丙烯酸涂料范文

丙烯酸涂料范文（精选8篇）

丙烯酸涂料 第1篇

二氧化碳是引发全球变暖的核心因素之一。在二氧化碳排放总量中,建筑能耗释放的二氧化碳几乎占到50%,这一比例远高于运输和工业领域。毋庸置疑,我国要实现2020年单位GDP碳排放目标,在建筑节能领域能否取得进展和突破尤为重要。因此,必须大力发展绿色低碳技术,推动低碳建筑。早在2004年,我国就颁布了《节能中长期专项规划》,规定到2010年新建建筑全面执行节能50%设计标准,直辖市及有条件的地区实施节能65%标准。

建筑结构中,对建筑能耗影响最大的是占面积最大的外墙和屋顶。因此,对外墙和屋顶的节能措施也是最有效的建筑节能方式。迄今,针对外墙节能的外墙外保温技术(EIFS)已在国内得到广泛推广和迅速发展。与之相比,屋顶的节能减排受制于技术、产品、市场等诸多因素,其发展明显滞后。从另一角度看,屋顶节能有望成为建筑节能行业的一个新的突破口。国外发展了近30年的成熟、安全、经济有效的屋顶节能涂料技术可供我们借鉴。

白色丙烯酸屋顶涂料技术由原美国罗门哈斯公司(2009被陶氏化学收购)于30多年前推向市场。事实证明这种白色屋顶涂料体系不仅可节约能源,降低城市热岛效应,大大延长屋顶使用寿命,同时还能简化屋顶保温防水系统施工、维修、维护成本,并最终节约综合成本。

美国能源部长华裔诺贝尔物理学奖获得者朱棣文曾在一次会议上指出:“为解决全球变暖问题,各国应该尽可能将建筑物屋顶漆成白色,这样可以大量反射太阳光并节省使用空调耗费的能源”。据预测,如果世界100个最大的城市能使用白色或浅色屋顶和路面,其效果等同于减少440亿t二氧化碳排放,比全球2025年330亿t的年预测排放量还多。

目前,该丙烯酸耐候节能屋顶涂料已经风靡全美,被广泛应用于国外的政府机关、商场、学校、医院、工业厂房和仓库等各类建筑上。

1 丙烯酸屋顶涂料的节能技术

屋顶涂料技术首要的功能就是节能,其原理是通过高性能耐候性的纯丙烯酸乳液将钛白粉、氧化锌等耐紫外线性能优异的颜填料牢固地吸附在屋顶基材上,利用其白色反射太阳光照,并且在长时间内保持良好高效的反射性能。在美国,具有优异性能的丙烯酸屋顶涂料可以获得“能源之星”机构的认证,但必须满足以下要求:(1)初始太阳光反射率大于65%;(2)3年后太阳光反射率大于50%;(3)每个产品都经过3处屋顶平行实验。

传统黑灰色屋顶较容易吸收并储存热量,易受紫外光破坏老化。在各种颜色中,白色的反射效果是最佳的。图1显示了在同一天的不同时刻,白色屋顶涂料对屋顶表面温度的影响。

由图1可以看到,与传统的沥青黑屋顶比较,使用丙烯酸白色屋顶涂料后,室内外温差最大时可达30℃。白色丙烯酸屋顶涂料可减少室温受外界变化干扰,维持室内温度平衡,节约室内控温所需能耗。资料表明,使用这种屋顶涂料技术后,可节约20%~25%的能耗。更直观的来说,使用了反射率为65%的厚涂白色屋顶,可以等效于0.2 m2·K/W的屋顶热阻,相当于6 mm的挤塑板[导热系数0.03 W/(m·K)]。在炎热地区(如广州),一般来说,混凝土屋面上15 mm的挤塑板保温就可以达到国家节能规范的要求。

2 丙烯酸屋顶涂料对屋顶的保护作用

相对于垂直的墙面,屋顶是一个非常苛刻的环境(见图2)。屋顶直接经受风吹雨打、日晒雨淋,其日夜冷热温差远大于墙面,建筑结构的热胀冷缩也会更加剧烈;由于降雨,平屋顶或低坡度的屋顶容易积水,并可能长时间存在。因此,屋顶都有比较高的防水要求,必须做防水处理。

丙烯酸屋顶涂料技术是一种能与现有各种屋面防水体系良好兼容,保护耐候性不佳的各种防水卷材和产品,延长屋顶寿命,综合性能卓越的涂料技术。它是一种直接施工在旧屋顶或是新建筑表面的弹性涂层。此涂层干燥后为白色并且保持此颜色来反射阳光热量,轻质耐候。一般来说,图3所示的屋顶都适用于丙烯酸屋顶涂料体系。

屋顶的材料类型多种多样,低档沥青材料容易老化,单层高分子卷材易于开裂,金属屋顶又容易被腐蚀,国内外近年来比较流行的聚氨酯发泡屋顶防水系统的耐候性能又不佳。这些有着高防水性能的产品如果得不到很好的保护,其使用寿命会大大缩短。一旦其无法再发挥防渗堵漏的功能,屋顶将无法继续得到保护,最终影响屋顶寿命。如修复这些屋顶,则意味着更多次的检验和昂贵的开支。

白色屋顶涂料技术可在各种不同屋顶防水产品上形成一道无缝的高耐候性涂层,即使在-35°C的低温下仍具能良好柔韧性、不开裂。在进行必要维护时,屋顶修补因为丙烯酸体系的使用而被大大简化。可以通过该产品技术如何保护其下的沥青卷材来说明它是如何保护屋顶的。

用光学显微镜检查2块沥青样品纵向切片研究发现,没有丙烯酸涂层的沥青表面砂砾数量普遍减少(见图4),可以看到明显的表面降解,砂砾仅有底部一点还附着在沥青上,纵深处的大小裂纹已延伸到毡子加固的沥青层。简单地说,老化减少了包裹砂砾的沥青数量。对切片更进一步的比较可以看到,不仅是砂砾和沥青本身的分离,沥青与内含的有机毡也发生了分离现象。

有丙烯酸涂料保护的样片(见图5)显示了涂层在砂砾表面形成保护膜,未见上述严重老化。在重新涂布时存在于沥青中的裂纹也很好地被新涂层填充,由此遏制了卷材的进一步老化。另外,如果没有丙烯酸涂层的保护,这些裂纹的存在会使水能渗透沥青而进入有机毡,造成涂层的膨胀和干燥后的收缩。这些附加的压力会在冻融时加剧,最终屋面会被破坏,发生渗漏。

沥青石子屋面和砂砾沥青屋顶的曝晒实验数据清楚地展示了丙烯酸涂层延长保养寿命的特性。同样,对于其它类型的耐紫外线、耐候性能不佳的防水卷材,陶氏化学的屋顶涂料技术能都很好地发挥其作用。研究表明,使用了高性能的屋顶涂料至少可延长屋顶使用寿命5~10年。

3 高性能丙烯酸屋顶涂料的综合优势

(1)降低成本和屋顶荷重

丙烯酸屋顶涂料体系与传统的屋顶不同,没有昂贵的需要胶粘、拼接的橡胶卷材,仅仅是一个牢固、轻质而又具有柔韧性的涂层,具有足够的耐候性,为屋顶提供更经济有效的保护。

一个轻质的屋顶材料还可以减轻屋顶承重,降低建筑成本。在使用高性能的丙烯酸屋顶厚涂体系时,通常会建议进行一些良好的屋顶前期底材处理,然后进行喷涂施工,过程简单。

(2)施工快捷,可以减少工期和成本

通常在传统屋顶施工时搬运、起吊和铺展卷材所化的时间会大大增加施工成本。同时当一个施工需要切割、铺展和固定卷材时,它的人力成本同样昂贵。

与传统施工相比,使用丙烯酸屋顶涂料体系,所需要的工人数量减少,人力成本降低。而且工人仅需在处理好的屋顶底材上刷涂、辊涂或喷涂,然后等待干燥。简单方便的可水洗性使施工变得更加容易。

另外,新屋顶完成的工期与传统屋顶体系相比大大缩减。结合丙烯酸屋顶涂料体系能大大节省屋顶翻新的时间。当遇到要在迫切需要短时间内修补屋顶的问题时,这个系统将是最优的选择。

丙烯酸屋顶涂料体系开创了屋顶防水保温技术的新局面,它属于顶级质量屋顶体系的一部分,不仅节约工期、人力成本和材料成本,而且比传统屋顶更简单,质量优于砂砾油毛毡屋顶,比聚氨酯涂料更耐候。丙烯酸屋顶涂料体系的施工也更快捷方便,可节约施工成本,并在它整个服役期间,可以持续节约能源消耗成本和维护成本。

与此同时,舒适的生活环境、不产生固体废弃物和对环境友好等都将带来显著的社会效益。屋顶面积越大,经济效益和社会效益将更为明显。

4 相关案例

案例1:每当下雨时,由于渗漏,这家位于阿拉巴马的仓库库存能力就会大大降低,此问题需要立即解决。

这个大约有21367.7 m2的仓库屋顶是由波浪状的金属屋顶上铺沥青卷材而成。表面由于紫外线照射强烈已老化,金属底材经过太多的膨胀和收缩导致底材产生极大的伸缩问题,顺着屋顶材料的接缝处产生大量孔洞,发生了严重的渗漏问题。

