0引言

建筑的防水处理是建筑工程中的一项重要内容，它关系到建筑物的安全性能、使用寿命及住宅的舒适度等方方面面。国内自20世纪80年代末就开始研究丙烯酸酯防水涂料，但前期未能引起足够的重视，故其发展较为缓慢，如今工程防水造价仍不足工程总造价的1.0%，导致工程渗漏现象普遍存在。《2013年全国建筑渗漏状况调查项目报告》中指出，我国的房屋屋面渗漏率为95.33%，地下建筑渗漏率达57.51%，住房内部渗漏率为37.48%；渗漏维修费用平均每户约1525元，遭受其他经济损失评价每户约1367元。根据2023年4月1日住建部发布的《建筑与市政工程防水通用规范》，工程防水造价将有较大增幅，新建防水工程初期造价占比有望达到1.5%，防水总成本预计将下降25.5%～44.3%。

聚合物乳液型单组分防水涂料是以丙烯酸聚合物为成膜物质，添加填料、助剂和颜料等制备而成。在涂覆后处于分散状态下的聚合物乳胶粒子和填料颗粒逐渐靠拢，随着水分的挥发，在毛细管力的作用下，聚合物粒子开始变形，分子链相互扩散、渗透、缠绕，.终形成坚韧且粘接力强的弹性防水涂膜，其具有环境友好，施工简便，耐热性、耐候性、低温柔性好 以及对基层收缩、变形、开裂适用性强等特点。

研究乳液玻璃化温度、丙烯酰胺AM/丙烯酸AA用量、有机硅交联剂乳化剂种类对制备的防水涂料的性能影响，.终获得了一种性能优异的单组分防水涂料用苯丙乳液。

1试验部分

1.1原材料

苯乙烯（ST），分析纯，中海壳牌石油化工有限公司；丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA），分析纯，上海华谊（集团）公司；丙烯酰胺（AM）、过硫酸铵（APS）、氨水，分析纯，阿拉丁生化科技股份有限公司；DB45十二烷基二苯醚双磺酸钠盐，美国派诺（PilotChemical）公司；Emulsogen LCN 118脂肪醇聚氧乙烯醚，克莱恩（Clariant）公司；DS-4AP十二烷基苯磺酸钠，苏威（Solvay）集团；A-171乙烯基硅烷偶联剂，迈图高新材料集团；TBHP叔丁基过氧化氢，天津博金精细化工有限公司；甲醛合次硫酸氢钠（雕白块），阿拉丁生化科技股份有限公司；NXZ消泡剂，BASF公司。

1.2仪器设备

蠕动泵，保定雷弗流体科技有限公司；激光粒度分析仪，Mastersizer 3000，马尔文帕纳科公司；DSC差热扫描仪（DSC214），德国耐驰（Netzsch）公司；..试验机，英斯特朗（Instron）公司。

1.3苯丙乳液的制备

表1 为苯丙乳液的基础配方

预乳化液的制备：将一定量的阴离子乳化剂（DB45或DS-4AP）、非离子乳化剂（Emulsogen LCN 118）与去离子水一起加入烧瓶中，搅拌至充分溶解，加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸及A-171乙烯基硅烷联偶剂的混合单体，在快速搅拌下形成预乳化液，持续搅拌1h至混合均匀，制得预乳化液，备用。

苯丙乳液的制备：采用半连续滴加工艺，先在四口烧瓶中加入去离子水和阴离子乳化剂，加热至反应温度87℃，加入部分预乳化液和引发剂，反应10min；维持反应釜温度（87±1）℃，同时滴加剩余的预乳化液和引发剂，180min后滴加结束；升温至90℃后保温60min；降温，采用叔丁基过氧化氢和雕白块消除残留单体，用氨水中和体系pH为7～9，加入消泡剂，出料，制得苯丙乳液，备用。

1.4单组分防水涂料及漆膜的制备

单组分防水涂料的基础配方如表2所示。

单组分丙烯酸防水涂料的制备：将制得的苯丙乳液加水稀释，加入分散剂、消泡剂充分搅拌均匀，逐步加入碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛，高速分散1h后，加入增稠剂、pH调节剂和杀菌剂，搅拌15min，得到单组分防水涂料。

单组分防水涂料漆膜的制备：按照标准JC/T864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》将制备的单组分丙烯酸防水涂料在油纸上刷涂两道，两次刷涂间隔24h，干膜总厚度为1.2～1.5mm。然后将制备好的漆膜在标准条件下[温度（23±2）℃，相对湿度40%～60%]养护96h。再将其放入（40±2）℃烘箱中干燥48h。干燥后取出，在标准条件下放置4h后得到.终漆膜，用于进一步的性能测试。

