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重质碳酸钙对丙烯酸酯乳液改性乳化沥青防水涂料性能的影响

添加时间:2017年09月28日   【字体大小: 】 关注:685

  我国的沥青基防水涂料按照施工温度可分为两类:热熔施工型和冷施工型,其中,冷施工型防水涂料又分为溶剂型沥青防水涂料和水乳型沥青防水涂料两种。目前,国内的水乳型沥青防水涂料多由氯丁胶乳、丁苯胶乳、再生胶乳和丙烯酸酯乳液等制备而成,具有无污染、施工方便(可在潮湿基层上施工)等优点。然而,水乳型沥青防水涂料本身也有一些缺点,制约了它的快速发展,例如水乳型沥青防水涂料固含量低,黏度低、易流淌,需多遍施工,涂刷干燥后料软、强度低,原材料价格较高等。本研究在丙烯酸酯乳液改性乳化沥青防水涂料(下称丙烯酸酯沥青涂料)中掺入重质碳酸钙对其进行改性,探讨了重质碳酸钙含量对涂料性能的影响。

  1 实验部分

  1.1 原材料和仪器

  乳化沥青:自制,固含量60%;丙烯酸酯乳液:自制,固含量58%;重质碳酸钙:800 目。

  拉力试验机:CMT6104,美特斯工业系统(中国)有限公司;低温箱:BX-135L,北京欧亚飞制冷设备厂;布氏黏度计:DV2T 型,Brookfield 公司。

  1.2 实验步骤

  将乳化沥青与丙烯酸酯乳液按照规定比例混合,并高速搅拌10 min;加入助剂继续高速搅拌10 min;为了防止结块,分批加入重质碳酸钙,再高速搅拌20min;将制备好的丙烯酸酯沥青涂料过滤,并倒入密封容器保存。

  在模框中涂膜,涂膜厚度为1.5 mm(分3 次涂覆,间隔时间为8 h),将膜框在标准试验条件下养护5 d,然后脱模并将涂膜翻面,在40 ℃鼓风干燥箱中养护2 d 后,进行性能测试。

  2 结果与讨论

  2.1 重质碳酸钙含量对涂料拉伸强度的影响

  图1 是重质碳酸钙含量对丙烯酸酯沥青涂料拉伸强度的影响。由图1 可见,随着重质碳酸钙含量的增加,涂料的拉伸强度呈现先增大后减小的趋势:当重质碳酸钙含量在30%以下时,涂料的拉伸强度随重质碳酸钙含量的增加而缓慢增大;当重质碳酸钙含量在30%以上时,涂料的拉伸强度开始较小;当重质碳酸钙含量超过35%后,涂料的拉伸强度迅速减小。由此可见,拐点在30%~35%之间,这个点即重质碳酸钙在本体系中的临界填料体积浓度(CPVC),当重质碳酸钙的含量未超过这个临界值时,其处于被乳液分散润湿的状态,并填补了乳液颗粒间的细小间隙,使得涂料的拉伸强度增大;当重质碳酸钙的含量超过这个临界值后,乳液成为不连续相,无法完全润湿重质碳酸钙,会使其松散地分布于涂膜中,涂料的各项性能急剧下降,拉伸强度也会骤降。

  

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  2.2 重质碳酸钙含量对涂料断裂伸长率的影响

  图2 是重质碳酸钙含量对丙烯酸酯沥青涂料断裂伸长率的影响。由图2 可见,随着重质碳酸钙含量的增加,涂料的断裂伸长率也呈现先增大后减小的趋势,其原理同2.1。

  

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  重质碳酸钙含量对涂料断裂伸长率的影响

  2.3 重质碳酸钙含量对涂料低温性能的影响

  图3 是重质碳酸钙含量对丙烯酸酯沥青涂料低温柔性的影响。

  

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  重质碳酸钙含量对涂料低温柔性的影响

  由图3 可见,重质碳酸钙含量较低时对涂料低温性能的影响幅度不大,低温柔性呈现缓慢衰减的趋势。因为此时乳液基料连续均匀,低温性能还是乳液基料本身的低温性能,只是重质碳酸钙的加入增加了体系的密实性,造成低温性能非常缓慢地衰减。重质碳酸钙的含量超过30%以后,即超过本体系的CPVC 以后,乳液基料不连续,出现局部位置基料分布不均匀,造成低温性能快速衰减。

  2.4 重质碳酸钙含量对涂料黏度的影响

  图4 是重质碳酸钙含量对丙烯酸酯沥青涂料黏度的影响。由图4 可见,随着重质碳酸钙含量的增加,体系的黏度随之增加,且上升速度先慢后快。这是由于随着重质碳酸钙的加入,涂料中的颗粒间隙越来越小,摩擦越来越大,颗粒运动的阻力也越来越大,造成体系黏度上升。在重质碳酸钙含量较小时,乳液可以润湿其颗粒,摩擦力增加较小,黏度上升较慢;当重质碳酸钙含量较大,超过CPVC 时,乳液基料不再连续,填料颗粒相互摩擦碰撞,造成黏度大幅度增加。

  

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  重质碳酸钙含量对涂料黏度的影响

  2.5 重质碳酸钙zui佳含量下涂料的综合性能

  根据重质碳酸钙含量对涂料拉伸强度、断裂伸长率、低温柔性的影响,得出重质碳酸钙在本体系中的临界填料体积浓度为30%,以此为zui佳添加量制备丙烯酸酯沥青涂料,按照JC/T 408—2005《水乳型沥青防水涂料》标准进行测试,涂料的综合性能符合标准的要求,详见表1。

  

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  重质碳酸钙zui佳含量下涂料的综合性能

  3、 结论

  研究了重质碳酸钙含量对丙烯酸酯沥青涂料拉伸强度、断裂伸长率、低温柔性、黏度的影响。当重质碳酸钙含量不超过CPVC 时,其加入能够提高涂料的拉伸强度与断裂伸长率,但会造成低温性能的微小衰减;当重质碳酸钙含量超过CPVC 时,由于乳液基料不连续,涂料的拉伸强度与断裂伸长率会出现骤降,低温性能也出现较大幅度的下降,涂料黏度也会随重质碳酸钙含量的增加一直呈上升趋势。综上所述,控制重质碳酸钙的含量是提高丙烯酸酯沥青涂料力学性能、施工性能并降低成本的较好手段之一。

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