针对这一问题最终选择的解决方案是:在对屋顶进行了必要的清洗和处理后,承包商喷涂了1层发泡聚氨酯涂层,它提供了轻质、耐久且耐水的基材。在此之上施工了2道具有热反射性能的结合陶氏化学弹性聚合物技术的白色屋顶厚涂,为底材提供了良好的抗紫外线保护。

案例2:在佛罗里达,被一次又一次修补的沥青卷材屋顶已经有大量的裂缝和龟裂。

此建筑的管理者最终采用了这种新的屋顶体系,即在原来基材基础上直接涂刷高性能丙烯酸屋顶涂料,而不是在原来的沥青卷材上再增加1层卷材,或者彻底清除原来的卷材而重新施工(见图7)。

现在此屋顶约2787 m2已被丙烯酸屋顶涂料所保护,此体系不仅可以保护基材,同时可以用来抵抗积水渗透。这样不仅节省了屋顶翻新的成本,也降低室内空调用电成本。在没有空调的房间里,室内平均温度也有明显降低。

屋顶翻新为4个步骤:(1)清洁和检查表面破损;(2)填平易积水的地方;(3)遮盖现有沙砾沥青卷材的接缝并用聚脂衬垫加固;(4)辊涂施工2道550μm湿膜厚度的丙烯酸涂层,起保护作用。实际上仅花费1个新屋顶50%的成本就可延长屋顶近10年的寿命。

5 丙烯酸屋顶涂料国内外标准介绍

针对丙烯酸屋顶涂料的特殊应用,ASTM制定了一系列相关标准。其中ASTM D6083《丙烯酸屋顶涂料》详细规定了该涂料的各项技术性能要求(见表1)。

注:(1)Perms的解释请参考ASTM D 6083标准。

ASTM D6083标准是在综合了将近30年的丙烯酸屋顶涂料工程应用经验的基础上制定的。不同的是,由于中国应用该技术的时间较短,目前没有专门、非常切合丙烯酸屋顶涂料特性的专业标准。

中国涂料行业发展迅速,也制定了相关标准。现将JC/T1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》,对水性建筑外表面用热反射隔热涂料的主要性能要求列于表2。

注:(1)系附加要求,由供需双方协商。

对照国内外不同的标准不难发现,屋顶涂料在中国强调要测试其耐沾污性,这也是根据中国国情制定的。

6 结语

丙烯酸外墙涂料施工工艺 第2篇

一、施工工艺流程：

二、施工过程（1）基层检查

在每一层墙面上巡察一圈，细心检查，对墙面不平整、空鼓、阴阳角不直、裂缝、分格缝、湿度过大等问题，书面通知甲方，需土建方协调解决的问题尽快解决。

施工保护

将无须施工涂刷部位封闭、隔离以免污染。（2）基面处理工艺

裂缝（土建质量问题，协助处理）

a 沿裂缝剔凿或切割深2-3mm的V型槽

b 清理灰尘，涂刷封闭底漆（提高腻子的附着力）。

c 用腻子添补裂缝处，无开裂，平整度要好。

预埋件处理

a 将预埋件表面除锈打磨。

b 刷涂防锈底漆。

蜂窝、麻面、孔洞（土建质量问题，协助处理）

a 901胶水加水泥按比例1∶3，对蜂窝、麻面进行修补。

b 干燥后打磨平整、光滑。

残浆

清理墙面残浆及所附垃圾，墙面用铲刀通铲一遍，特别是窗框的边角部位要清理干净，直至墙面无附着

模板接头

用角磨机打磨平顺，平滑过渡。

框架与砖墙接头

沿接头缝切割深2-3mm的V型槽,用腻子批填,以防开裂。（3）批刮腻子：找平外墙腻子三遍

满批第一遍腻子时厚度需控制在1-2mm以下； 

对基面阴阳角线进行找平处理。

待腻子干透后用砂布清除腻子表面的刮板痕迹，毛刺等，再批刮第二遍腻子。

检查基面腻子层，对损坏部分进行修补，用平直靠尺测量平整度，要求达到国家验收标准。

砂磨： 

注意打磨接头及边缘，使其平顺过度； 

墙面边角、接头处不易打磨的地方重点砂磨； 

清理墙面浮粉和灰尘，以利下道工序的进行；（4）涂刷底漆:满喷油性封闭底漆一遍。

a 上底漆前需确认： 

墙面湿度不大于8%； 

表面灰尘已清干净； 

防止交叉污染；

b 涂刷底漆： 

涂刷前做好保护，防止对成品及半成品的污染； 

涂刷时，按照先角、边，再大面的施工方法进行； 

滚涂中，防止出现明显的接头； 

及时清理粘在墙上的异物。

c 设立专职人员检查，底漆不得漏漆和流坠，不允许有明显接头和滚涂不匀。

d 干燥时间24小时后方可进行下步施工。

e 腻子修补 

底漆干燥后，会看到墙壁体的一些砂眼、缺现和细小裂缝，用腻子进行修补； 

待修补处的腻子干燥后，进行砂磨、复补底漆；（5）涂刷面漆:满喷面漆二遍。

用专业稀释剂按产品说明书要求比例搅兑，并视现场气候静止15分钟时间，让漆料反应完全。施工时气温应在5℃以上，低于5℃以下严禁涂刷面漆；

用搅拌枪搅拌均匀； 

面漆必须在干燥的底漆或中涂上滚涂； 

先刷边角及不易喷涂的部位，再由上往下进行面漆施工，易脏、易污染部位的施工应较后进行，如窗台、踢脚线等； 

第二遍面漆必须在第一遍面漆完全干燥后施工； 

两种颜色面漆的施工，防止相互污染，颜色较浅的涂料先刷，深色涂料后刷，以便能覆盖涂刷过分色线以内的浅色涂料。

涂膜表面必须达到均匀、无漏底、无针孔、无流挂、无皱纹等不良现象。（6）施工清埋

① 机具清洗 

每次施工完毕，滚筒毛刷需清洗干净、甩干，并挂于指定的位置； 

其它工具和设备，如电线、灯、梯架等施工完毕，要及时收回，不得随意放置； 

机械设备及时清理干净，及时检修；

② 施工清理

施工结束后，保持施工现场的清洁卫生,被污染的非施工部位及设备要及设备要清理干净，不得破坏。

丙烯酸涂料 第3篇

关键词：丙烯酸类高聚物,改性水泥基防水涂料,渗透结晶,工程应用

0 引言

建筑防水工程的应用极为广泛,因其直接影响到各类工程质量而突显重要。发达国家于20世纪六七十年代开始研究新型建筑防水材料,如日本用了近15年时间成功研发并推广使用的聚合物水泥防水涂料多达62种[1];水泥基渗透结晶型防水材料最早在德国诞生,美国则借助快速发展的化工技术研发出一系列以橡胶和塑料为基料的新型防水材料。

我国于20世纪90年代初才涉足环保型防水建材的研制领域。目前,以聚氯乙烯、弹性体改性沥青、三元丁橡胶、自粘聚合物改性沥青聚酯肽、聚氨酯、丙凝等为原料的各种合成高分子防水卷材及涂料已在全国逐步推广应用[2,3]。双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料是近年来推广应用的新一代环保型防水涂料,也是水泥基防水涂料的未来发展方向之一。

1 材料性能

1.1 防水机理

双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料(渗透结晶型)是一种柔性的水硬性防水涂料,主要由硅酸盐水泥、精细硅砂、助剂粉料(含特殊活性化学物质,包括有加快结晶形成的催化剂和减小表面张力、增加渗透能力的表面活性剂等)和液态高聚物添加剂等组成。其中液态高聚物添加剂是一种由羧基苯乙烯酸丁基橡胶组成的具有极强渗透性的纳米级溶液。当上述粉料与添加剂按一定配比混合后,其活性成分即以具有强渗透性的溶剂为载体渗透到基材的毛细孔和微裂纹中,并发生化学反应,与底材融为一体后形成一层结晶致密的弹性防水膜,可大大提高基材的密实性,有效阻遏水的通过。防水膜对混凝土或灰浆均有良好的粘附性,固化后不会产生收缩且富有柔韧性,可适应建筑结构轻微的震动以及小于2mm的位移。

该防水涂料可应用于室内外混凝土、砖石建筑结构体的防水抗渗,并能满足可能出现轻微震动及微裂缝的建筑结构体的防水需求,如屋顶、地面、后浇带、干缩缝、厨房、卫生间、阳台、地下室内外墙、蓄水池、管道口周边等部位。

1.2 性能及应用特性

材料种类不尽相同,其性能特点也因材而异。只有全面了解材料的特性指标,才能合理选材。防水材料的优劣判断标准包括:弹性伸长率、透水性、抗压和抗裂强度、抗老化性等。还包括其与基材的粘结性及其与表面饰材的粘结性。以下选取某品牌的该类防水涂料(渗透结晶型)和同品牌聚合物水泥防水涂料(乳液型)制成试样进行试验,结果见表1。

