐水性均提高；对耐水拉伸粘结强度的影响不大，涂膜的耐水拉伸粘结强度保持率基本上在65%左右。

表2 不同乳液配比对SLT聚合物自修复防水涂膜性能的影响Table 2 The influences of different emulsion ratio on the performance of SLT polymer self-repairing waterproof film

3.2 硅溶胶对涂料粘结性的影响

将硅溶胶和聚合物乳液复配用于制备防水涂料的研究至今仍是空白。实际上，从硅溶胶的粘结性、耐水性和成膜性等特征方面来说，硅溶胶更适合于与聚合物乳液复配制备防水涂料。这是因为硅溶胶不仅能够与聚合物乳液混拼成膜，而且具有一旦成膜后，就不会再溶解于水的特性。

硅溶胶对SLT聚合物自修复防水涂膜抗拉强度和拉伸粘结强度的影响见表3，其中两种聚合物乳液的复配比例为50∶50（质量比）。

表3 硅溶胶用量对SLT聚合物自修复防水涂膜抗拉强度和拉伸粘结强度的影响Table 3 The influence of silica sol amount on the tensile strength and tensile bond strength of SLT polymer self-repairing waterproof film

由表3可见：随着硅溶胶用量的增加，涂膜的抗拉强度及耐水抗拉强度均有所提高；硅溶胶用量的增加能明显提高涂膜的拉伸粘结强度。未添加硅溶胶时，涂膜的原拉伸粘结强度仅为1.38 MPa，耐水拉伸粘结强度为0.90 MPa；当硅溶胶的用量从6.0%提高到10.0%时，涂膜的原拉伸粘结强度由1.50 MPa提高到1.66 MPa，耐水拉伸粘结强度由1.05 MPa提高到1.33 MPa。

研究还发现：硅溶胶的用量不宜过大，当硅溶胶的用量超过10%时，容易造成涂料的贮存稳定性下降。故硅溶胶的用量以10%为宜。

3.3 颜填料的选用

SLT聚合物自修复防水涂料采用细度处于纳米级的炭黑颜料（目前SLT防水涂料只有黑色和灰色产品）。

4 结语

（1） SLT聚合物自修复防水涂料的研制要点是将自交联乳液和普通乳液复配，并与硅溶胶混拼，优选颜填料，进行科学的配方设计；

（2） 随着自交联乳液配比的增大，涂膜的抗拉强度和耐水性均提高，但对耐水拉伸粘结强度的影响不大；

（3） 硅溶胶能够显著提高SLT聚合物自修复防水涂膜的拉伸粘结强度，随着其用量的增大，原拉伸粘结强度和耐水拉伸粘结强度均明显提高，硅溶胶的用量以10%为宜。

Development of SLT Polymer Self-repairing Waterproof Coatings

Ding Hanwen （Anhui Institute of Building Research & Design，Hefei Anhui，230001，China）

Compared with the common polymer emulsion waterproof coatings，the water resistance of SLT polymer self-repairing waterproof coatings and its bonding property with the cement base were significantly improved，and it had the ability to auto-repair the fine cracks of paint films. The development key points of the coatings were compounding the self-crosslinking polyacrylate emulsion with the common emulsion，and then blending with silica sol. The research results showed that self-crosslinking emulsion could improve the tensile strength and water resistance of the film，and the silica sol could significantly improve the tensile bond strength of the film.

self-repairing waterproof coatings；self-crosslinking emulsion；silica sol；bond strength；water resistance

TQ 630.7

A

1009-1696（2016）05-0025-04

2016-05-06

丁瀚文（1984—），女，大学本科，工程师，检测主管，主要从事建筑保温材料的检测工作。