聚合物水泥防水涂料工艺学研究（三）

聚合物水泥防水涂料的配制及其防水机理

聚合物水泥防水涂料以水作为载体, 既克服了沥青、焦油、有机溶剂型防水涂料污染环境的弊端, 又是一种无毒无害、可湿作业、施工简单的环保型建筑防水涂料。

一、原材料及推荐配方

原料名称             作用           配方质量﹪

丙烯酸酯乳液         液料           42.95

普通硅酸盐水泥       粉料           42.95

轻质碳酸钙           体质填料       8.79

TEXANOL酯醇       成膜助剂       3.00

P-731                分散剂         0.3

邻苯二甲酸二丁酯     增塑剂         2.00

H2O                 稀释剂         少许

将粉料各组分投入混合机中混合均匀，作为粉料组分包装；液料组分分开包装，使用时混合均匀。使用时，在配料罐中倒入丙烯酸酯乳液，开始搅拌，

慢慢加入粉料和其余配料，充分搅拌不少于10min，无粉料结团为止。

用料较少时可手工搅拌，用料较大时建议用带有搅拌叶片的手电钻搅拌。搅拌时不得加水或混入上次搅拌的残液及其他杂质。配好的涂料两小时内用完。

二、分析与测试

1、干燥时间的测定

1）表干时间的测定

涂刷于铁片上制备的涂膜, 经过若干时间后, 在距离膜面边缘不小于10mm的范围以手指轻触涂膜表面, 如感到有些发粘, 但已无涂料粘在手指上, 即为表干, 记下此时时间。

2）实干时间的测定

用单面保险刀片切割涂刷在铁片上制备的涂膜, 若底层及膜内均无粘着现象, 则可认为实干。记下涂膜达到实干的时间, 即为实干时间。2、拉伸性能的测定

拉伸性能的测定包括拉伸强度和断裂延伸率的测定, 其测定方法如下：

1）试样的制备

将在标准条件下放置一段时间后的聚合物水泥防水涂料样品按照一定的比例, 分别称取适量的液体组分和固体组分, 混合后机械搅拌5min, 倒入涂膜模具中涂覆, 注意勿混入气泡。为了方便脱模, 模具表面可用硅油或石蜡进行处理。试样在制备时, 应分两次或三次涂覆,后道涂覆应在前道涂层实干后进行, 在72h之内使试样厚度达到（1.5±0.2）mm。试样脱模后在标准条件下放置168h, 然后放在（50±2）℃干燥箱中处理24h。用切片机将试样切成哑铃型试件, 每组试件实验需要5 个，1个备用。

2）拉伸性能的测定

包括无处理拉伸性能的测定、热处理后拉伸性能的测定、碱处理后拉伸性能的测定、紫外线处理后拉伸性能的测定等。

A．无处理拉伸性能的测定

将试件在标准条件下放置至少2h, 然后用直尺在试件上划好两条间距为25mm的平行标线, 并用厚度计测出试件标线中间和两端三点的厚度, 取其算术平均值为试件的实验长度部

分平均厚度（d）；将试件装在拉伸试验机夹具之间, 夹具间标距为70mm, 以200mm/min 的拉伸速度拉伸试件至断裂, 记录试件断裂时的最大荷载（F）；并量取试件标线见的距离（L1）,

精确至0.1mm，测试5个试件, 若有试件断裂在标线外, 则实验结果无效, 采用备用件补做.