通过对表1中的试验数据比较可以看出:

(1)在粉、液料比几乎相同的情况下,渗透结晶型改性水泥基防水涂料的28 d抗压、抗折强度均比聚合物水泥防水涂料的高,其中抗压强度高48.1%。对于有防水要求且又承受一定荷载的结构构件或部位,如埋地蓄水池、地下室外墙等,适宜选用有较好力学性能的渗透结晶型改性水泥基防水涂料。

(2)以上2种材料均有较好的潮湿基面粘结强度(标准要求大于1.0 MPa),说明二者均适合用在潮湿环境下的基材防水。因前者的初凝、终凝时间较长,对于时间紧迫的抢修工程来说,防水层的施工宜选用后者。

(3)理论上,抗渗压力越大,材料的抗渗性能越好。尤其是二次抗渗性,充分体现防水材料堵塞基材孔隙的能力,间接反映其防水功效。但由于材料的特性是渗透结晶,它的抗渗效果是在有水分的前提下而逐渐提高的,且随时间增长效果愈明显。在形成防水膜初期,它的抗渗性并不高,而目前一些渗透结晶型涂料的二次抗渗压力可高达1.0 MPa以上。故仅存在3种可能性:即涂料渗透性能异常好;试验时加大了涂层厚度;属非渗透结晶型的改性水泥基防水涂料。

总之,双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料由于其渗透结晶的作用,即使表层防水膜被刺破,防水能力并不减弱很多。可用于迎水面或背水面防水,在高水压的情况下,其防水功效不变。具有良好的湿基面粘结性能,特别适合地下防水工程的应用。其良好的柔韧性,能抵御建筑物的轻微震动和各种原因所产生的微裂缝。

2 施工工艺与工程应用

结合深圳粤港游艇会会所地下室防水、上海世博会中国馆地面防水等工程的现场施工情况,对双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料的施工工艺与技术要点做一阐述。

其工艺流程依次为:基层清理→物料拌合→涂刷或喷涂→养护→检查验收→成品保护。

2.1 基层清理

(1)混凝土基面应结实平整,无油污、无混凝土脱模剂及其它杂物,并清理表面浮尘。基面必须用清水充分湿润,但不能有积水。

(2)对新浇注的混凝土基面,应有14～28 d的养护时间,防止混凝土前期收缩对涂层造成影响。对含油污的基面应用10%NaOH溶液进行搓洗,并用清水清洗干净,这样有利于涂料均匀涂敷,并与基面形成较好的粘结。

(3)基面与墙体、管道口等结构部位的连接转角处应做成45°圆弧形(见图1),以确保这些部位的涂布质量。圆弧大小可按阴角直径大于50 mm、阳角直径大于10 mm为参考确定。

(4)若基面有较大裂缝和孔洞等缺陷,必须用砂浆修补。凸出的螺丝、螺栓建议先用环氧树脂进行封闭。

2.2 物料拌合

称量须准确,误差不得超过5%。按配比将液态高聚物添加剂倒入料桶,然后边搅拌边缓慢加入粉料,直至生成无沉淀、无粉团的膏状胶浆。如果采用机械搅拌,搅拌棒的转速为400～500 r/min时可取得最佳拌和效果。不应掺水搅拌,也不要随意改变物料的比例。调配好的浆料一般宜在1 h内用完,若出现凝固的膏体则不可再用。

防水材料应充分拌和3～5 min,形成均匀胶浆。浆液拌匀后需放置10 min,再拌和一次才能使用。涂刷过程中应保持间断性的拌和,以防止沉淀。

2.3 涂刷或喷涂

用滚刷或喷枪分2次将胶浆均匀涂覆在处理好的基面上,每次涂喷的方向应相互垂直。从该涂料的应用情况看,主要存在两大问题,一是涂层厚度的控制,二是掌握单位用量与抗渗性的关系。涂料中活性成分的含量恒定,若想获得更多的生成物堵塞基材毛细孔,必须有一定的厚度或单位面积用量。建议涂料的单位面积用量不小于1.8 kg/m2,当然,用量越多,抗渗性越好。需视工程状况而定,使用过量则非经济合理的方案。

涂刷(或喷涂)分2次进行,用滚刷将胶浆均匀涂在处理好的基面上,涂层厚度为0.8～1.0 mm。待第1层完全干透后(刚好不粘手,约2～4 h)再涂刷第2遍,厚度为0.8～1.0 mm,两遍的涂刷方向应交错进行。每次涂刷的接槎宽度不应小于100 mm。涂层的总厚度应不小于1.0 mm,以1.5～2.0 mm最为合适。

值得注意的是,该防水涂料具有良好的潮湿基面粘结强度和二次抗渗性能,同时具有背水面防水的作用,故喷涂时可采用外防外涂或外防内涂2种方式。

2.4 养护

浆料涂刷后24 h内需进行养护。首先需防止在涂层上面行走,建议用细雾喷水或湿布覆盖涂层2～3 d。然后进行全面细致的检查,对发现的砂眼、气孔、刮痕、刺破及损坏处应立即进行修补。养护7 d后可进行24 h闭水试验,水池的防水工程应空置2周后才能充水使用。

2.5 成品保护

当涂料防水层是施工过程的中间工序时,其后续工序(如回填、钢筋绑扎等)均有可能损伤已做好的防水层,故在铺设刚性保护层之前不应在防水层上进行施工操作或堆放物品。待涂料完全固化后(2～3周),其上再做厚度为20 mm、1∶2.5的水泥砂浆保护层,以发挥更好的保护作用。若防水施工为最后一道工序,该防水涂料亦可不设刚性保护层。

2.6 施工环境

防水工程施工应选择在良好环境条件下进行。一般情况下,防水涂料不得在雨天、雾天、5级及以上大风时施工。环境气温在5～35℃最为合适,温度过高或过低都会使活性分子还未渗入基面毛细孔便已固化成膜,失去渗透结晶的功效,整体防水效果将大打折扣,一旦涂膜破损,将无法防水。

3 工程实例

3.1 上海静安500 kV输变电站地下室防水工程

工程概况:上海静安500 kV变电站目前是号称“全国第一、亚洲第二”的变电枢纽工程,其输变电的最远距离直达上海浦东,重点是对上海市区内环线内进行供电,为2010年上海世博会提供了有力的能源支持。本工程的防水部分使用了双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料(德高K11 Matryx,渗透结晶型),用于防水浆料以及堵漏修补材料,效果良好。

3.2 广东省质量技术监督局办公大楼地下室

工程概况:该项目3层地下室使用双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料[德高渗透结晶型防水涂料和柔韧性K11(II型)],使用面积达2万m2。

通过对若干施工单位与产品生产商的调查得知,近年来使用该类防水涂料的防水工程项目有:上海世博会中国馆,上海大剧院,珠海仁恒·星园(楼盘的地下室、屋面和卫生间),湛江城市假日花园(楼盘的厨房、卫生间),苏州中茵皇冠国际社区,深圳粤港游艇会会所(地下室),桂林长岛16区(厨房、卫生间),广州中国大酒店(应用于翻新工程),广州花园酒店(应用于露天游泳池),广州大学城广东科学中心(地下室),北京顺义彩虹桥(应用于桥面防水),沈阳华晨金杯地下室防水,合肥金色地带楼盘等。

在上述防水工程施工完成之后,经现场抽样检测均能满足技术指标和使用要求。

4 结语

(1)双组份丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料(渗透结晶型)是一种柔性的环保型水硬性防水涂料,具有无机材料良好的耐水性、耐久性、耐老化性和耐腐蚀性,适应于各类气候环境使用。兼具有机材料较高的柔韧性,断裂延伸率高,可适应基层材料一定程度的变形能力。

(2)该防水涂料所具有的渗透结晶作用大大加强了防水功能,能适合迎水面和背水面防水;即使在高水压的情况下,其防水功效不变。

(3)该防水涂料具有良好的湿基面粘结强度和抗压强度,可应用于室内外混凝土、砖石建筑结构体的防水抗渗,特别适合地下防水工程的应用。其良好的柔韧性,能抵御建筑物的轻微震动和各种原因产生的微裂缝。

(4)该类涂料具有工艺流程科学、施工方法简便、施工周期短等优点。无毒无味,是一种新型的环保防水材料。

参考文献

[1]王治,邓超.聚合物水泥防水涂料发展概述[J].新型建筑材料,2009(10):79-81.

[2]周新华.水性双组分丙烯酸聚氨酯的制备与性能研究[D].广州:华南理工大学,2005.