1.5性能表征与分析

1.5.1苯丙乳液性能测试

参照标准GB/T 20623-2006《建筑涂料用乳液》进行苯丙乳液的固含量测试；采用激光粒度分析仪（Mastersizer 3000）进行乳液的粒径及其分布测试；采用DSC差热扫描仪（Metzsch DSC 214）进行乳液的玻璃化温度测试。

1.5.2涂料性能测试

参照标准JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》进行漆膜的低温柔韧性测试；参照标准JC/T864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》进行漆膜力学性能测试；参照标准GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行漆膜拉伸应力测试；参照标准GB/T16777-2008《建筑防水涂料试验方法》进行漆膜吸水率测试。

2结果与讨论

常见单组分防水涂料用乳液的性能对比见表3。

由表3可见，聚氨酯乳液具有.优的性能，但成本极高；丁苯乳液耐候性差，醋丙及VAE乳液耐水性差；纯丙乳液成本较高。相比之下，苯丙乳液具有.优的性价比，也是目前市面上针对标准JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》的单组分防水涂料的主流。本研究以苯丙乳液为对象，研究了玻璃化温度、丙烯酰胺、丙烯酸、有机硅交联单体A-171用量及乳化剂种类对单组分防水涂料性能的影响。其中乳液A以DB45十二烷基二苯醚双磺酸钠为主乳化剂，单体采用苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸、有机硅交联剂A-171，固含量50%，平均粒径160nm，玻璃化温度为-16℃。其他乳液均在乳液A的基础上进行调整。乳液B：将Tg 玻璃化温度提高2.5℃；乳液C:将丙烯酰胺的质量分数（占单体总质量）提高0.4%；乳液D1:将丙烯酸质量分数（占单体总质量）降低0.4%；乳液D2:将丙烯酸质量分数（占单体总质量）提高0.4%；乳液E:将有机硅交联单体A-171的质量分数（占单体总质量）提高0.1%；乳液F:将阴离子乳化剂DB 45替换为DS-4AP十二烷基苯磺酸钠，质量分数保持不变。

2.1乳液的玻璃化温度对单组分防水涂料性能的影响

表4对比了乳液A和乳液B制备的涂膜的力学性能和低温柔韧性。由表4可见，乳液玻璃化温度为-16℃的样品A可以通过-20℃的低温柔性测试，理论玻璃化温度提高2.5℃后的样品B不再能通过-20℃低温柔性。这是因为玻璃化温度体现了分子链的柔性和分子间的作用力，提高玻璃化温度，分子链的运动能力减弱，低温柔性变差。

2.2丙烯酰胺或单体丙烯酸的用量对单组分防水涂料性能的影响。

表5 对比了乳液A、乳液C、乳液D1和乳液D2对单组分防水涂料力学性能的影响。由表5可见，提高丙烯酰胺或丙烯酸的用量，涂膜的拉伸强度上升，断裂伸长率则有较大幅度的下降。这是因为丙烯酰胺和丙烯酸均属于高极性单体，易形成氢键并与无机填料解离出来的金属离子形成配位交联，从而提高漆膜拉升强度，降低断裂伸长率。

2.3有机硅交联单体A-171的用量对单组分防水涂料性能的影响。

表6 对比了乳液A和乳液E对单组分防水涂料力学性能。随着有机硅交联单体A-171用量的增加，漆膜拉伸强度下降，断裂伸长率下降。这可能因为A-171中的甲氧基水解形成硅羟基，贵羟基间与无机填料表面的羟基缩合成键，漆膜强度提高，断裂伸长率下降。

2.4乳化剂的种类对单组分防水涂料吸水率的影响

对比样品A（以DB45十二烷基二苯醚双磺酸钠为主乳化剂）和样品F（以DS-4AP十二烷基苯磺酸钠为主乳化剂）制备的涂膜，两个样品的7d吸水率分别为8.5%和23.5%，所以DS-4AP十二烷基苯磺酸钠会导致漆膜吸水率大幅度提高。其原因可能是因为DB45A结构式中的二苯醚链段给该乳化剂带来了一定的疏水特性，使涂膜具有较低的吸水率。

2.5单组分防水涂料（样品）经酸、碱处理后的漆膜性能对比。

将优化后的苯丙乳液（样品A）制成单组分防水涂料，并且将经过酸、碱处理前后的漆膜进行性能对比，结果见表7 。

由表7可见，由样品A制得的单组分防水涂料能够满足JC/T 864-2008 Ⅱ型酸、碱处理的要求（酸、碱处理后强度保持率分别≥40%和60%，断裂伸长率≥200%）。

3结语