B. 热处理后拉伸性能的测定

按照无处理的拉伸性能的测定方法在试件上划好标线, 然后将试件平放在砖上, 再一起放入电热鼓风干燥箱内试件与箱壁间距不得少于50mm，试件的中心应与温度计水银球在

同一水平位置上；于（80±2）℃下恒温168h后取出, 按照无处理拉伸性能的测定方法进行实验。

C. 碱处理后拉伸性能的测定

在室温条件下, 在0.1%的NaOH溶液中, 加入Ca（OH）2试剂, 使之达到饱和状态。在600ml的该溶液中放入试样, 其液面高出试样表面10mm以上连续浸泡168h后取出, 用

水充分淋洗, 擦干后放入（50±2）℃下干燥箱中烘6h取出冷却至室温, 用切片机切成哑铃形试件, 再按照无处理拉伸性能的测定方法进行实验。

D. 紫外线处理后拉伸性能的测定

将划好标线的试件平放在砖上, 放入紫外线老化箱内。灯管与试件的距离为470-500mm,距试件表面50mm左右的空间温度为（45±2 ）℃ , 照射时间250h。取出后冷却至室温, 然后按无处理拉伸性能的测定方法进行实验。

E. 实验结果的计算

① 拉伸强度的计算

拉伸强度按下式进行计算：P=F/(a×d)  式中P为拉伸强度,mpa，F 为试件最大荷载,N;a 为哑铃状裁刀狭小平行部分宽度,mm；d 为实验长度部分平均厚度, mm。拉

伸强度实验结果以5个试件的算术平均值表示, 精确至0.1mpa。

② 断裂延伸率计算

断裂延伸率按下式进行计算：L=(L1-25) ×100/25    式中L为试件断裂时的延伸率,,L1 为试件断裂时的标距, 25为试件的初试标距。断裂延伸率的实验结果以5个试件的

算术平均值表示, 精确至1%。

3、低温柔性测定

低温柔性的测定方法如下：（1）按照拉伸性能测定中有关试样的制备方法, 制备涂膜试样。脱模后切取100mm×25mm的试件3块；（2）将试样和Φ10mm圆棒一起放入一10℃低温

冰箱中, 保持2h后打开冰箱, 迅速捏住试样的两端涂层面朝上, 在3-4s内绕圆棒弯曲180度, 并记录此时的温度, 取出试件立即观察其表面有无裂纹、断裂现象。

4、不透水性的测定

不透水性的测定方法如下：（1）按照拉伸性能测定中有关试样的制备方法制备涂膜试样。脱模后切取150mm×150mm的试件3块将试样在标准条件下放置1h, 并在标准条件下

将洁净的自来水注入不透水试验仪中至溢满, 开启进水阀, 接着加水压, 使贮水罐的水流出,清除空气（3）将试件涂层面迎水置于不透水仪的圆盘上, 再在试件上加一块相同尺寸, 孔径为0.2mm的铜丝网布, 启动压紧, 开启进水阀, 关闭总水阀, 施加实验压力至0.3mpa,并保持该压力30min。卸压, 取下试件, 观察有无渗水现象。

聚合物水泥防水涂料的性能检测结果

以自制的丙烯酸醋乳液作为聚合物水泥的液料, 按照液粉比为来进行配料, 对聚合物水泥防水涂料的性能进行检测, 检测结果如下表：

三、结果与讨论

1、成膜助剂的选择

成膜助剂是一种暂时性的增塑剂。它的作用在于：（1）促使乳胶粒子的塑性流动和弹性变形, 改善其聚结性；（2）软化乳液聚合物粒子, 使它们融合在一起, 降低涂料的最低成膜温度。良好的成膜助剂通常需满足以下条件：良好的水解稳定性；低的凝固点；适中的挥发率；高效的聚结效率；低的水溶解度。常用的成膜助剂有乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、甲基苄醇、一缩乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯等。本研究选用商品名为TEXANOL酯醇为成膜助剂。

其在乳胶涂料中的使用特性如下：（1）水解稳定性非常好, 可以与包括ph高的丙烯酸酯乳液在内的各类乳液一起使用；（2）加入乳胶涂料中时, 被吸收在乳液粒子上, 软化粒子并且在乳胶涂料成膜时使粒子更好的融合。它不会被吸进能渗透的基质中, 但可有效地聚结乳液粒子；（3）冰点很低, 在冬季不需要特别处理；（4）容易掺入乳液中, 且在较高的含量下不影响涂料的稳定性；（5）乳液聚合物的强溶剂。

