K11防水涂料

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消泡剂对JS防水涂料拉伸性能的影响

    1·JS防水涂料中气泡产生的原因及危害

    聚合物水泥防水涂料(以下简称JS防水涂料)是以丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯等聚合物乳液和水泥为主要原料,加入填料及其他助剂配制而成,经水分挥发和水泥水化反应固化成膜的双组分水性防水涂料。JS防水涂料主要由液料和粉料两部分组成,使用时,液料、粉料按照一定比例混合均匀后施工。由于JS防水涂料本身的性质和使用方法,其在生产和使用过程中不可避免会产生气泡,不仅影响涂膜的外观,更会影响涂料的拉伸性能和防水效果。

    JS防水涂料中气泡产生的原因主要有两个方面:首先,JS防水涂料液料部分的主要成分是聚合物乳液,而聚合物乳液在生产过程中会用到表面活性剂,且黏度较高,本身容易产生气泡。其次,在使用时,JS防水涂料的液料和粉料需要混合、搅拌,搅拌过程也极易产生气泡。因此在涂刷之前,要求将搅拌好的涂料静置一段时间让气泡逸出,但有时静置时间过短,产生的气泡没有机会逸出而是留在了涂膜中,即使气泡破了,由于涂料已失去流动性,也会在涂膜中形成裂纹和气孔,从而影响到JS防水涂料的拉伸性能。另外,为了保证JS防水涂料能够在立面施工,不发生流挂现象,在生产时需要加入增稠剂或触变剂,增大涂料的黏度,这样就造成气泡更不易逸出。气泡的存在,不仅大大减少了涂膜抵抗水压作用的有效面积,而且在气泡周围容易产生应力集中,引起细微裂纹的展开,使涂膜失去防水效果。因此,消泡剂成为了JS防水涂料中必不可少的添加剂。

    2·消泡剂的消泡机理及种类

    一般认为,消泡剂需具有两方面的性能:一是抑泡性能,指抑制气泡产生的能力,溶解度小的物质抑泡性较好;二是破泡性能,即使已经形成的气泡迅速破裂的能力,铺展性(分散性)好的物质破泡性较好。根据Ross理论,消泡剂在溶液表面散布时会带走邻近表面的一层溶液,使液膜变薄,当液膜厚度低于临界值后,会破坏泡膜的稳定性,导致泡膜破裂。消泡剂的消泡过程见图1,理想的消泡剂应既具有破泡性能又具有抑泡性能。

JS防水涂料

    JS防水涂料中用到的消泡剂种类繁多,有醇类、矿物油类、脂肪酸及脂肪酸酯类、脂肪酰胺类、聚醚类、有机硅类等,不同消泡剂的消泡效果不同。本文主要探究醇类消泡剂、有机硅类消泡剂和聚醚类消泡剂的使用对JS防水涂料拉伸性能的影响。

    3·实验部分

    3.1原材料及仪器

    原材料:32.5级白水泥;200目石英粉;100目石英砂;400目重质碳酸钙;丙烯酸乳液X;增塑剂;杀菌剂;醇类消泡剂L、有机硅类消泡剂M、聚醚类消泡剂N;水。

    仪器:电子天平;实验室用分散砂磨机;热空气老化试验箱;冲片机及刀具;电子拉力机。

    3.2试验方法

    按GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》的相关规定对JS防水涂料进行配料、涂膜、养护、冲片和拉伸性能测试。

    将按比例配好的JS防水涂料,静置3min后倒入模具,用制膜器制膜,在温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)%的标准条件下放置20h后再进行第2次涂膜;在标准条件下养护96h后脱模,将脱模后的试样反面向上在(40±2)℃干燥箱中养护48h,然后取出置于干燥器中冷却2h。用切片机将试样冲切成6个试件,标号、划标线后测量厚度,每个试样选取5个试件进行拉伸测试,1个留做备用。电子拉力机的拉伸速度为200mm/min。