丙烯酸涂料 第4篇

随着电子技术的发展,电磁污染日益严重,电磁吸波材料的研究越来越引起人们的重视。磁性金属纳米材料作为一种新型电磁波吸收材料,由于其小尺寸效应、高的Snoek极限、高微波磁导率[1,2,3]等独特的物理性能,在吸波材料领域具有广阔的应用前景。金属纳米颗粒具有易氧化、稳定性差的特点,对于实际应用造成了一定困难。而“壳/核”型金属纳米颗粒不但可以很好地保护内核粒子,提高其稳定性,而且不同性能的壳层还会带来更多的功能特性。通过“壳/核”型纳米复合材料电磁特性的研究发现,壳层的加入会极大地改善磁性金属纳米颗粒的电磁特性,提高其对电磁波的损耗。采用电弧等离子体法制备了多种“壳/核”型磁性金属纳米颗粒,测定了微波频段的电磁参数,利用传输线理论对其吸波性能进行了预测[4,5,6]。在所研究的体系中,由于碳包覆铁纳米颗粒的壳层介电极化以及核与壳间的相互作用,会产生较大的介电损耗,同时磁性金属核在高频下会出现自然共振,具有明显的磁损耗,这种碳包覆的磁性纳米颗粒由于同时兼具较好的介电和磁损耗,因而具有良好的电磁波吸收性能[5,6]。

然而,目前国内外通过实验对纳米材料微波吸收特性进行的研究较少,相关的研究还仅仅局限于利用传输线理论进行计算机模拟。为了进一步揭示磁性纳米颗粒的“实验测得”吸波性能和前期的理论预测,本实验研究了碳包覆铁纳米颗粒-水性丙烯酸涂料复合材料在2～18GHz的微波吸收特性。然而碳包覆铁纳米颗粒的石墨外壳具有亲油疏水的特点,在水性涂料中难分散,限制了其微波吸收性能。在复合材料的制备过程中,本实验通过表面活性剂(SDBS)活化处理铁纳米颗粒的石墨外壳,使其在水性丙烯酸涂料中均匀分散,消除了颗粒间的磁化耦合和沉降现象。当碳包覆铁纳米颗粒的填充量仅为25%(质量分数)时,其微波反射损耗低于-10dB的频带宽已达到3.8GHz。本文用实验结果首次证实了铁磁性纳米颗粒作为微波吸收剂的潜在优势,确定了其实际应用的价值和深入研究的意义。

1 实验

1.1 原料及分析方法

以碳包覆铁纳米颗粒为填料、水性丙烯酸树脂涂料为基体制备纳米复合吸波涂料,并涂刷成不同厚度的测试平板试片。其中碳包覆铁纳米颗粒采用直流等离子体法制备[7],其微观形貌如图1所示。从图1(a)可以看出,粒子的尺寸分布在20～40nm之间,图1(b)显示碳包覆铁是以铁粒子为核,表面包覆石墨碳壳,厚度约为5nm。前期工作已对其微结构[8]、电磁性能[5]进行了研究。填充基体为水性丙烯酸树脂涂料(大连凯利达涂料有限公司),十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面改性剂(沈阳市联邦试剂厂,分析纯)。

1.2 实验过程

1.2.1 涂层的制备

碳包覆铁纳米颗粒的水性化 在3个小试瓶中分别加入15mL去离子水、0.1g的碳包覆铁纳米颗粒和一定质量的SDBS进行改性。选取SDBS分别为纳米颗粒的0%、6%和12%(质量分数,下同),机械搅拌并超声分散30min后静置数天。通过对沉淀物状况的观察,确定SDBS的最佳加入量。

涂层的制备 称取一定量的碳包覆铁纳米颗粒,放入100mL的小烧杯中,加入的SDBS量为纳米颗粒质量的12%(上述步骤得到的最佳比例),加入去离子水,机械搅拌同时超声震荡1h后再加入一定量水性丙烯酸树脂涂料,机械搅拌加超声震荡30min,静置20min后刷涂(涂层厚度控制在150～200μm)。通过对比不同填料含量的涂层发现,纳米颗粒占涂料的比例为25%时,涂层质量较好。纳米颗粒含量过多会造成涂层的裂纹,影响测试结果。因此选取填料含量为涂料总质量25%的涂层为研究对象,制备不同厚度的涂层,涂层的刷涂厚度分别为1mm、3mm和5mm,测量其吸波性能。

1.2.2 涂层表征及电磁性能

采用对角线电阻率测量法,按GJB2604296技术要求进行表面电阻率测量,选用10cm×10cm PVC 板,控制厚度在150～200μm。采用JSM-5600LV型扫描电镜(SEM)观察涂层形貌。利用Agilent 8720B矢量网络分析仪(集成信号源,动态范围为95dB)在微波暗室内采用弓形反射法进行涂层吸波性能测试,测试频率范围为2～18GHz。

2 结果与讨论

2.1 SDBS对碳包覆铁纳米颗粒的改性

将加入不同含量阴离子表面活性剂SDBS改性后的碳包覆铁纳米颗粒分散在去离子水中并置于不同的透明玻璃瓶子中观察其分散情况。图2显示了SDBS对纳米颗粒的改性效果。玻璃试瓶按从左到右的次序分别对应SDBS用量为纳米颗粒质量的0%、6%和12%。由于纳米颗粒表面为疏水性碳壳,不加SDBS时纳米颗粒全部漂浮在水的表面;当SDBS含量为6%时,仍有部分纳米颗粒漂浮在水面;而当SDBS含量达12%时,纳米颗粒完全分散在水中,表明SDBS对碳包覆铁纳米颗粒的改性效果非常明显。SDBS对纳米颗粒表面改性机理如图3所示。在机械搅拌、超声振荡的条件下,十二烷基苯磺酸钠的烷基链在纳米颗粒表面碳壳上吸附,使得亲水的基团朝外,纳米颗粒表现出亲水性。当SDBS含量为6%时,团聚的纳米粉逐渐被分散,部分融入水中,另外没有完全被SDBS吸附的纳米粉则依然漂浮于水面;当SDBS含量达到12%时,纳米颗粒完全被SDBS吸附包覆,达到临界胶束浓度。静置7天后,第3个小瓶中纳米颗粒仍能在水中均匀分散,这是由于SDBS的苯环和长的烷基链的空间位阻作用[9],使得碳包覆铁纳米颗粒能稳定地悬浮。纳米颗粒表面由亲油性完全变为亲水性,因而能够与水性丙烯酸树脂涂料很好地相容,形成纳米复合的新型涂料。

2.2 填料用量对涂层表面电阻率的影响

为了解添加碳包覆铁纳米颗粒后涂料的导电性,对不同添加剂用量的涂层表面电阻进行了测定。

图4 显示了不同含量的填料对涂层表面电阻率的影响,其中纳米颗粒的添加量分别占涂料质量的10%、20%、30%、40%、50%。由图4可以看出,表面电阻率随着填料含量的增加呈指数降低,表明导电性的增强。当纳米颗粒的含量为10%时,表面电阻率高达6.31×106Ω/cm2,主要是由于纳米颗粒之间的间距较大难以形成导电通道。随着填料含量的增加,填料粒子之间的间距变小,链状通道逐渐形成,使得表面电阻率降低;当纳米颗粒含量占涂料质量的20%时,涂层表面电阻率为5.0×105Ω/cm2;当填料含量占30%时,表面电阻率为1.41×104Ω/cm2;当填料含量超过40%、50% 后,表面电阻率分别降至2.75×103Ω/cm2、4.89×102Ω/cm2,而且涂料体系的粘度太大,不容易刷涂,同时纳米粉添加量过大,表面吸附大量气体,固化后涂层的表面不均匀,有裂纹,不同区域表面电阻值出现较大偏差。当添加20%～30%含量的填料后,涂层表面电阻率比较大,但是涂层上不同区域表面电阻值接近,说明涂层中填料分散良好,因此选择纳米填料的最佳含量范围为20%～30%。

2.3 涂层形貌分析

图5(a)显示了碳包覆铁纳米颗粒含量占涂料质量30%时的宏观照片,图5(b)为此涂层的扫描电镜照片。从图5中可以看出,当纳米颗粒的含量为30%时,填料在水性丙烯酸树脂中的分散性较好,体系的粘度适中,易于刷涂,得到的涂层表观比较平整、均匀。从图5(b)中未发现粉体团聚的现象,说明纳米粉体均匀地分散在涂料中。结合表面电阻的测试发现,由于粉体分散均匀,不同区域的表面电阻值接近,因此笔者认为通过该工艺制备的纳米添加涂层具有结构性能均匀的特点。