2、成膜助剂对聚合物乳液及聚合物水泥防水涂料性能的影响

1）成膜助剂对聚合物乳液粘度的影响

                      成膜助剂对聚合物乳液粘度的影响

由图可知, 随着成膜助剂加入量的增加, 聚合物乳液的粘度增大。这是因为成膜助剂是一种高效的溶剂, 会软化乳液粒子, 乳液粒子溶胀而变大, 并且更容易凝结, 从而使聚合物乳液粘度上升, 只要加量适当, 不会影响乳液的使用。但成膜助剂的加入量必须要加以控制, 否则由于乳液粒子的溶胀, 其表面上起保护作用的表面活性剂及保护胶体的浓度相应降低甚至被大量成膜助剂取代, 而使乳液不稳定。

2）成膜助剂对聚合物水泥防水涂料拉伸性能的影响

成膜助剂对聚合物水泥防水涂料断裂延伸率的影响

成膜助剂对聚合物水泥防水涂料拉伸强度的影响

成膜助剂对聚合物水泥防水涂料拉伸强度的影响

由此可知, 随着成膜助剂加入量的增加, 聚合物水泥防水涂料的断裂延伸率逐渐增加, 而拉伸强度却减小。这是因为成膜助剂有利于聚合物颗粒的软化, 使之更加容易产生塑性流动和弹性变形, 颗粒之间凝聚在一起, 形成完整连续的高分子网络结构。而且成膜助剂也提高了乳液对水泥和碳酸钙等填料的润湿性,使两者的界面结合更加紧密。

3）成膜助剂对聚合物水泥防水涂料吸水率的影响

成膜助剂对聚合物水泥防水涂料吸水率的影响

由图可知, 随着成膜助剂加入量的增加, 聚合物水泥防水涂料涂膜的吸水率呈上升趋势。这主要是因为成膜助剂是一种暂时性增塑剂, 加量越大, 同一时间挥发的量也越多。挥发之后残留于涂膜中的孔隙也越多。这些孔隙为水分的寄存提供了理想的场所。

4）成膜助剂对聚合物水泥防水涂料低温柔性的影响

成膜助剂对聚合物水泥防水涂料低温柔性的影响

由图可知, 随着成膜助剂加入量的增加, 聚合物水泥防水涂料的低温柔性得到了提高。这因为加量比较大时, 由于涂膜本身比较柔软, 聚合物分子链更加舒展, 乳液的玻璃化

温度得到了降低, 在较低的温度时, 高分子网络链也能保持一定的柔韧性。

3、分散剂对聚合物水泥防水涂料性能的影响

1）分散剂对聚合物水泥拉伸性能的影响

在本研究中, 选用P-731作为分散剂。P-731是一种外观呈黄色或浅褐色透明液体的聚合物电解质羧酸钠盐水溶液。一是一种可用丙烯酸酯类乳液涂料的优异多功能颜料分散

剂, 对无机颜料分散十分有效, 具有高效性和出色的展色性等特性。使用水性颜料分散剂能提供好的光泽、遮盖性以及耐擦洗性, 能用于范围广的配方中, 包括底漆、内外墙漆、

平光漆和有光泽漆。

分散剂P-731加入量对聚合物水泥防水涂料拉伸强度的影响

随着P-731分散剂加入量的增加, 聚合物水泥防水涂料涂膜的拉伸强度逐渐提高。由于分散剂的加入, 可使分散性得到提高, 无机填料均匀地分散于聚合物涂膜中, 更多的水泥粒子参与了水化, 在涂膜中形成局部的硅酸盐骨架结构, 增强了涂膜抗拉的能力。而P-731分散剂对聚合物水泥防水涂料断裂延伸率的影响则存在着一个极大值。当P-731加入量小于0.3%时, 聚合物水泥防水涂料涂膜的断裂延伸率随着加入量的增加而增大;而当加入量大于0.3%时, 聚合物水泥防水涂料涂膜断裂延伸率却随着分散剂加量的增加而有一定程度的降

