分析防水涂料的研究现状和发展趋势

Roberts等[9]研制的墙面防水涂料是通过对含有4～6个碳原子的脂肪族烯烃或脂肪族二烯烃进行聚合而得的烃类树脂与弹性共聚物(由苯乙烯、异戊二烯、丁二烯共聚)为基料,溶剂为混合溶剂(含有约80%～95%的脂肪烃,5%～20%的芳香烃,其中脂肪烃中含有至少1%的正庚烷)。该防水涂料的配方为:苯乙烯、异戊二烯共聚橡胶22份,烃类树脂25份,绿色颜料1份,乳酸20份,庚烷30份,Shellflex2份。该防水涂料具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗拉强度高、延伸率高等优点,主要用于地下室的防水。施工时,主要采用高压无空气喷涂。近年来,美国亨瑞公司在过去开发和应用乳液沥青防水涂料的基础上,又成功开发了一种以改性的优质氧化沥青为主要原料,掺入适量的化学助剂、填充剂、石油溶剂和乳化剂等,经过特殊的加工工艺,制成了一种高固含量(73%以上),能在潮湿基层或雨中进行施工,并容易涂抹的厚质防水涂料。由于这种涂料既有疏水功能,又有一定的亲水性,即具有“两性功能,故可在下雨时,对屋面进行防水堵漏的施工作业,能发挥救急的作用,很受用户欢迎[10]。

美国创高公司生产的一种不含挥发性有机溶剂的单组分聚氨酯防水涂料——创高60,该涂料可根据设计要求,采用能够控制涂膜厚度的锯齿形特制刮板直接涂刷在基层表面,经吸收空气中的水分固化形成足够厚度的涂膜防水层[10]。来自美国的最新专利产品阻热防水涂料,当它在金属物体上使用时,极具柔性和封闭性,能堵漏、隔热、防锈;用于沥青屋面作防水涂料时,可反射90%的太阳能,能够防止沥青降解,延长防水寿命;用于刚性防水屋面时,因其具有极佳的粘附性和延伸性[1],能够封闭因混凝土膨胀造成的细裂纹和缝隙,从而防止水分渗透。美国和法国的铝粉乳液屋面反射涂料和白色聚丙烯酸酯屋面反射涂料的用量也很多,它本身既具有防水功能,又能对原有防水层起到保护作用,并能反射紫外线和太阳光,不但可以降低顶层房屋的室内温度,节省空调费用,而且可以延长防水层的使用年限,目前已成为房屋建筑业主乐意选用的功能型防水涂料之一[10]。

3.2我国研究现状

我国防水涂料的开发和应用始于20世纪60年代,当时多以石油沥青或各种废旧材料(如废胶粉等)和化工厂的下脚料(如苯乙烯焦油等)为主要原料,加工制成乳化沥青防水涂料或废胶粉改性沥青防水涂料和苯乙烯焦油防水涂料等。由于这些防水涂料的质量不够稳定,施工方法不规范、涂膜厚薄不均匀、防水层使用年限较短等原因,故未能在新建的防水工程中大面积推广应用[10]。20世纪70年代,北京建筑工程研究院开始研制聚氨酯防水涂料,该类涂料发展非常迅速,每年以18%的速度增长,1994年产量为1万t,其中主要是煤焦油作活性填料的聚氨酯防水涂料[4]。据调查,1999年聚氨酯防水涂料销量中,焦油型约占66%,非焦油型占34%。焦油型防水涂料在防水涂料中占有举足轻重的地位[11]。但煤焦油是一种复杂的混合物,它含有蒽、菲、咔唑、吡啶等数百种组分,众多的挥发组分严重污染环境和危害人体健康。因此,近年来北京和上海等城市已相继发文禁止使用焦油聚氨酯防水涂料。在此背景下,1998年建设部将非焦油型聚氨酯防水涂料列为全国住宅推荐产品13种防水涂料之一,从而极大地推动了聚氨酯防水涂料在我国的推广应用和健康发展[12]。