2.4 不同厚度涂层的吸波性能分析

图6给出了碳包覆铁纳米颗粒添加的水性丙烯酸树脂涂层及纯涂料涂层在2～18GHz频段内的吸收性能与频率的关系曲线,涂层厚度为1～5mm。

从图6中可以看出,当涂层较薄(～1mm)时吸波效果较差,随着涂层厚度的增加,电磁波的损耗也逐渐增大,反射损耗的峰值出现在8.6GHz处,为-17.2dB,吸收带宽为3.2GHz (7～10.2GHz),对应的涂层厚度为5mm。水性丙烯酸树脂是非常好的透波材料,从图6中可以看出,当纯涂料涂层厚度达5mm时几乎不吸波,因此该涂料对电磁波的损耗主要源于纳米粉体。根据本课题组前期工作对Fe(C)纳米颗粒电磁特性的分析,由于其兼具良好的介电和磁损耗特性,所以在2～18GHz频段内具有优异的吸波性能。对于添加了这种具有良好电磁波损耗特性纳米颗粒吸收剂的涂层,由于表面反射率很低,当电磁波入射到涂层中时,不仅在涂层内的碳包覆铁纳米颗粒界面处发生反射或散射作用,同时其能量也被纳米颗粒大量损耗,从而表现出良好的吸波性能。此外,从图6中还可以看出,在3～18GHz频段内涂层的吸收峰随着厚度的增加逐渐向低频移动。此前用传输线理论对同一体系吸波性能的模拟结果[5]显示,当涂层厚度为3.1mm时,反射损耗低于-10dB的频段为3.2GHz(8.0～11.2GHz),在9.6GHz处最小反射损耗值为-43dB;当厚度为5mm时,反射损耗低于-10dB的频段为2.1GHz(4.8～6.9GHz),在5.8GHz处最小反射损耗值为-24dB,同时随着厚度的增加反射损耗的吸收峰也是向低频移动的。将实际测量值与前期工作的模拟结果相对比,由于实际制备涂层的一些局限及粉体状况均与理论条件存在差异,因此测量结果与模拟结果的最大吸收值存在一些差距,但吸波频带的频宽与理论预测值近似,以上结果证实了铁磁性纳米颗粒作为微波吸收剂的潜在优势,为今后的实际应用提供了试验依据。

3 结论

(1)以“壳/核”型碳包覆铁纳米颗粒为微波损耗介质、水性丙烯酸树脂涂料为基体,制备了纳米吸波涂料。用SDBS对纳米颗粒进行表面改性,当SDBS含量为纳米颗粒质量的12%时,达到临界胶束浓度,碳包覆铁纳米颗粒表面由疏水性完全变为亲水性,与水性丙烯酸树脂涂料能够很好地相容。

(2)通过涂料体系的表面电阻率、涂料可刷涂性及涂层外观确定碳包覆铁纳米颗粒占水性丙烯酸树脂涂料的最佳含量为20%～30%。选择纳米颗粒含量为25%,制备不同厚度的涂层。结果显示,当涂层厚度为3mm时,反射损耗低于-10dB的频带宽为3.8GHz(11.2～15GHz),峰值为-14.3dB;当涂层厚度为5mm时,吸收峰向低频移动,反射损耗低于-10dB的频带宽为3.2GHz(7～10.2GHz),且峰值出现在-17.2dB,实验结果很好地证明了传输线理论的模拟结果。

参考文献

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[2]Bregar V B.Advantages of ferromagnetic nanoparticle com-posites in microwave absorbers[J].IEEE Trans Magn,2004,40:1679

[3]Snoek J L.New developments in ferromagnetic materials[M].Amsterdam:Elsevier,1947:25

[4]Lu B,Dong X L,Huang H,et al.Microwave absorption properties of the core/shell-type iron and nickel nanoparti-cles[J].J Magn Magn Mater,2008,320:1106

[5]Zhang X F,Dong X L,Huang H,et al.Microstructure and microwave absorption properties of carbon-coated iron nano-capsules[J].J Phys D:Appl Phys,2007,40:5383

[6]Zhang X F,Dong X L,Huang H,et al.Microwave absorp-tion properties of the carbon-coated nickel nanocapsules[J].Appl Phys Lett,2006,89:053115

[7]董星龙,孙维民.一种自动控制直流电弧金属纳米粉生产设备及方法:中国,1559729[P].2005-01-05

[8]Dong X L,Zhang Z D,Xiao Q F,et al.Characterization of ultrafineγ-Fe(C),α-Fe(C)and Fe3C particles synthesized by arc-discharge in methane[J].J Mater Sci,1998,33:1915

丙烯酸酯防水乳液及其涂料的研制 第5篇

本实验以苯丙乳液为聚合物基体,掺入一些助剂进行改性,制成液料;以水泥及其他惰性填料组成粉料;通过调整液料及粉料的配方工艺,制备出具有高性能的聚合物水泥防水涂料。本文主要介绍了山东未来化工技术有限公司的防水涂料用苯丙乳液TSL-1802的合成,以及液粉比、消泡剂用量等对利用该乳液制备的防水涂料的性能的影响。

1 实验部分

1.1 原料

丙烯酸丁酯,丙烯酸异辛酯,苯乙烯,复合乳化剂,助剂A、B,过硫酸钠,水泥(425#普通硅酸盐水泥),重钙,石英砂,分散剂,消泡剂,防腐剂,增塑剂。

1.2 实验仪器及设备

电子万能试验机WDE-2型,电热恒温干燥箱202-0型,SFJ-400型分散机,NDJ-1旋转粘度计。

1.3 TSL-1802防水乳液的制备

(1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加料装置的搪瓷反应釜(容积为500L)中依次加入复合乳化剂、水,加热搅拌。

(2)预乳化釜中加入全部丙烯酸酯单体及苯乙烯单体、部分乳化剂以及部分去离子水,搅拌40min,预乳化液。

(3)当反应釜温度达到82℃时,加入部分引发剂过硫酸钠溶液,5min后加入部分预乳化液。稍后开始滴加剩余的预乳化液,同时滴加剩余的引发剂溶液。控制滴加速度,在3h内滴完。滴完保温1h。自然降温至50℃,加入助剂A,B,用氨水调节pH7～8,过滤,出料。用该制备方法在500L搪瓷反应釜中试生产了3t TSL-1802防水乳液,产品性能稳定。

1.4 防水涂料的制备

按表1所列配方制备JS防水涂料,防水涂料制备采用一般乳胶漆的生产设备和工艺,即将水、分散剂、消泡剂、增塑剂等按配方称量,投入分散釜中进行分散,得到液料。将液料与粉料按一定比例混合,并辅以相应的助剂,即制得防水涂料[2]。

1.5 防水涂料的检测

实验检测方法依据GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》,将在标准条件下放置后的样品按指定的比例分别称取适量液体和固体组分,混合后机械搅拌5min,倒入GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中8.1规定的模具中涂覆,注意勿混入气泡。试样制备时分2次或3次涂覆,后道涂覆应在前道涂层实干后进行,在72h之内使试样厚度达到(1.5±0.2)mm.试样脱模后在标准条件下放置于干燥器中,和标准条件下至少放置2h。用切片机将试样冲切成GB/T 528-1998中规定的I型哑铃形试样。按GB/T 16777-2008中8.2.2的规定进行试验,拉伸速度为200mm·min-1。每组试件5个,1个备用。

2 结果与讨论

2.1 TSL-1802乳液的物化指标

乳液的物化指标如表2所示。

2.2 液粉比对防水涂料性能的影响

液粉比(L/P Ratio)是指材料中聚合物乳液的质量与所用粉料的质量之比。它不仅影响到涂膜的性能,而且还影响到材料的经济性[3]。聚合物乳液是JS防水涂料的主要成膜物质,是影响涂料性能好坏的重要因素,起着十分重要的作用,关系到涂膜的耐水性、硬度、柔韧性等,也关系到对基材的粘结强度等性能。组分中的苯丙乳液作为胶粘剂使用,可将水泥水化物的颗粒连接起来,延长了水泥的硬化时间,提高了防水材料的强度、粘结性、耐水性、耐久性和柔韧性,并改善了水泥的脆性,克服了传统水泥粘接层和抹面层胀缩开裂等弊病,保证了整个防水体系能承受因温度变化和风压导致的结构变形缩产生的应力,避免了恶劣天气造成的结构破坏[4]。

由图1可知,随着液粉比的增加,涂膜的拉伸强度下降,而断裂伸长率不断提高。这是因为随着液粉比的增加,涂膜中聚合物比例提高,因而柔韧性增加,表现为拉伸强度降低、断裂伸长率提高。当液粉比为1.2时,涂膜的拉伸强度为1.86MPa,断裂伸长率为290%。由此可见,此液粉比时涂膜的综合性能较好。

2.3 消泡剂用量对防水涂料性能的影响

建筑材料特别是水性材料,在生产过程中极易产生气泡,材料的泡沫不仅会给生产和施工带来麻烦,而且还会使材料的质量,特别是拉伸性能受到影响。因此,必须使用消泡剂来抑制泡沫的产生和消除泡沫,以提高材料的性能。消泡剂可使涂料在生产和施工时产生的大量气泡迅速消失,从而使涂膜致密,不会有针眼等影响涂膜外观和性能的缺陷。消泡剂的用量要适当,用量太小不足以消除气泡,用量太大,则涂膜可能出现油缩、鱼眼等现象。如图2所示,消泡剂用量为0.5%时,防水涂料的性能较好。

3 结论

(1)采用预乳化种子乳液聚合工艺,合成了防水涂料用苯丙乳液TSL-1802。

(2)以该乳液制备防水涂料,随着体系液粉比的增加,涂膜的拉伸强度逐步降低,而断裂伸长率则不断提高。当液粉比为1.2时,所制备的防水涂料的综合性能较好。

(3)消泡剂的加入有利于改善涂料的拉伸性能,但过量的消泡剂则对涂料的性能带来不利的影响。本实验中消泡剂的最佳用量为液料总质量的0.5%。

摘要：介绍了聚合物水泥防水涂料用丙烯酸酯乳液TSL-1802的制备方法及主要性能,并讨论了液粉比、消泡剂用量等对利用该乳液所制备的防水涂料的性能的影响。

关键词：防水涂料,丙烯酸酯,乳液

参考文献

[1]沈春林.聚合物水泥防水涂料[M].北京:化学工业出版社,2003.15-16.

