防水涂料的研究现状和发展趋势

　　建筑防水材料是建筑材料的一个重要组成部分,属于功能性材料,建筑物和构筑物之所以要采用防水材料其主要目的是为了防潮、防渗、防漏。我国在建筑工程防水材料方面的投入每年呈递增趋势。2003年,在工程总造价中防水工程造价达到15 %以上,特别是地下室的防水造价比例已达工程总造价的25 %～30 % [ 1 ]。我国建筑防水涂料年使用量占防水材料总量的10 %左右,有的地区(例如厦门防水涂料使用量)占防水材料总量的50 %左右[ 2 ]。虽然在防水工程方面的投入很大,但防水效果不理想,新建工程当年渗漏率都在10 %左右,国家每年用于防水方面的维修费将近20亿元。建筑防水效果的好坏,关键在于防水材料是否具有良好的性能。近年来,我国防水材料的研究取得了很大进步,先后开发了油膏类、卷材类、溶剂型黏稠液、水基型乳液和粉剂型防水材料,并得到了广泛的应用。

　　1防水涂料的概念及分类

　　1. 1防水涂料的概念

　　建筑防水涂料。(简称防水涂料)是一种建筑防水材料。将涂料单独或与胎体增强材料复合,分层涂刷或喷涂在需要进行防水处理的基层表面,即可在常温条件下形成一个连续无缝整体且具有一定厚度的涂膜防水层,从而能满足工业与民用建筑的屋面、地下室、卫生间和外墙等部位防水抗渗要求。防水涂料一般是由沥青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物与沥青、合成高分子与水泥或以无机复合材料等为主要成膜物质,掺入适量的颜料、助剂、溶剂等加工制成的溶剂型、水乳型或反应型的,在常温下无固定形状的黏稠状液态或可液化的固体粉末状态的含高分子合成材料的复合材料。

　　1. 2防水涂料的分类

　　1. 2. 1按照涂料的基料和分散介质分类

　　防水涂料按其成膜物可分为沥青类、高聚物改性沥青(亦称橡胶沥青类)、合成高分子类(又可再分为合成树脂类、合成橡胶类)、无机类、聚合物水泥类等5大类。按其状态与形式,大致可分为溶剂型、反应型、乳液型3大类。

　　(1)溶剂型防水涂料

　　溶剂型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以溶解于(以分子状态存在于)有机溶剂中所形成的溶液为基料,加入颜填料、助剂制备而成的。它是依靠溶剂的挥发或涂料组分间化学反应成膜的,因此施工基本上不受气温影响,可在较低温度下施工。涂膜结构紧密、强度高、弹性好;防水性能优于水乳型防水涂料。但在施工和使用中,有大量的易燃、易爆、有毒的有机溶剂逸出,对人体和环境有较大的危害,因此近年来应用逐步受到限制。溶剂型防水涂料的主要品种有溶剂型氯丁橡胶沥青防水涂料、溶剂型氯丁橡胶防水涂料、溶剂型氯磺化聚乙烯防水涂料等。

　　(2)反应型防水涂料

　　反应型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以预聚物液态形式存在。反应型防水涂料是通过液态的高分子预聚物与相应的物质发生化学反应成膜的一类涂料。反应型防水涂料通常也属于溶剂型防水涂料范畴,但由于成膜过程具有特殊性,因此单独列为一类。反应型防水涂料通常为双组分包装,其中一个组分为主要成膜物质,另一组分一般为交联剂。施工时将两种组分混合后即可涂刷。在成膜过程中,成膜物质与固化剂发生反应而交联成膜。反应型防水涂料几乎不含溶剂,其涂膜的耐水性、弹性和耐老化性通常都较好,防水性能也是目前所有防水涂料中最好的。反应型防水涂料的主要品种有聚氨酯防水涂料与环氧树脂防水涂料两大类。其中环氧树脂防水涂料的防水性能良好,但涂膜较脆,用羧基丁腈橡胶改性后韧性增加,但价格较贵且耐老化性能不如聚氨酯防水涂料。反应型聚氨酯防水涂料的综合性能良好,是目前我国防水涂料中最佳的品种之一。

　　(3)乳液型防水涂料

　　乳液型防水涂料为单组分水乳型防水涂料。涂料涂刷在建筑物上以后,随着水分的挥发而成膜。乳液型防水涂料其主要成膜物质高分子材料是以极微小的颗粒稳定悬浮在水中而成为乳液状涂料的。该类涂料施工工艺简单方便,成膜过程靠水分挥发和乳液颗粒融合完成,无有机溶剂逸出,不污染环境,不燃烧,施工安全,其价格也较便宜,防水性能基本上能满足建筑工程的需要,是防水涂料发展的方向。乳液型防水涂料的品种繁多,主要有:①水乳型阳离子氯丁橡胶沥青防水涂料;②水乳型再生橡胶沥青防水涂料;③聚丙烯酸酯乳液防水涂料;④EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)乳液防水涂料;⑤水乳型聚氨酯防水涂料;⑥有机硅改性聚丙烯酯乳液防水涂料等。

　　1. 2. 2按照涂料的组分不同进行分类

　　根据防水涂料的组分不同,一般可分为单组分防水涂料和双组分防水涂料2类。单组分防水涂料按液态不同,一般有溶剂型、水乳型2种。双组分防水涂料则以反应型为主。

　　1. 2. 3按使用部位分类

　　建筑防水涂料按其在建筑物上的使用部位不同,可分为屋面防水涂料、立面防水涂料、地下工程防水涂料等几类。

　　2防水涂料的防水机理[3]

　　防水涂料品种繁多,但其防水机理可分为2类,其一是涂膜型,其二是疏水型。

　　2. 1涂膜型防水涂料的防水机理

　　涂膜型防水涂料是通过形成完整的涂膜来阻挡水的透过或水分子的渗透来进行防水的。许多高分子涂膜的分子与分子之间总是有一些间隙的,其宽度约为几个纳米,按理说单个水分子是完全能够通过的,但自然界的水通常处于缔合状态,几十个水分子之间由于氢键的作用而形成一个很大的分子团,因此实际上是很难通过高分子间隙的,这就是防水涂料涂膜具有防水功能的主要原因。

　　2. 2疏水型防水涂料的防水机理

　　由于有些聚合物分子上含有亲水基团,故聚合物所形成的完整连续的涂膜并不能保证所有的聚合物涂膜均具有良好的防水性能。如果聚合物本身具有疏水特性,使水分子与涂膜之间根本不相容,则就可以从根本上解决水分子的透过问题,聚硅氧烷防水涂料就是根据此原理设计的。