低。这主要是因为分散剂的加入能够使粉料达到均匀分散, 使微细颗粒都能被聚合物乳液有效包覆, 避免团聚颗粒在涂膜中形成缺陷的可能；流动性的提高, 涂料的消泡效率得以提

高, 涂膜中的微气泡也相应地减少, 使材质更加均匀, 从而涂膜断裂伸长率上升。但分散剂加量达到一定数量后, 涂膜的拉伸强度显著增加, 涂膜的“ 刚性” 增强, 导致断裂延伸率有一定程度的下降。

2）分散剂对聚合物水泥防水涂料涂膜吸水率的影响

P一731分散剂对聚合物水泥防水涂料涂膜吸水率的影响也存在着一个极值。当P一731加入量小于0.3%时, 聚合物水泥防水涂料涂膜的吸水率随着加入量的增加而减小而当加入量大于0.3%时, 聚合物水泥防水涂料涂膜吸水率却随着分散剂加量的增加而有一定程度的增加。这主要是因为分散剂的加入能够使粉料达到均匀分散, 使微细颗粒都能被聚合物乳液有效包覆, 避免团聚颗粒在涂膜中形成缺陷的可能流动性的提高, 涂料的消泡效率得以提高, 涂膜中的微气泡也相应地减少, 使材质更加致密均匀, 涂膜的孔隙大大减少,因此水寄存的场所大大减少, 故涂膜吸水率降低。但当P一731的加入量超过0.3%时, 由于一般的分散剂都不具有挥发性而残存在最终的涂膜中, 并且P-731是水溶性的, 因此残存的P-731遇水后, 慢慢发生亲和作用, 致使涂膜的吸水率上升。

4、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）对聚合物水泥防水涂料性能的影响

            DBP加量对聚合物水泥防水涂料拉伸强度的影响

随着DBP量的增加, 聚合物水泥防水涂料的断裂延伸率增加、低温柔性得到加强而拉伸强度却降低。DBP增塑剂是高沸点难挥发的液体, 是一种不与聚合物乳液发生化学反应的外增塑剂。它作为小分子助剂, 主要作用是插进成膜的高分子物质中, 削弱聚合物分子之间的次价键力即范德华力, 从而增加了聚合物分子链之间的移动性, 降低了聚合物分子的结晶性, 从而使聚合物分子链段变得柔顺, 增加了聚合物的弹塑性。虽然添加增塑剂可以增加断裂延伸率和改善低温柔韧性, 但增塑剂的加量并非越多越好,它会降低拉伸性能, 若加量过多, 聚合物水泥防水涂料的涂膜在夏季会出现严重发粘的现象。综上所述, 本研究的DBP加量约为0.3%。

5、液粉比对聚合物水泥防水涂料性能的影响

1）液粉比对聚合物水泥防水涂料拉伸断裂性能的影响

    液粉比对聚合

物水         液粉比对水泥防水涂料断裂延伸率的影响

从图一可以看出聚合

聚合物水泥防水涂料的断裂延伸率随液粉比的增加而增加。在聚合物水泥防水涂料中, 随着液粉比的不断增加, 聚合物乳液在体系中的含量增加, 聚合物逐渐跃升为主要组分, 而水泥为次要或改性成分。从微观上看, 高液粉比的体系中, 水泥胶体链已很不完整, 聚合物的柔性链部分完全包裹住了水泥胶体颗粒。聚合物的柔性链起抵抗外界应力的主导作用。