[2]张智强,丁虹,董松.聚合物水泥复合防水涂料的拉伸性能研究[J].化学建材,2004,20(5):43-45.

[3]董孔祥,卢迪芬.聚合物水泥基防水涂料性能的影响因素[J].新型建筑材料,2006,(5):19-21.

丙烯酸涂料 第6篇

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的主链为C—C链,具有很强的光、热和化学稳定性,因此PMMA防水涂料具有很好的耐候、耐酸、耐碱等性能。

我国目前已开发了高分子改性沥青防水卷材、聚合物改性沥青路桥防水涂料、聚合物水泥防水涂料、渗透结晶型防水涂料、聚氨酯防水涂料、喷涂聚脲防水材料等一系列产品。卷材不能形成连续的防水层,容易出现搭接界面开裂,而且会增加桥梁的负重,聚合物改性沥青、聚氨酯和喷涂聚脲虽然能形成连续致密的防水层,但不耐紫外线和臭氧老化,需要增设保护层,而采用PMMA类防水涂料能克服以上缺陷,在性能上具有无可替代的优势。

由于PMMA易固化收缩,低温柔韧性和抗冲击性差,影响了其推广应用。本文在PMMA材料中引入柔韧性极佳的聚氨酯树脂,从而改善PMMA防水涂料的低温柔韧性能和耐冲击性能,使PMMA防水涂料在功能设计方面自由度很大,基本可以满足各种涂装需求,从而大大拓宽PMMA防水涂料的应用领域[1]。

1 试验

1.1 主要试验材料

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业纯,德国拜耳公司;聚氧化丙烯二醇(TDB系列,平均相对分子质量为2000、3000、4000和6000):工业纯,天津石化公司第三石油化工厂;丙烯酸羟乙酯(HEA):化学纯,桐乡金字塔树脂有限公司;甲基丙烯酸甲酯(MMA):化学纯,上海凌峰化学有限公司;2,6-二叔丁基对甲酚阻聚剂(BHT):化学纯,南京大唐化工有限责任公司;二月桂酸二丁基锡(T-12):化学纯,上海禾木化工有限公司;三苯基苯并呋喃除氧剂:化学纯,张家港菲特兄弟新材料有限公司;过氧化二苯甲酰(BPO):化学纯,天津诺贝尔阿克苏有限公司;N,N-二甲基对甲苯胺促进剂:化学纯,滨海恒联化工有限公司。

1.2 聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备

在带有高速搅拌机、温度计的三口瓶中加入计量聚醚多元醇,搅拌升温,温度控制在120~130℃,开启真空脱水脱泡1 h。降温到45℃,解除真空,加入计量的IPDI及催化剂T-12,在50~60℃下反应2.5 h。将计量的HEA和阻聚剂BHT加入恒压滴液漏斗,滴入三口瓶,升温,在75~80℃下反应4h,出料得到不饱和聚氨酯齐聚物[2,3,4,5]。以不同相对分子质量聚醚二元醇制得4种齐聚物PUA-2000、PUA-3000、PUA-4000和PUA-6000。

1.3 PMMA防水涂料的配制及固化

在标准试验环境[温度(23±2)℃,相对湿度(60±5)%]中按配方将不饱和聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、不饱和单体、除氧剂、促进剂和引发剂混合均匀制得PMMA防水涂料,倒入模具涂布成一定厚度,养护成膜。

1.4 力学性能测试

涂膜在标准试验环境下养护7 d后,采用江都明珠实验机械厂的MZ-2000C型拉伸试验机,按照GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 促进剂用量对PMMA涂料固化性能的影响

以过氧化二苯甲酰为固化剂,N,N-二甲基对甲苯胺为促进剂组成氧化还原引发体系,研究促进剂用量对PMMA防水涂料固化性能的影响(见表1)。采用的PMMA防水涂料配方为:60份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物PUA-2000、40份MMA、2份BPO、0.3份除氧剂。

注:试验条件为标准试验环境。

从表1可以看出,随着促进剂用量的增加,涂膜固化时间缩短,这是由于促进剂能使BPO在常温下发生裂解,产生自由基,促进剂的增加加速了BPO裂解的速度,从而迅速引发体系固化。同时随着促进剂用量的增加,涂膜从发黏到固化完全,再到涂膜发黄,收缩产生凹纹,这是由于自由基聚合属于放热反应,引发剂的增加,造成体系反应速度过快,放热峰过高,从而引起涂膜发黄甚至收缩。综合考虑,促进剂添加量为0.1%左右比较合适。

2.2 PUA对PMMA防水涂料固化性能的影响

本文研究了PUA用量和相对分子质量对PMMA固化性能的影响(见表2、图1)。采用的PMMA配方为:100份PUA和MMA混合物、2份BPO、0.3份除氧剂、0.1份促进剂。

注:齐聚物为PUA-2000。

从表2可知,当PUA用量为30%时,涂膜发黏,固化时间较长,这是因为体系不饱和键含量较高,引发剂用量不够造成。随着PUA用量的增加,体系固化速度加快,涂膜固化完全,当PUA用量超过70%时,体系固化速度又开始下降,且表面发黏,这是因为在引发剂用量一定的情况下,随着PUA用量的增加,体系中参加自由基聚合的双键数量减少,造成体系放热峰温度下降,固化时间延长,涂膜固化不完全。从图1可以看出,随着PUA齐聚物相对分子质量增大,体系固化时间延长,这是因为聚醚相对分子质量增大,聚氨酯齐聚物中双键含量降低,树脂的反应活性降低,从而PMMA体系固化时间延长。

2.3 PUA用量对PMMA防水涂膜物理力学性能的影响

采用2.2中PMMA防水涂料配方,研究了PUA用量对PMMA涂膜拉伸强度和断裂伸长率的影响,结果见图2。

由图2可知,在PUA用量小于40%或大于60%时,涂膜固化不完全,表面发黏,因此造成涂膜物理力学性能偏低。从物理力学性能测试数据曲线来看,在涂膜固化完全的情况下,涂膜的物理力学性能呈现以下趋势:拉伸强度随着PUA用量的增加而减小,断裂伸长率随着PUA用量的增加而增大。说明PUA齐聚物能较好地改善PMMA涂膜的柔韧性。

2.4 PUA对PMMA涂膜低温柔韧性的影响

通过低温弯折试验,研究了PUA用量及相对分子质量对PMMA涂膜低温柔韧性的影响(见表3、图3),以弯折后涂膜表面有微裂纹但不断裂判定为该涂膜的最低承受温度。采用的PMMA配方同2.2节。

由表3、图3可知,随着PUA用量的增大,PMMA涂膜的耐低温性能提高,且PUA相对分子质量越大,PMMA耐低温性能更优越,其中PUA-6000使涂膜的弯折温度达到了-30℃,可以应用在气温较低的冬季防护工程,从而拓宽了PMMA防水涂料的应用领域。

3 结语

(1)以异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇(相对分子质量2000、3000、4000和6000)和丙烯酸羟乙酯反应合成了4种聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚物,它们均为无色透明黏稠液体。

(2)促进剂和PUA用量都会影响PMMA的固化速度。促进剂和PUA过多或过少都会造成PMMA固化不完全。促进剂N,N-二甲基对甲苯胺的最佳用量为0.1%左右。PUA的最佳用量为40%~60%。

(3)随着PUA齐聚物相对分子质量的增大,PMMA涂料的固化速度降低,固化涂膜的拉伸强度减小,断裂伸长率增大,低温柔韧性更好。其中PUA-6000使PMMA防水涂料的应用温度达到-30℃,极大地拓宽了PMMA防水涂料的应用领域。

摘要：以聚氨酯丙烯酸酯齐聚物(PUA)与甲基丙烯酸甲酯混合,通过氧化还原体系引发自由基聚合,制得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)防水涂料。研究了PUA用量及相对分子质量对PMMA涂料固化、柔韧性和物理力学性能的影响。PUA的理想添加量为体系的40%60%,PUA的相对分子质量越大,PMMA的低温柔韧性越好,当使用相对分子质量为6000的聚醚二元醇改性时,PMMA在-30℃还具有较好的柔性,极大地拓宽了PMMA涂料的应用领域。

关键词：聚氨酯齐聚物,聚甲基丙烯酸甲酯,防水涂料

参考文献

[1]方少明,高丽君,周立明,等.聚醚的种类对丙烯酸酯类聚氨酯材料性能的影响[J].塑料,2005,34(3):46-50.

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[3]王正平,陈兴娟.UV固化聚氨酯丙烯酸酯预聚体的合成及其性质[J].化学工程师,2004(5):13-14.

[4]余宗萍.聚醚类芳香族聚氨酯丙烯酸酯合成工艺的研究[J].上海涂料,2005(1):28-30.

