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簡述四種防水材料（丙烯酸、聚氨酯、聚脲、JS）防水涂料在實際應用中的改性方法
發布時間：
2020-05-01 00:00
隨著人們對環境，健康要求的逐步提高，有毒，污染的溶解型防水材料逐漸淡出人們的關注和應用，開發新型，高效，環保的防水涂料成為當前的主要討論話題。聚丙烯酸酯類防水涂料具有良好的粘結性，耐候性和較好的力學性能，廣泛應用于民用、工業建筑防水，而聚氨酯（脲）具有較高的拉伸強度，快速應用效果等特點被廣泛應用于京滬高鐵，機場，大壩等工程領域，據不完全統計，2019年聚脲全球用量已經超過10萬t以上。Js防水材料由于環保、價格較低與水泥基材粘接力強被大家廣泛接受。通常情況下，材料部分為骨料，硅酸鹽水泥功能性有機添加劑按一定比例混合而成的干粉砂漿，液料由各地生產商根據自己的特點而使用一些乳液制備而成，（可用VAE乳液，丙烯酸乳液等）?，F場按規定比例攪拌后直接使用。具有操作簡便，產品質量高，生產效率高，環境污染小等眾多優點。
在實際應用過程中，發現以上產品存在如下缺點：改性VAE和醋丙乳液的耐酸堿性較差，丁苯，苯丙乳液由于含有苯環，因此其防紫外線、耐候性較差。聚氨酯雖然成膜性好、耐磨性高、易加工，柔韌性好，但其價格高。Js防水涂料在使用過程中，由于環境溫度和濕度變化大，以及施工環節等帶來的影響，出現諸如局部堆積（火山堆效應）、溝壑現象、工作時間短等問題，使得最終的防水效果大打折扣。
根據從業過程中的學習、探索，總結各類防水涂料改性方法和相關問題簡述如下：
1.丙烯酸防水涂料
1.1環氧樹脂改性
丙烯酸和環氧樹脂反應生成環氧丙烯酸酯，達到降低吸水率，提高鹽水的耐腐蝕性，目前有通過共聚改性加入環氧樹脂E-44，用量為單體的9%，檢測吸水率下降8%，對鹽水的抗腐蝕性提高了3倍。
1.2有機硅改性
目前，國內最廣泛用此類樹脂乳液（硅丙乳液）生產外墻涂料?？梢杂霉簿鄹男?，研究發現隨著有機硅膠凝劑含量的增加，使得乳液粒的粒徑減小，分布變窄涂抹的吸水率降低，拉伸強度增大，當有機硅含量為4%時，吸水率降到6.5%，拉伸強度達到5.4MPa，也可以用簡單的物理共混的方法，由于有機硅與聚丙烯聚合物的表面能相差較大，聚合物相
2.聚氨酸防水涂料
2.1丙烯酸樹脂改性
目前，合成帶有雙鍵的不飽和聚氨酸與丙烯酸單體共聚成為改性主要方法。
研究發現，采用陰離子型核殼結構水性聚氨酸復合乳液，用丙烯酸羥乙酯對聚氨酸封端生成性能穩定的乳液，最終拉伸強度為4.12MPa，斷裂伸長率為408%，可以試著從其他途徑進行探索性研究，如，共混改性，共聚反應，種子打底反應和溶劑型制備。
2.2環氧樹脂改性
可以采用接枝共聚和機械共混方法，研究表明，采用不同環氧值的環氧樹脂時，環氧值越低，相對分子質量越大，羥基越多，反應活性越強，可以將拉伸強度提高到7.5MPa，斷裂伸長率達480%，大大提高應用性能，相比之下，機械共混方法對于斷裂伸長率提升不及接枝共聚方法有效。
3.聚脲彈性體
聚脲彈性體是由端氨基聚醚和二異氰酸酯反應制得，含有脲鍵（-NHCONH-）的高分子聚合物，噴涂聚脲彈性體（SprayPolyureaElastomer，SPUA）,也是國內外適應環保、高性能需求而開發的一種新型綠色防水產品。
3.1聚脲性能改性
3.1.1環氧樹脂改性
將環氧樹脂和端氨基聚醚或胺類擴鏈劑混合后在一定溫度下反應得到端氨基的環氧加成物，再與二異氰酸酯反應生成環氧改性的聚脲，但從目前來看，需要注意的是：環氧改性過程中，會生成一部分羥基，但由于-NH2的反應活性比-OH高千倍以上，因此，這部分羥基不會和-NCO反應，生成的羥基提高了聚脲與基材之間附著力，降低固化收縮率，這也是防水涂料性能的保證。
3.1.2有機硅改性
主要改性方法有二：一是預聚法，有聚硅氧烷二醇和半預聚體反應得到含有硅烷骨架半預聚產物，二是反應法，環氧基硅烷和胺類反應得到含硅烷骨架的胺，后者再與異氰酸酯反應，可以得到耐高溫，耐腐蝕性提高，延長凝結時間，改善施工性。
3.2氨基氫活性的改性
眾所周知，伯胺的反應活性很高，會給施工帶來困難，使得施工面還來不及流平，就會形成連續均勻層凝膠固化。經研究表明，伯胺與-NCO反應，速率非?？?，伸胺與-NCO反應相對較慢，而叔胺與-NCO不反應?？梢詫⒈┧狨ヒ?，伯胺變成仲胺，同時仲胺氫的空間位阻變大，且由于給電子效應，使得仲胺活性降低，反應變慢，凝膠時間由原來13s延長到48s。
4.JS防水涂料
就現有市場應用情況來看，主要有以下3個問題需要：工作性能保持，收縮性能，凝結硬化。
目前改性方案主要是采用鋁酸鹽基膠凝材料進行粉料改性，通過如下反應方程式可知：
6Ca2++2Al(OH)-4+3SO42-+4OH-+26H2O→3CaO•M2O3•3CaSO4•32H2O
隨著Ca2+，SO42-等快速消耗，鈣礬石得到更充分溶解，反應不斷向右進行，同時也在更多溶解水化礦物，達到工作性持久，收縮更小，快速凝結，干燥速度快的特點。
5.發展方向
隨著環保型等推進，可持續發展戰略的進一步深入，再加上人們環境意識增強，涂料將朝著資源節約，能源量化，施工性優，提高涂噴質量和環境適應性強這個方向發展。
比如：雜環二胺擴鏈劑引入解決伸長率的提高，利用VAE改性基耐水性提高JS防水涂料應用領域，解決材料黃變的等問題。
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