1 概述
作為防水涂料的原材料之一 防水助劑的用量通常很少 (一般為配方總量的1 % 左右),但作用卻很大。它的加入不僅可以避免產(chǎn)生許多涂料的缺陷及涂膜弊病 ,同時(shí)又可以使防水涂料的生產(chǎn)和施工過(guò)程易于控制 ,而且某些助劑的添加,可以賦予防水涂料一些特殊的功能。所以 ,助劑是水基防水涂料的重要組成部分
2 助劑的功能與應(yīng)用
水性防水涂料中常用的助劑有成膜助劑、增稠劑、分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、增塑劑、防霉殺菌劑等。
2. 1 成膜助劑
成膜助劑又稱凝聚劑、聚結(jié)劑 ,通常為高沸點(diǎn)溶劑 ,會(huì)在涂膜形成后慢慢揮發(fā)掉。在乳膠漆中,成膜助劑因?yàn)閷?duì)乳膠粒子的溶解作用而使粒子表面軟化 ,因而促使聚合物粒子易受壓變形,融合成膜。成膜助劑的加入同時(shí)可降低防水涂料的最低成膜溫度。常用的成膜助劑有:乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、甲基芐醇、一縮乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯等。通常應(yīng)用于防水涂料的膠乳都具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 ( Tg ),如VAE 乳液的Tg 在-3 ℃ 左右因此 ,在大多數(shù)氣溫高于5 ℃ 條件下 ,這些乳液都可以正常成膜。而成膜助劑的加入 ,對(duì)加速涂膜干固起到了一定的作用。圖 1 是乙二醇作為成膜助劑時(shí) ,對(duì)丙烯酸防水涂料干固時(shí)間的影響。由圖1 可見(jiàn),隨著乙二醇摻量的增加,涂膜的干固時(shí)間也隨之降低。因此 ,對(duì)于某些特殊的防水工程 (例如:現(xiàn)場(chǎng)濕度很大,通風(fēng)條件又不好,而且工期 又緊的工程 ), 在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 , 可適當(dāng)多添加一些成膜助劑 。
成膜助劑除有助于成膜性能外 ,還有降低防水涂料凍結(jié)溫度的功能。例如乙二醇、丙二醇就可作為涂料的防凍劑使用。圖 2 為乙二醇、丙二醇對(duì)某丙烯酸乳液冰點(diǎn)的影響。
由圖 2 可見(jiàn),隨著乙二醇、丙二醇摻量的增加,聚合物乳液的冰點(diǎn)也隨之下降。兩種防凍劑對(duì)乳液冰點(diǎn)的影響各不相同 ,相比較而言,乙二醇對(duì)乳液冰點(diǎn)降低的效果要好于丙二醇。
防水涂料在貯存或運(yùn)輸過(guò)程中有可能處于低溫環(huán)境下 ( 即氣溫低于 5 ℃ 以下 ), 在應(yīng)用過(guò)程中有的要求在低溫下進(jìn)行 ( 如冬季施工 ), 因此 , 采用成膜助劑來(lái)降低防水涂料凍結(jié)溫度還是有一定實(shí)際意義的。
除此之外 , 成膜助劑對(duì)涂料濕膜性能如流平性、抗流掛性及展色性都有一定的影響。
2. 2 增稠劑
水性防水涂料以水作為分散介質(zhì) , 粘度通常都較低 , 在立面墻壁上施工會(huì)發(fā)生流掛現(xiàn)象。為了使涂料具有適當(dāng)?shù)恼扯纫愿纳破涫┕ば阅�、流平性能及貯存穩(wěn)定性 , 常需要加入一定量的增稠劑。在制備色漿時(shí) , 增稠劑的加入使研磨漿稠度增加 , 加強(qiáng)了剪切作用 , 有利于顏填料的分散。防水涂料要起到良好的防水效果 , 通常要求干膜厚度達(dá)到 1. 5 ～ 2. 0mm , 因此 , 只有涂料具有一定的粘度和稠度 , 才能保證每次涂刷的厚度達(dá)到 0. 5mm 左右。
常用的增稠劑有四類 : 纖維素醚、聚丙烯酸酯、締合型增稠劑和無(wú)機(jī)增稠劑。