丙烯酸涂料 第7篇

碳纳米管由于其离域大π键和显著的隧道效应, 具有良好的导电性, 有利于释放所携带的静电荷, 添加很少量就能达到抗静电的要求。然而, 碳纳米管极易团聚, 在环氧树脂基料中难以均匀分散, 影响环氧树脂涂料的导电性、机械性能等。由于微米级的中空二氧化硅微珠, 流动性很好, 在环氧树脂中比片状、针状或无规则形状的填料更容易分散。

利用中空玻璃微珠在环氧树脂中易分散的优势, 将碳纳米管通过化学法负载在中空玻璃微珠表面, 再将获得的复合物分散在环氧树脂中, 旨在解决碳纳米管在环氧树脂中的分散状况, 研究碳纳米管管径、长度、含量等对环氧树脂涂料导电性、颜色等的影响, 并探讨导电机理。

1 实验部分

1.1 试剂

环氧树脂 (128, 工业级) 由江苏三木化工有限公司提供;二乙烯三胺 (分析纯) 、叔碳酸甘油酯 (分析纯) 等其他所有试剂均为分析纯, 由天津科威化学有限公司提供。

多壁碳纳米管 (管径5 nm~20 nm, 长度5μm~10μm以及0.5μm~2μm) , 由天津大学提供。中空玻璃微珠 (主要成分二氧化硅, 平均粒径40μm左右, 密度0.21 g/cm3) , 由浙江海岳新材料股份有限公司提供。

1.2 设备

高阻计 (ZC36型) , 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 抗静电环氧树脂涂料的制备

1) 中空玻璃微珠表面氨基化。将γ—氨丙基三乙氧基硅 (KH550) 分散在乙醇与水的混合溶剂中, 磁力搅拌30 min后, 超声10 min;然后将中空玻璃微珠分散在上述溶剂中, 搅拌24 h后, 过滤, 真空干燥箱中120℃烘干。

2) 中空玻璃微珠负载碳纳米管制备。将多壁碳纳米管分散在HNO3∶H2SO4为1∶3的混酸溶液进行酸化处理后, 超声分散在N, N二甲基甲酰胺溶剂中, 后将表面氨基化的玻璃微珠加入上述溶剂中, 120℃反应结束后抽滤得到产物[8]。

3) 涂料制备。将环氧树脂分散在 (m二甲苯:m丁醇为7∶3) 的混合溶剂中, 搅拌溶解30 min后, 将中空玻璃微珠负载碳纳米管加入到环氧树脂溶液中, 超声分散30 min后, 按比例加入各种助剂高速搅拌分散均匀, 即得到甲组分。然后, 按比例将碳酸缩水甘油酯改性的二乙烯三胺固化剂 (与环氧树脂质量比为1∶0.3) 加入上述环氧树脂溶液中, 高速搅拌均匀后, 真空干燥箱中抽真空10 min, 于聚四氟乙烯模板或马口铁片板上涂膜, 室温固化, 即得到改性的环氧树脂清漆涂膜。

1.4 抗静电漆膜的性能表征

1) 体积电阻率的测定。采用ZC36型高阻计对漆膜的体积电阻率进行测试。2) 附着力测试。用画圈法测定漆膜的附着力。

2 结果与讨论

2.1 分散方式对抗静电涂料导电性的影响

为了研究碳纳米管在环氧树脂中分散方式对其导电性的影响, 对中空玻璃微珠和碳纳米管直接混合分散在环氧树脂中和将碳纳米管负载在中空玻璃微珠表面后分散在环氧树脂中的涂料的导电性进行测试。测试结果见表1。表1中中空玻璃微珠为电绝缘材料, 对环氧树脂的导电性影响不大;与纯环氧树脂相比 (电导率一般1013Ω·cm~1015Ω·cm) , 添加少量的碳纳米管就能够大幅度提高环氧树脂的导电性。

碳纳米管在环氧树脂基料中的分散方式对抗静电涂料的导电性具有较大的影响, 中空玻璃微珠负载碳纳米管环氧树脂涂料的电阻率 (5.6×107) 比碳纳米管直接分散在环氧树脂中涂料电阻率 (3.7×109) 下降了2个数量级。由于中空玻璃微珠在环氧树脂中的流动性非常好, 在环氧树脂中具有良好的分散性能, 将碳纳米管负载在中空玻璃微珠表面, 中空玻璃微珠能够作为碳纳米管的运输载体, 使其在环氧树脂中具有良好的分散性能, 因此碳纳米管在环氧树脂涂料中形成的导电通道比较多, 导电性比较好。

2.2 碳纳米管长度对涂料导电性的影响

为了研究碳纳米管长度对环氧树脂抗静电涂料的导电性的影响, 选择两种长度的碳纳米管 (管径为5 nm~20 nm) , 并将其负载在中空玻璃微珠表面, 然后添加到环氧树脂涂料中, 并对漆膜的导电性进行测试, 测试结果如图1所示。

如图1所示, 当碳纳米管的长度较长时 (5μm) , 环氧树脂涂料的体积电阻率较小, 比长度为10μm的碳纳米管环氧树脂涂料的电阻率降低了1个数量级, 比长度为2μm的碳纳米管环氧树脂涂料的电阻率降低了3个数量级, 可以看出, 碳纳米管长度对涂料的导电性影响较大, 当碳纳米管长度过短时, 形成的分散的通电通道不能形成高效的导电网络, 当碳纳米管的长度过长时, 碳纳米管易缠绕, 在环氧树脂中分散较差, 难以形成均匀的导电通道, 因此一般选择碳纳米管长度为5μm。

2.3 碳纳米管添加量对涂料导电性的影响

为了研究碳纳米管添加量对环氧树脂抗静电涂料的导电性的影响, 将碳纳米管负载在中空玻璃微珠表面, 然后添加到环氧树脂涂料中, 并对漆膜的导电性进行测试, 测试结果如表2所示。

从表2中可以看出, 添加0.05%的碳纳米管就能够大幅度降低环氧树脂的体积电阻率, 大约降低了2个数量级, 表明碳纳米管能够很好的改善环氧树脂涂料的导电性。当碳纳米管的添加量为0.3%时, 环氧树脂涂料的体积电阻率下降了1个数量级 (与0.2%的添加量相比) , 出现了一个临界点, 当碳纳米管添加量超过0.3%时, 环氧树脂抗静电涂料的体积电阻率出现了幅度的下降, 大约有3个数量级。根据导电通道理论, 当碳纳米管的含量低于0.3%时, 导电颗粒较少, 难以“列队”形成良好的导电通道, 此时, 环氧树脂涂料的导电主要依靠隧道效应和场致发射效应。当环氧树脂涂料中碳纳米管的含量超过0.3%时, 导电颗粒“列队”形成非常好的导电网链, 涂料的导电主要依靠导电颗粒形成的导电网络, 导电主要以导电通道机理为主。当碳纳米管添加量超过1%时, 涂料的体积电阻率增加了1个数量级, 导电性下降, 可能原因是, 当碳纳米管添加量较多时, 相应的玻璃微珠含量增加, 二者对导电性相反的作用导致导电性下降。因此实验选择碳纳米管的添加量为0.3%~1%。

2.4 碳纳米管添加量对涂料力学性能的影响

碳纳米管添加量对涂料力学性能的影响如表3所示。当碳纳米管添加量低于2%时, 随着碳纳米管的加入, 漆膜的附着力均为1级, 无明显变化, 这是因为随着碳纳米管添加量的增加, 能够促进环氧树脂的固化, 促进了交联网络结构的形成, 分子链之间的内聚力较大, 且碳纳米管和中空玻璃微珠本身量比较少, 分散较好, 因此漆膜的附着力较高。

3 结语

1) 碳纳米管在环氧树脂基料中的分散方式对抗静电涂料的导电性具有较大的影响, 与直接分散相比, 中空玻璃微珠负载碳纳米管在环氧树脂涂料具有较好的分散性, 因此导电性更好。

2) 碳纳米管长度对环氧树脂抗静电涂料的导电性影响较大, 当碳纳米管长度过短时, 形成的分散的通电通道不能形成高效的导电网络, 当碳纳米管的长度过长时, 碳纳米管容易缠绕, 在环氧树脂基体中分散程度较差, 难以形成均匀的导电通道, 因此一般选择碳纳米管长度为5μm。

3) 当碳纳米管的添加量低于0.3%时, 导电颗粒较少, 导电主要依靠隧道效应和场致发射效应;当碳纳米管的添加量为0.3%时, 环氧树脂涂料的体积电阻率出现了一个临界点;当添加量超过0.3%时, 环氧树脂抗静电涂料的体积电阻率出现了3个数量级的下降, 当碳纳米管添加量超过1%时, 涂料的体积电阻率增加, 导电主要以导电通道机理为主。

参考文献

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[7]傅敏, 狄志刚, 袁立新.浅色抗静电涂料的研制[J].涂料工业, 2001 (9) :7-9.

