近年来，屋面或外墙防水涂料的种类越来越多，其中不乏有外墙专用防水涂料，但这些产品要么使用效果差，要么成本高，不利于推广。在此，通过对乳液、增稠剂等原料进行优选分析，确定以纯丙乳液、合成聚合物增稠剂作为试验原材料，制备了一种外墙专用透明防水涂料；分析了增稠剂种类和含量对涂刷、耐老化、抗黄变等性能的影响，加料工艺对涂料性能的影响，成膜助剂含量对涂膜热处理尺寸变化率及与水泥砂浆基面粘结强度的影响；探讨了涂膜厚度和吸水性能的关系。
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乳液的选择
建筑防水领域应用较多的乳液为O/W体系，种类主要有醋丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液及硅丙乳液，其主要成分、用途、性能及价格如表1所示。
表1 乳液的综合性能
醋丙乳液耐水及耐候性差，不适用于制备外墙涂料；苯丙乳液虽然成本低，但其耐水及耐候性稍差，不适合作为外墙防水涂料的主要原材料；硅丙乳液虽然耐水性、耐候性、耐酸碱及耐粘污性等优异，但其成本高，不利于推广应用；纯丙乳液耐水性、耐候性、耐酸碱及耐粘污性等较好，价格适中，可用于外墙防水涂料的制备。综合考虑，选用纯丙乳液作为本研究试验基材。
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增稠剂的选择
增稠剂作为流变助剂的一种，能够明显增大涂料的表观黏度，并赋予涂料触变性。增稠剂种类繁多，目前市场中常见的主要有纤维素有机增稠剂、合成聚合物有机增稠剂和无机增稠剂。
纤维素有机增稠剂具有很强的吸水能力，能通过吸水促使其本体大幅膨胀，增加液相黏聚度，从而增稠，但由于是水溶性高分子聚合物，会降低涂膜的耐水性；合成聚合物增稠剂能够吸附在乳液颗粒的表面形成包裹层，通过增加乳液粒子的体积，起到增加黏度的效果，恰当选用，可以提高涂膜的流变性、耐水性；无机增稠剂具有很好的吸水性、屈服性和触变性，当结构遭到破坏后也可以迅速恢复，但会导致施工时涂膜厚度较大，流平性较差。综合考虑，选用合成聚合物增调剂作为本研究用材。
选用两种合成聚合物增调剂，考察增稠剂种类和含量对23 ℃时涂料旋转黏度的影响，结果见图1。从图1可以看出，随着增稠剂含量的增加，涂料的旋转黏度均出现了上升趋势，尤其在增稠剂含量＞0.5%后，涂料的旋转黏度出现了急剧增长。增稠剂2含量在3%时制得的涂料的旋转黏度与增稠剂1含量在0.6%时制得的涂料的旋转黏度相当（30～40 mPa·s），从增稠效果、成本和施工便利性方面考虑，将增稠剂2作为本研究的优选材料。
图1 增稠剂对旋转黏度的影响
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增稠剂对涂料性能的影响分析
增稠剂种类及含量对涂料涂刷性能的影响如表2所示，发现增稠剂含量在0.80%~1.30%时，增稠剂1的含量对制得的涂料的施工性能影响较小，施工过程有大量的液体料成股流下，形成泪目；增稠剂2的含量对制得的涂料的施工性能影响显著，增稠剂2含量越高，制得的涂料抗流挂性越好，涂刷厚度易控制，涂膜表面光滑，便于施工。
表2 增稠剂对涂刷性能的影响
将采用不同种类和含量的增稠剂制得的涂料进行立面外墙涂刷模拟施工，立面外墙实干后与施工半年后的涂膜效果（表2）可以看出，采用增稠剂1与增稠剂2制得的涂料施工半年后（自然条件下）涂膜均出现黄变，颜色有所加深；但增稠剂2制得的涂料（如表2中101-2、102-2、103-2、104-2）较增稠剂1制得的涂料（如表2中101、102、103、104）黄变趋势更弱。