2）液粉比对聚合物水泥防水涂料低温柔性的影响

随着液粉比的逐渐增大, 聚合物水泥防水涂料的低温柔性也逐渐增加。当液粉比为1.25时, 聚合物水泥防水涂料的低温柔性最佳, 可达到一25℃。

聚合物水泥防水的低温柔性主要由聚合物的玻璃化转变温度来确定。当外界温度高于聚合物的玻璃化温度时, 其行为类似橡胶, 受载时产生弹性形变, 具有较好的柔韧性当外界温度

低于聚合物的玻璃化温度时, 其行为类似玻璃易于产生脆性破坏, 柔性显著下降。而对于聚合物水泥防水涂料体系来说, 它既存在柔性的聚合物分子链, 又存在着刚性的水泥胶体链,

两种不同性质的材料共同制约了整个体系的低温柔性。因此, 随着聚合物量的增加（即液粉比的提高），体系的低温柔性也越好。

3）液粉比对聚合物水泥防水涂料吸水率的影响

液粉比和浸水时间对聚合物水泥防水涂料吸水率的影响

从图中可以看出, 随着浸水时间的延长, 聚合物水泥防水涂料的吸水率均增加；而在

相同的浸水时间下, 高液粉比的聚合物水泥防水涂料的吸水率明显高于低液粉比的防水涂料。这主要是因为聚合物水泥防水涂料的涂膜中残存着亲水性的乳化剂, 当液粉比越高, 聚合物乳液的量越大, 因此, 涂膜中残存的乳化剂量就越大, 由于乳化剂与水发生亲和作用, 将更多的水吸附到涂膜中, 故涂膜吸水率也越大而当浸水时间延长时, 涂膜中残存的乳化剂就有足够长的时间与水进行充分的亲和作用, 随着浸水时间的延长, 涂膜中会有更多的乳化剂水发生充分的亲和作用, 因此, 涂膜吸水率也增加。

4）液粉比对聚合物水泥防水涂料价格的影响

液粉比对聚合物水泥防水涂料价格的影响

对于大量使用聚合物水泥防水涂料的防水工程来说, 聚合物水泥防水涂料的价格因素应该考虑。由图可知,随着液粉比的增加, 聚合物水泥防水涂料的价格总体呈上升趋势,

价格的最大相差在1800元/T 。这主要是因为在聚合物水泥防水涂料中, 作为液料的丙烯酸酷类乳液的价格远高于作为粉料的水泥的价格。因此, 在不影响聚合物水泥防水涂料的使用性能时, 聚合物乳液质量相同的情况下, 总是尽可能的多加入水泥。

聚合物水泥防水涂料的性能检测结果

以自制的丙烯酸醋乳液作为聚合物水泥的液料, 按照液粉比为来进行配料, 对聚合物水泥防水涂料的性能进行检测, 检测结果如下表：

6、聚合物水泥防水涂料的成膜机理

聚合物水泥防水涂料是一种兼有挥发固化和反应固化双重特点的涂料。其成膜机理是在液料和粉料配合搅拌后,聚合物乳液即把水泥颗粒包裹起来。一方面水乳液中的一部分水分挥发, 使高分子微粒脱水而粘接在一起, 从而形成连续的弹塑性薄膜；另一方面水泥吸收乳液中的其余水分, 发生水化反应固化, 并与有机高分子聚合物链共同组成互穿网络的防水涂膜结构, 从而加快了固化成膜的速度。聚合物与水泥的结合主要是通过离子键来实现化学相互作用的：

        ｎP-COO-+Me→（P-COO）_ｎMe

     （聚合物乳液）（水泥水化物）（聚合物水泥涂膜）

生成的（P-COO）_ｎMe聚合物水泥新体系, 是一种高强度高弹性的致密复合材料。当聚合物乳液加入到水泥中时, 在搅拌过程中, 聚合物颗粒均匀的分散到水泥浆体中。当水泥遇到

