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生許多涂料的缺陷及涂膜弊病 ,同時又可以使防水涂料的生產和施工過程易于控制 ,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、聚結劑 ,通常為高沸點溶劑 ,會在涂膜形成后慢慢揮發掉。在乳膠漆中,成膜助劑因為對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。通常應用于防水涂料的膠乳都具有較低的玻璃化轉變溫度 ( Tg ),如VAE 乳液的Tg 在-3 ℃ 左右因此 ,在大多數氣溫高于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 ,對丙烯酸防水涂料干固時間的影響。由圖1 可見,隨著乙二醇摻量的增加,涂膜的干固時間也隨之降低。因此 ,對于某些特殊的防水工程 (例如:現場濕度很大,通風條件又不好,而且工期 又緊的工程 ), 在不影響產品質量的前提下 , 可適當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、丙二醇對某丙烯酸乳液冰點的影響。
由圖 2 可見,隨著乙二醇、丙二醇摻量的增加,聚合物乳液的冰點也隨之下降。兩種防凍劑對乳液冰點的影響各不相同 ,相比較而言,乙二醇對乳液冰點降低的效果要好于丙二醇。
防水涂料在貯存或運輸過程中有可能處于低溫環境下 ( 即氣溫低于 5 ℃ 以下 ), 在應用過程中有的要求在低溫下進行 ( 如冬季施工 ), 因此 , 采用成膜助劑來降低防水涂料凍結溫度還是有一定實際意義的。
除此之外 , 成膜助劑對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 , 粘度通常都較低 , 在立面墻壁上施工會發生流掛現象。為了使涂料具有適當的粘度以改善其施工性能、流平性能及貯存穩定性 , 常需要加入一定量的增稠劑。在制備色漿時 , 增稠劑的加入使研磨漿稠度增加 , 加強了剪切作用 , 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、締合型增稠劑和無機增稠劑。
最常用的纖維素醚類增稠劑為羥乙基纖維素 (HEC) 。根據粘度的不同 , 有不同的規格。 HEC 為粉末狀水溶性產品 , 屬非離子型增稠劑 , 它的增稠效果好 , 耐水、耐堿性較好 , 缺點在于較易長霉、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 , 其最大的特點是抗霉菌侵襲性好。這類增稠劑在 pH 為 8 ～ 10 的時候 , 成溶脹狀態 , 使水相粘度增高 ; 但 pH 大于 10 時 , 溶于水 , 失去增稠作用。因此 , 對 pH 值有較大的敏感性 , 如羅門哈斯公司生產的 ASE - 60 。目前國內乳膠漆最常采用的 pH 值調節劑為氨水 , 因此 , 采用該類增稠劑時 , 隨著氨水的揮發 ,pH 值會降低 , 其增稠效果也會降低
締合型增稠劑具有其他類型增稠劑不同的增稠機制 , 大多數的增稠劑都是通過水合和形成在體系中的弱凝膠結構而帶來粘度的。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絡結構。
無機增稠劑以膨潤土為代表。通常水性膨潤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 適應性 , 良好的凍融穩定性和生物穩定性。由于不含水溶性表面活性劑 , 干膜中的微細粒子有阻止水分遷移、擴散作用 , 能增強涂膜的耐水性等特點。
有機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 , 對涂料的耐水性帶來了不良影響。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盡可能少用有機增稠劑 , 而多采用耐水效果較好的膨潤土系列無機增稠劑。
2. 3 潤濕劑和分散劑
使用于防水涂料中的顏料 , 無論是著色顏料還是體質顏料 , 都是由數百個到數千個一次粒子凝聚起來的二次粒子組成的。潤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定包括潤濕、分散和穩定三個過程。
潤濕劑是結構中帶有親水基、親油基兩個基團的表面活性劑 , 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 , 使膠乳與顏料表面得以充分接觸。分散劑是實現被潤濕的顏料粒子的充分、穩定的分散 , 提高固體粒子在液體中的懸浮性能。
常用的分散劑分為無機分散劑和有機分散劑兩大類。無機分散劑包括磷酸鹽、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 , 如美國大祥公司生產的 SN - 5040 。通常有機、無機兩類分散劑復合的效果較佳。例如 , 以顏 / 填料量為基礎 , 使用 0. 1 % 的無機分散劑和 0. 3 % 的有機分散劑 (30 % 溶液 ), 綜合效果一般較佳。