丙烯酸涂料 第8篇

涂料在生产和使用过程中释放的有机物,会对人类健康和生态环境产生影响,成为大气的污染源之一,研制一种低VOC的绿色环保涂料成了人们的迫切追求[1]。

生产低VOC乳胶漆的关键是合成不需要成膜助剂和溶剂就能低温成膜的乳液。由于核壳乳液具有独特的复相颗粒结构,在胶乳颗粒中有软相和硬相,每一颗粒中的软相的最低成膜温度(MFT)很低,干燥成膜时,软相变形填充空隙,形成连续相,而硬相赋予涂膜良好的抗粘连性,所以在不需添加任何成膜助剂和溶剂的情况下,能够在较低的环境温度下形成具有优异抗粘连性能的连续涂膜[2]。

研究采用甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯为软硬组分,一方面通过核壳共聚,制成一种硬核软壳的纯丙乳液,使核层和壳层具有不同的玻璃化温度Tg,降低成膜温度,增加流平性,保持涂膜硬度;另一方面通过调整聚合工艺及参数来提高单体的转化率,使乳液中的单体降到最低值。合成的乳液中单体含量小于0.3%,且在不添加成膜助剂和防冻剂时涂料也具有较好的低温成膜性和冻融稳定性,符合低VOC环保涂料的要求,此核壳乳液具有良好的应用前景。

1 试验部分

1.1 主要原材料

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯(St)、丙烯酸乙酯(EA)、聚氧化乙烯烷基苯基醚(OP-10)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、聚丙烯酸钠(PMANa)、十二烷基硫酸钠(SDS)、碳酸氢钠、过硫酸铵、无水碳酸钠,均为化学级;N-羟甲基丙烯酰胺(NMA),工业级。核壳丙烯酸酯乳液的合成配方见表1。

1.2 乳液合成

采用预乳化种子乳液聚合工艺,将装有冷凝管、搅拌器、滴加装置和温度计的四口烧瓶放置在恒温水浴中,加入一定量的乳化剂和去离子水和混合单体进行预乳化。加热到80℃,在搅拌下分散并使体系乳化充分。先滴加一定量的引发剂和混合单体制备种子乳液,恒温下充分反应一段时间,制备成的种子乳液呈蓝色荧光。接着同时滴加剩余的引发剂和混合单体,控制滴加速度,在4 h内均匀滴加完毕。然后升温至85℃继续反应约1 h,使反应进行完全,保温熟化30 min,调节p H值至7.0~8.0后出料。

1.3 乳液性能测试及表征方法

凝胶率:反应结束后,收集所有凝聚物,烘干至恒重,凝聚物占单体总质量的百分率即为凝胶率。

固含量:参考GB 1725—93涂料固体含量测试方法。

胶膜吸水率:参考标准HG 2-1612—85漆膜吸水率测试方法。

钙离子稳定性:在小烧杯中加入30 m L乳液,然后加入浓度为0.5%氯化钙水溶液6 m L,搅匀后置于50 m L带盖的刻度量筒中,48 h后观察是否有分层、沉淀、絮凝或破乳现象。

贮存稳定性:样品密封静置,6个月后观察乳液外观,无分层、结皮、沉淀或絮凝为合格。

成膜性能:将1 m L乳液滴在玻璃板上,室温(25±2)℃自然流平成膜,目测成膜效果。

粒径及粒径分布:采用JL-1155型激光粒度分布测试仪测试。

黏度:采用NDJ-79型旋转式黏度计测试。

核壳乳液形貌:采用混合染色法观测核壳乳胶粒子的形貌结构。

红外光谱分析:用AVATA R 370 FT-IR红外光谱仪进行分析。

2 影响乳液性能的主要因素分析

2.1 乳化剂对乳液性能的影响

乳化剂是乳液聚合过程中的核心技术,其表现在乳化剂的种类及用量2个方面。不但影响乳液聚合反应速率、乳胶粒子的粒径,还影响成膜后涂膜的透明度、耐水性、耐碱性、耐候性、耐擦洗性、钙离子稳定性、机械稳定性及耐沾污性等。阴离子乳化剂较非离子乳化剂有更低的临界胶束浓度,有利于形成更小的乳胶粒子,但用量太多,体系可产生较多泡沫,且聚合物膜的水敏感性增加,也可能影响胶乳的贮存稳定性。乳化剂的确定以能够有效地乳化所选用的单体为原则。实验表明,阴离子乳化剂和非离子乳化剂的比例为2∶1,且乳化剂总量为乳液的2%~3%时,制得的乳液性能最优。

2.2 壳层厚度对核壳乳液性能的影响

合成的核壳乳液以Tg较高的聚合物为核,以Tg较低的聚合物为壳,核层聚合物的强度高,但成膜性能不好,壳层聚合物强度较低,但成膜性能好,所以二者的比例也将直接影响聚合物的成膜性能。表2为在核层Tg=10℃和壳层Tg=-10℃及其它条件保持不变时,不同的核壳质量比对乳液成膜性能及膜强度的影响。壳层单体比例低时,乳液的成膜性能变差。软单体EA用量增大,乳胶粒子的总体玻璃化温度变低,乳液成膜容易,而当软单体EA用量过大时,涂膜透明度降低,漆膜硬度变小表面发黏,涂膜吸水率增大。综合乳液各性能,核壳层单体比例在1∶1时较好。

2.3 壳层Tg对核壳乳液性能的影响

在核层单体的组成及核壳质量比和其它条件不变时,改变壳层单体中硬单体与软单体的比例及壳层Tg(核层Tg=10℃),合成出一系列核壳型乳液,考察其成膜性能和吸水率,其结果见表3。

由表3可见,随着壳层单体中硬单体MMA用量的增加,膜的硬度增加、吸水率变小、成膜性变差。当硬单体MMA量增加到一定程度时,因Tg太高,聚合物乳液成膜性能变差,甚至不能成膜,或膜呈冰裂状。当BA量增加时,成膜性能变好,但BA量太大时,胶膜太软,吸水率亦加大。综合来看,当壳层Tg为-10℃和-1℃时,乳液的成膜性能和吸水率都比较理想。对于低VOC水性涂料来说,越低的成膜温度越有利于低VOC涂料的制备,所以壳层Tg为-10℃时,更有利制备低VOC水性涂料。

2.4 聚合工艺对核壳结构的影响

种子乳液聚合法是合成核壳聚合物乳液通用的方法,乳液聚合阶段单体的加料方式对所形成的核壳结构形态有着很大的影响。通常单体加入方式主要有2种,将种子乳液和壳单体一次性全部加入反应体系中,使单体处于过剩状态的间歇聚合方法;将单体以一定的速度连续滴加到种子乳液中,且始终使单体处于缺乏状态的半连续聚合方法,不同的方法会对核壳聚合物层间的接枝、贯穿等产生重要影响。本研究选择半连续聚合方法,并控制好反应温度、乳化剂和引发剂的加入量,制成了单体转化率高,粒径均匀,稳定性良好的核壳纯丙乳液。

3 乳液的性能测试和表征

3.1 乳胶粒子的核壳结构

用PTA(磷钨酸)进行染色处理后,用高倍显微镜放大500倍观察乳胶粒子的形态结构,再用数码相机进行放大拍摄其照片(见图1)。从图1可观察到乳胶粒子有核、壳2层,呈现明显的核壳结构。

3.2 乳液的红外光谱分析

对于制备低VOC乳胶漆,除要求采用的乳液无需添加成膜助剂和溶剂成膜外,还要求这些乳液具有很低的残余单体含量,因为乳液的单体残留浓度高低也直接影响涂料的VOC含量[3]。将少量合成的核壳乳液涂覆在硅片上,烘干成膜,利用红外光谱进行分析,结果见图2。

从图2可见,在1730 cm-1处为酯的C=O的伸缩振动吸收峰,2956 cm-1和2874 cm-1附近为—CH2—的反对称、对称伸缩振动吸收峰,3440 cm-1处为—OH的伸缩振动吸收峰;1450 cm-1处为羟基碳氢弯曲振动峰,1166 cm-1和1066 cm-1为C—O—C反对称、对称伸缩振动吸收峰,在810 cm-1以及1634 cm-1处并没有出现明显C=C的伸缩振动吸收峰,说明只含有极少量的C=C,单体已经基本反应完全。另外,用气相色谱分析,结果测得乳液中残留单体的含量小于0.2%。

3.3 核壳纯丙乳液的性能(见表4)

从表4可以看出,用半连续法种子聚合工艺制备的核壳结构丙烯酸酯乳液具有转化率高、黏度低、耐水性好等特点。最重要的是本乳液在设计中使壳层的Tg为-10℃,实际最低成膜温度为5℃,因而用该乳液制备涂料时可以不使用成膜助剂,为制备低VOC水性涂料创造了良好的条件。

4 结语

采用核壳工艺合成纯丙乳液是一种开发低VOC涂料行之有效的方法,本实验通过半连续法种子聚合工艺制备的核壳结构的乳液具有转化率高、黏度低、耐水性好等特点,其剩余单体含量小于0.2%。“硬核软壳”核壳结构的乳胶粒子设计使乳液的MFT为5℃,并具有很好的低温稳定性和冻融稳定性。同时,本研究制得的丙烯酸核壳乳液非常适合用来制备低VOC乳胶漆,具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]林宣益.自由体积和零VOC乳胶漆[J].现代涂料与涂装,2003(1):16-17.

[2]路忠,顾军,王成华,等.零VOC乳胶漆的研制[J].中涂料,2003(1):40-45.