上海汇丽化学建材厂、天津大学化工实验厂、苏州非金属矿业研究院防水材料研究所等单位生产双组分聚醚型聚氨酯防水涂料[13]。山西省建筑科学研究院成功研制出环保型水性沥青聚氨酯防水涂料[14]。北京三原建筑粘合材料厂成功研制出无溶剂聚氨酯防水涂料,该产品固含量高,摒弃了煤焦油成分,是焦油型聚氨酯防水涂料的理想替代产品之一[15]。上海复旦大学材料科学系研制的丙烯酸酯防水涂料于1991年应用于深圳火车新客站篷面的防水工程,1992年应用于复旦大学微分析中心楼的屋面上,1994年以后陆续应用于复旦大学材料二楼、李达三楼、新化学楼、上海长兴岛特技城锥形体屋面、北京中国长城电脑大厦、上海华富大厦、上海筛网厂新办公楼、上海浦东西门子公司等建筑的屋面防水工程上[16]。武汉现代工业技术研究院成功研制开发了一种新型水泥基防水涂料——WGB长效复合彩色防水涂料,并通过了武汉市科委组织的专家会议鉴定。WGB长效复合彩色防水涂料是由一种硅丙树脂与VAE乳液经特殊工艺复合而成的新型防水涂料。兼有VAE防水涂料的高耐渗性和丙烯酸乳液的耐候性、耐久性和有机硅防水剂的强基体渗透性等各种防水材料的优点。具有高弹性、高抗拉强度,与基层结合牢固,并能克服基层开裂、变形所产生的渗漏问题。可达到长期防水效果。试验表明,有效防水期可长达30年。同时该涂料为水性涂料,无毒、无污染,可调制成各种颜色,能起到美化环境的作用,是一种绿色环保产品。该涂料还具有应用面广、施工方便、综合成本低的优势,适用于屋面、卫生间、地下室、内外墙、水池、桥涵、水下、地下建筑物的防水;可刷涂、滚涂、刮涂,也可掺加到水泥中制成防水水泥砂浆;综合成本相当于沥青基防水材料。不仅有效地解决了建筑物防水问题,还解决了现有的一些高分子防水材料成本过高、施工难度大、推广应用困难等问题[17]。2003年2月成都健生化工有限公司研制生产出高性能新型绿色环保丙烯酸酯防水涂料,据悉,该产品已获得国家建设部和四川省建设厅的批准,目前已经正式批量生产,全面投放市场。该产品无毒、无味,具有优异的耐老化性、粘附性、耐冷热、耐碱性、耐低温性等特点,各项技术指标均达到了国家的相关标准,它能够广泛应用于新旧建筑地下室、屋面及墙体、厨卫间、仓库、游泳池等场所的防水和防潮[18]。

硅橡胶防水涂料是治金部建筑研究总院在国内首次研制成功的新型防水涂料。硅橡胶防水涂料可掺入无机填料及各种特殊助剂,是乳液型防水涂料。涂料吸收了涂膜防水和渗透性防水材料两者的特点,具有良好的防水、防渗透、高弹性、耐湿热性、耐候性等综合性能。因此建设部将其列为“八五”科技成果向全国建筑业推广[19]。从20世纪70年代末开始,随着我国科学技术进步和化学建材工业的发展,防水涂料也获得了迅速发展,到目前为止,关于防水涂料的发明专利有120项之多,主要是双组分[20-21]和单组分[22-23]的聚氨酯防水涂料、(改性)聚丙烯酸酯防水涂料[24-25]、废旧材料改性防水涂料[26-27]、氯丁胶防水涂料[28-29]、聚合物水泥防水涂料[30-32]、高聚物改性沥青防水涂料[33-34]以及无机防水涂料[35-36]等,形成了化学反应固化型和溶剂(包含水)挥发干燥型等性能不同、形态不一的多类型、多品种的格局。到目前为止,有一定生产规模的防水涂料生产厂共有200家左右,每年生产总量已超过15万t。主要应用于工业和民用建筑的卫生间防水,部分用于屋面、地下室和外墙等工程防水,均取得了较理想的防水效果。为此,在国家化学建材推广应用“九五”计划和2010年发展规划纲要中已明确列为“适当发展防水涂料”的目标要求。