    4·消泡剂对JS防水涂料拉伸性能的影响

    4.1消泡剂的种类对拉伸性能的影响

    不同种类消泡剂的消泡效果会有所不同,单一消泡剂和复合消泡剂对同种乳液体系的消泡效果也不同。表1是消泡剂的使用情况。

JS防水涂料

    图2—3是消泡剂种类对JS防水涂料拉伸强度和断裂伸长率的影响。由图2—3可知,消泡剂能不同程度地提高JS防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率。单一醇类消泡剂L对JS防水涂料拉伸性能的提高优于有机硅类消泡剂M和聚醚类消泡剂N(消泡剂M、N的效果比较接近);在消泡剂总用量相同时,两种消泡剂复配比单一消泡剂的效果更为显著,虽然消泡剂M、N单独使用时对JS防水涂料拉伸性能的影响效果接近,但两者分别与消泡剂L复配使用时的效果却有较大差别,图2—3显示消泡剂M与L复配使用的效果优于消泡剂N与L复配使用的效果。分析原因可能为,醇类消泡剂L和聚醚类消泡剂N均是水溶性非离子表面活性剂,与气泡接触时,羟基和醚键中的氧原子能够与水中的氢原子形成氢键,铺展于泡膜上,破坏泡膜的稳定性并使其破裂,两者作用机理相似,偏向于破泡性能,故两者协同作用不明显;而有机硅类消泡剂M表面张力很低,在水/油中溶解度较小,偏向于抑泡性能,故消泡剂L与M的复配使用是破泡性能与抑泡性能的相辅相成,消泡效果更为明显。

JS防水涂料

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    4.2消泡剂的用量对拉伸性能的影响

    消泡剂对JS防水涂料拉伸性能的影响不仅在于其种类,也在于其用量。分别采用醇类消泡剂L和有机硅类消泡剂M制备JS防水涂料,测试消泡剂用量对其断裂伸长率的影响,结果见图4。

JS防水涂料

    从图4可知,随着消泡剂L用量的增加,JS防水涂料的断裂伸长率也逐渐增加,当消泡剂L用量大于4%时,断裂伸长率不再增加,而是趋于一个稳定值。随着消泡剂M用量的增加,JS防水涂料的断裂伸长率先增加后减小,可见其用量并非越多越好。这是因为,适量消泡剂M的加入能有效减少体系因搅拌不均所形成的缺陷,提高体系的力学性能;而当消泡剂M用量过大时,其自身的化学成分在乳液体系中易引起缩孔,会破坏体系中聚合物与粉体之间的网络交联结构,导致体系力学性能下降。

    4.3消泡剂的复配比例对拉伸性能的影响

    当消泡剂总用量占液料总量的5%时,研究醇类消泡剂L和有机硅类消泡剂M的复配比例对JS防水涂料断裂伸长率的影响,结果见图5。

 JS防水涂料

    从图5可以看出,在醇类消泡剂L与有机硅类消泡剂M复配使用的总量为5%时,随着L/M比值(质量比)的增加,JS防水涂料断裂伸长率先增加后减小,当L与M的比值为3/2时,消泡效果最佳,断裂伸长率最大,可见抑泡性能与破泡性能之间的协同作用在一定的比例范围内才能发挥更好的效果。不同种类消泡剂之间的最佳复配比例还需通过实验进一步确定。

    5·总结

    消泡剂对JS防水涂料拉伸性能的影响较为复杂:1)不同种类消泡剂对JS防水涂料拉伸性能的影响不同,一般情况下,不同种类消泡剂的复配使用消泡效果更明显;2)同种消泡剂用量不同对JS防水涂料拉伸性能的影响也不同,有的消泡剂用量增加会使JS防水涂料的拉伸性能到达稳定值,而有的消泡剂用量增加反而会使JS防水涂料的拉伸性能下降;3)消泡剂的复配比例不同对JS防水涂料拉伸性能的影响不同。本文只对某几种消泡剂的复配比例进行了探讨,实际操作中,消泡剂的种类、用量及复配方式、比例,还需要根据聚合物乳液种类等实际情况,通过实验具体确定,以获得较高的性价比。


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点击次数:  更新时间:2016-12-25 14:16:29  【打印此页】  【关闭