水时, 水化反应就开始, 氢氧化钙溶液很快达到过饱和析出晶体, 同时生成钙矾石晶体及碳酸钙凝胶体乳液中的聚合物颗粒便沉积到凝胶体和水未化的水泥颗粒上。随着水化反应进行, 水分不断消耗, 水化产物增多, 聚合物颗粒逐渐聚集在毛细孔中, 并在凝胶体表面、未水化水泥颗粒上形成紧密堆积层。这聚集的聚合物颗粒逐渐填充毛细孔并且覆盖着它们不能完全填充的毛细孔的内表面。由于水化或干燥水分进一步减少,在凝胶体上和在孔隙

中紧密堆积的聚合物颗粒便凝聚形成连续的薄膜, 形成与水化水泥浆体互穿基质的混合体,并且使水化产物之间及骨料相互胶接。由于带有聚合物的水化产物在界面形成了覆盖层, 可能影响了钙矾石和粗大氢氧化钙晶体的增长, 也由于聚合物在界面过渡区孔隙中凝聚成膜,从而使聚合物防水涂料的界面过渡区更为致密,使聚合物水泥防水涂料的性能得以改善。一些聚合物分子中的活性基团可能与水泥水化产物中的钙铝等产生了教练反应，形成特殊的桥键作用, 改善了水泥砂浆硬化体的物理组织结构, 缓解了内应力, 减少了微裂纹的产生, 增强了聚合物防水涂料的致密性。

聚合物水泥防水涂料的主要成膜物质是聚合物乳液和水泥, 通过这两类材料的巧妙结合, 在最终形成的防水涂膜中, 聚合物相与水泥相相互贯穿, 交联固化。所形成的互穿网络结构,既具有有机高分子材料的柔性网络, 又具有无机胶凝网络结构。在保持无机硅酸盐材料抗老化能力强、强度、硬度大、粘结力强、防水性能好等特点的基础上, 又引进了有机高分子材料变形好、结构封闭性强、产品易涂刷的优点, 从而使刚柔相济的防水观念得到很好的体现。

聚合物水泥防水涂料的防水机理

从目前已有的防水涂料品种来分析, 其防水机理可分为两大类型。一类是通过形成完整的涂膜阻挡水的透过或水分子的渗透另一类则是通过涂膜本身的憎水作用来防止水分透过。聚合物水泥防水涂料则是通过涂膜来阻挡水的透过或水分子的渗透。许多高分子材料在干燥后能形成完整连续的膜。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十纳米, 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于缔合状态, 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。因此, 水分子实际上就很难通过高分子之间的间隙, 这就是聚合物水泥防水涂料的涂膜具有防水功能的主要原因。

小结

影响聚合物水泥防水涂料的性能因素很多如成膜助剂、分散剂、增塑剂、液粉比等。本章主要研究了成膜助剂、分散剂、增塑剂、液粉比对聚合物水泥防水涂料拉伸性能、低温

柔性、涂膜吸水率等的影响。采用的研究方法是：研究助剂对聚合物水泥防水涂料性能的影响时, 将液粉比固定, 而测定条件相同；研究液粉比对聚合物水泥防水涂料性能的影响

时, 加入助剂的量相同, 而测定条件相同。此外, 还探讨了聚合物水泥防水涂料的成膜机理和防水机理。经过研究, 得出以下基本结论：

1、 以自制的丙烯酸酷聚合物乳液为液料, 以普通硅酸盐水泥为粉料, 以轻质碳酸钙为填料, 在液粉比固定的情况下, 聚合物防水涂料中的外加助剂如成膜助剂、分散剂等会对其

性能产生影响。由于成膜助剂能够促使乳胶粒子的塑性流动和弹性变形, 改善其聚结性, 软化乳液聚合物粒子, 使它们融合在一起, 降低涂料的最低成膜温度, 因此, 在聚合物水泥防水涂料中加入适量的成膜助剂能够有效的提高其弹性和低温柔性, 但由于成膜助剂具有挥发性, 挥发之后残留于涂膜中的孔隙为水分的寄存提供了理想的场所, 因此涂膜的吸水率增加。当在聚合物水泥防水涂料中加入适量的分散剂, 由于分散剂能够提高粉料和体质填料的分散性, 因此提高了聚合物水泥防水涂料的拉伸性能和降低了其涂膜吸水率。