最常用的纖維素醚類增稠劑為羥乙基纖維素 (HEC) 。根據(jù)粘度的不同 , 有不同的規(guī)格。 HEC 為粉末狀水溶性產(chǎn)品 , 屬非離子型增稠劑 , 它的增稠效果好 , 耐水、耐堿性較好 , 缺點(diǎn)在于較易長(zhǎng)霉、腐敗 , 流平性較差。
聚丙烯酸酯增稠劑為羧基含量較高的丙烯酸酯共聚物乳液 , 其最大的特點(diǎn)是抗霉菌侵襲性好。這類增稠劑在 pH 為 8 ～ 10 的時(shí)候 , 成溶脹狀態(tài) , 使水相粘度增高 ; 但 pH 大于 10 時(shí) , 溶于水 , 失去增稠作用。因此 , 對(duì) pH 值有較大的敏感性 , 如羅門哈斯公司生產(chǎn)的 ASE - 60 。目前國(guó)內(nèi)乳膠漆最常采用的 pH 值調(diào)節(jié)劑為氨水 , 因此 , 采用該類增稠劑時(shí) , 隨著氨水的揮發(fā) ,pH 值會(huì)降低 , 其增稠效果也會(huì)降低
締合型增稠劑具有其他類型增稠劑不同的增稠機(jī)制 , 大多數(shù)的增稠劑都是通過(guò)水合和形成在體系中的弱凝膠結(jié)構(gòu)而帶來(lái)粘度的。但締合型增稠劑象表面活性劑一樣 , 分子中既有親水部分也有親油部分 , 親水部分可水合溶脹使水相增稠 , 親油端基可與乳液粒子、顏料粒子相締合形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
無(wú)機(jī)增稠劑以膨潤(rùn)土為代表。通常水性膨潤(rùn)土吸水膨脹后形成觸變性的凝膠礦物 , 吸水后體積為原體積的好幾倍。它不但起到增稠作用 , 而且還能防沉、防流掛、防浮色發(fā)花 , 其增稠效果要好于同樣用量的堿溶脹丙烯酸類和聚氨酯類增稠劑。除此之外 , 它還具有廣泛的 pH 適應(yīng)性 , 良好的凍融穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性。由于不含水溶性表面活性劑 , 干膜中的微細(xì)粒子有阻止水分遷移、擴(kuò)散作用 , 能增強(qiáng)涂膜的耐水性等特點(diǎn)。
有機(jī)類的增稠劑均有水溶性或水溶脹性 , 在成膜后殘留在涂層中 , 對(duì)涂料的耐水性帶來(lái)了不良影響。因此 , 考慮到防水涂料功能的特殊性 , 在保證涂料增稠效果的前提下應(yīng)盡可能少用有機(jī)增稠劑 , 而多采用耐水效果較好的膨潤(rùn)土系列無(wú)機(jī)增稠劑。
2. 3 潤(rùn)濕劑和分散劑
使用于防水涂料中的顏料 , 無(wú)論是著色顏料還是體質(zhì)顏料 , 都是由數(shù)百個(gè)到數(shù)千個(gè)一次粒子凝聚起來(lái)的二次粒子組成的。潤(rùn)濕分散劑的作用就是使顏填料中的二次粒子離解成一次粒子。因此 , 防水涂料中顏填料的分散穩(wěn)定包括潤(rùn)濕、分散和穩(wěn)定三個(gè)過(guò)程。
潤(rùn)濕劑是結(jié)構(gòu)中帶有親水基、親油基兩個(gè)基團(tuán)的表面活性劑 , 它可降低液體和固體表面之間的界面張力 , 使固體表面易于為液體所濕潤(rùn) , 使膠乳與顏料表面得以充分接觸。分散劑是實(shí)現(xiàn)被潤(rùn)濕的顏料粒子的充分、穩(wěn)定的分散 , 提高固體粒子在液體中的懸浮性能。
常用的分散劑分為無(wú)機(jī)分散劑和有機(jī)分散劑兩大類。無(wú)機(jī)分散劑包括磷酸鹽、硅酸鹽等 , 使用最多的是六偏磷酸鈉 ; 有機(jī)分散劑包括聚丙烯酸鹽類、聚異丁烯順丁烯二酸鹽類等 , 如美國(guó)大祥公司生產(chǎn)的 SN - 5040 。通常有機(jī)、無(wú)機(jī)兩類分散劑復(fù)合的效果較佳。例如 , 以顏 / 填料量為基礎(chǔ) , 使用 0. 1 % 的無(wú)機(jī)分散劑和 0. 3 % 的有機(jī)分散劑 (30 % 溶液 ), 綜合效果一般較佳。