根据上述增稠剂对涂料涂刷性能及耐老化、抗黄变性能的影响分析，发现增稠剂2更适合本研究产品，故下述试验配方中均选用增稠剂2。
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加料工艺对涂料性能的影响
选用相同的配方，采用不同的加料工艺（工艺1：增稠剂直接加入配方体系中；工艺2：增稠剂与去离子水1∶1（质量比）搅拌均匀后，加入配方体系中），制得的涂料的性能如表3所示。
表3 加料工艺顺序对涂料性能的影响
可以发现，相同配方采用不同加料工艺，制得的涂料固体含量基本相同，说明加料工艺对涂料固体含量几乎不产生影响，但涂料增稠效果及力学性能却呈现有规律的变化趋势：工艺2较工艺1制得的涂料旋转黏度偏高（23 ℃），拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度均偏高。
将增稠剂与去离子水1∶1预先搅拌均匀，再加入配方体系的工艺，可以更好地发挥其增稠效果，更加适合本研究产品。
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成膜助剂对涂料性能的影响
成膜助剂是聚合物乳液的良好溶剂，有助于颜料、填料的润湿和分散，能够促进乳液中聚合物粒子的塑性流动和弹性变形，同时可有效降低聚合物乳液的成膜温度，使之能在较宽的温度范围内成膜。成膜助剂的含量与试样尺寸变化率的关系曲线可以发现，随着成膜助剂含量的不断增加，涂膜的尺寸变化率呈现减小趋势，尤其当成膜助剂含量＞6.00%后，涂膜的尺寸变化幅度较小，趋于稳定。
图2 尺寸变化率随成膜助剂含量的变化曲线
成膜助剂的含量对涂料与水泥砂浆基面粘结强度的影响数据，如表4所示。可以发现，当成膜助剂含量＜6%，随着成膜助剂含量的增加，涂膜与水泥砂浆基面粘结力与粘结强度增大；当成膜助剂含量在6%~8%时，随着成膜助剂含量的增加，受拉力机量程影响，涂膜在受力不变（保持2 450 N）的情况下，与水泥砂浆基面粘结保持时间由5 s增加到10 s，期间不发生脱开现象；当成膜助剂含量在8%以上时，随着成膜助剂含量的增加，涂膜在受力不变（保持2 450 N)的情况下，与水泥砂浆基面粘结保持时间不变（10 s），期间不发生脱开现象。从性能分析及成本角度，成膜助剂含量宜在6.00%~8.00%。
表4 成膜助剂含量对水泥砂浆基面粘结性能影响
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吸水性
从图3可以看出，随着涂膜厚度的增加，其浸水后质量增加率呈现递减的趋势。推断原因为涂膜浸水后的影响主要从迎水面开始，随着时间的不断延长，浸水的深度逐渐增大，在一定的时间内只会影响到一定的涂膜厚度。其次，推断浸水后质量增加与浸水时间有关，随着浸水时间的延长，浸水后质量及浸水后质量增加率也会有所增加，后续会作为课题继续研究。
图3 浸水后质量增加与涂膜厚度关系曲线
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结论
1）合成聚合物增稠剂2对涂料的涂刷性能影响较大，随着增稠剂含量的增加，涂料的施工性能明显改善，并且黄变趋势较弱；将增稠剂与去离子水1∶1预混后，再加入配方体系，更有利于增稠效果的发挥；
2）随成膜助剂含量的增加，涂膜的热处理尺寸变化率变小，体系趋于稳定，涂膜与水泥基面的粘结强度增大，黏聚力增加，成膜助剂含量宜为6.00%~8.00%；随涂料厚度的增加，涂膜浸水后质量增加趋势变小，吸水性呈现减小趋势。
本文来源于《中国建筑防水》杂志社
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