2、液粉比不但会对聚合物水泥防水涂料的性能产生影响, 而且还会影响聚合物水泥防水涂料的价格。聚合物水泥防水涂料的弹性和低温柔性均随着液粉比的增加而增加, 而拉伸

强度却随着液粉比的增加而降低。由于丙烯酸酷乳液的价格远高于水泥的价格, 因此, 聚合物水泥防水涂料的价格随着液粉比的增加而升高。综合聚合物水泥防水涂料的性能和价格,将液粉比确定为1.0较佳。

3、对按照参考配方制备的聚合物水泥防水的相关性能进行检测, 检测的结果表明：聚合物水泥防水涂料具有优异的性能高弹性、高防水性、低涂膜吸水率、高低温柔性和低廉

的价格。以自制的丙烯酸酷乳液为液料, 制备出的聚合物水泥防水涂料可以有效克服目前市售产品的缺点,具有很高的性价比。

聚合物水泥防水涂料的性能检测结果

以自制的丙烯酸醋乳液作为聚合物水泥的液料, 按照液粉比为来进行配料, 对聚合物水泥防水涂料的性能进行检测, 检测结果如下表：

6、聚合物水泥防水涂料的成膜机理

聚合物水泥防水涂料是一种兼有挥发固化和反应固化双重特点的涂料。其成膜机理是在液料和粉料配合搅拌后,聚合物乳液即把水泥颗粒包裹起来。一方面水乳液中的一部分水分挥发, 使高分子微粒脱水而粘接在一起, 从而形成连续的弹塑性薄膜；另一方面水泥吸收乳液中的其余水分, 发生水化反应固化, 并与有机高分子聚合物链共同组成互穿网络的防水涂膜结构, 从而加快了固化成膜的速度。聚合物与水泥的结合主要是通过离子键来实现化学相互作用的：

        ｎP-COO-+Me→（P-COO）_ｎMe

     （聚合物乳液）（水泥水化物）（聚合物水泥涂膜）

生成的（P-COO）_ｎMe聚合物水泥新体系, 是一种高强度高弹性的致密复合材料。当聚合物乳液加入到水泥中时, 在搅拌过程中, 聚合物颗粒均匀的分散到水泥浆体中。当水泥遇到

水时, 水化反应就开始, 氢氧化钙溶液很快达到过饱和析出晶体, 同时生成钙矾石晶体及碳酸钙凝胶体乳液中的聚合物颗粒便沉积到凝胶体和水未化的水泥颗粒上。随着水化反应进行, 水分不断消耗, 水化产物增多, 聚合物颗粒逐渐聚集在毛细孔中, 并在凝胶体表面、未水化水泥颗粒上形成紧密堆积层。这聚集的聚合物颗粒逐渐填充毛细孔并且覆盖着它们不能完全填充的毛细孔的内表面。由于水化或干燥水分进一步减少,在凝胶体上和在孔隙

中紧密堆积的聚合物颗粒便凝聚形成连续的薄膜, 形成与水化水泥浆体互穿基质的混合体,并且使水化产物之间及骨料相互胶接。由于带有聚合物的水化产物在界面形成了覆盖层, 可能影响了钙矾石和粗大氢氧化钙晶体的增长, 也由于聚合物在界面过渡区孔隙中凝聚成膜,从而使聚合物防水涂料的界面过渡区更为致密,使聚合物水泥防水涂料的性能得以改善。一些聚合物分子中的活性基团可能与水泥水化产物中的钙铝等产生了教练反应，形成特殊的桥键作用, 改善了水泥砂浆硬化体的物理组织结构, 缓解了内应力, 减少了微裂纹的产生, 增强了聚合物防水涂料的致密性。

聚合物水泥防水涂料的主要成膜物质是聚合物乳液和水泥, 通过这两类材料的巧妙结合, 在最终形成的防水涂膜中, 聚合物相与水泥相相互贯穿, 交联固化。所形成的互穿网络结构,既具有有机高分子材料的柔性网络, 又具有无机胶凝网络结构。在保持无机硅酸盐材料抗老化能力强、强度、硬度大、粘结力强、防水性能好等特点的基础上, 又引进了有机高分子材料变形好、结构封闭性强、产品易涂刷的优点, 从而使刚柔相济的防水观念得到很好的体现。

聚合物水泥防水涂料的防水机理

从目前已有的防水涂料品种来分析, 其防水机理可分为两大类型。一类是通过形成完整的涂膜阻挡水的透过或水分子的渗透另一类则是通过涂膜本身的憎水作用来防止水分透过。聚合物水泥防水涂料则是通过涂膜来阻挡水的透过或水分子的渗透。许多高分子材料在干燥后能形成完整连续的膜。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十纳米, 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于缔合状态, 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。因此, 水分子实际上就很难通过高分子之间的间隙, 这就是聚合物水泥防水涂料的涂膜具有防水功能的主要原因。

小结

影响聚合物水泥防水涂料的性能因素很多如成膜助剂、分散剂、增塑剂、液粉比等。本章主要研究了成膜助剂、分散剂、增塑剂、液粉比对聚合物水泥防水涂料拉伸性能、低温

柔性、涂膜吸水率等的影响。采用的研究方法是：研究助剂对聚合物水泥防水涂料性能的影响时, 将液粉比固定, 而测定条件相同；研究液粉比对聚合物水泥防水涂料性能的影响

时, 加入助剂的量相同, 而测定条件相同。此外, 还探讨了聚合物水泥防水涂料的成膜机理和防水机理。经过研究, 得出以下基本结论：

1、 以自制的丙烯酸酷聚合物乳液为液料, 以普通硅酸盐水泥为粉料, 以轻质碳酸钙为填料, 在液粉比固定的情况下, 聚合物防水涂料中的外加助剂如成膜助剂、分散剂等会对其

性能产生影响。由于成膜助剂能够促使乳胶粒子的塑性流动和弹性变形, 改善其聚结性, 软化乳液聚合物粒子, 使它们融合在一起, 降低涂料的最低成膜温度, 因此, 在聚合物水泥防水涂料中加入适量的成膜助剂能够有效的提高其弹性和低温柔性, 但由于成膜助剂具有挥发性, 挥发之后残留于涂膜中的孔隙为水分的寄存提供了理想的场所, 因此涂膜的吸水率增加。当在聚合物水泥防水涂料中加入适量的分散剂, 由于分散剂能够提高粉料和体质填料的分散性, 因此提高了聚合物水泥防水涂料的拉伸性能和降低了其涂膜吸水率。

2、液粉比不但会对聚合物水泥防水涂料的性能产生影响, 而且还会影响聚合物水泥防水涂料的价格。聚合物水泥防水涂料的弹性和低温柔性均随着液粉比的增加而增加, 而拉伸

强度却随着液粉比的增加而降低。由于丙烯酸酷乳液的价格远高于水泥的价格, 因此, 聚合物水泥防水涂料的价格随着液粉比的增加而升高。综合聚合物水泥防水涂料的性能和价格,将液粉比确定为1.0较佳。

3、对按照参考配方制备的聚合物水泥防水的相关性能进行检测, 检测的结果表明：聚合物水泥防水涂料具有优异的性能高弹性、高防水性、低涂膜吸水率、高低温柔性和低廉

的价格。以自制的丙烯酸酷乳液为液料, 制备出的聚合物水泥防水涂料可以有效克服目前市售产品的缺点,具有很高的性价比。