夏伟伟，辛伟，马晨，关敏杰，王晋斌
(北新防水(河南)有限公司,河南 许昌 461502)
摘要：介绍了一种聚天门冬氨酸酯防水涂料的制备方法，并测试了该涂料在标准条件、浸水处理、热处理后的主要性能。结果表明：该防水涂料的性能符合防水通用规范的要求，且浸水处理后力学性能保持率均在96%以上，28 d吸水率仅为2.1%，粘结强度保持率在95%以上；热处理后力学性能保持率均在96%以上。
关键词：聚天门冬氨酸酯防水涂料，浸水处理，热处理，力学性能，吸水率
GB 55030—2022《建筑与市政工程防水通用规范》（下称防水通用规范）对防水功能重要程度和工程防水使用环境进行了不同级别的划分，对工程防水设计工作年限的要求进一步提高，对防水材料的相关技术指标也作了相应的规定。本研究制备了一种聚天门冬氨酸酯防水涂料，并测试了其在浸水处理和热处理后的性能，研究其能否满足防水通用规范对防水涂料相关技术指标的要求。
01、实验部分
1.1 主要原材料及仪器
T80多异氰酸酯，Desmophen NH1420聚天门冬氨酸树脂，上海科思创聚合物有限公司；WANOL C2020聚醚多元醇，万华化学集团股份有限公司；VOP-4植物树脂，洛阳三金化工有限公司；R996金红石钛白粉，龙蟒佰利联集团股份有限公司；2 000目硫酸钡、1 250目硅灰石粉、4A分子筛活化粉、有机硅消泡剂、分散剂，工业级，均为市售。
多功能分散机，常州市武进八方机械厂；万能拉力试验机（最大拉力5 000 N），深圳三思纵横科技股份有限公司；恒温恒湿养护箱，上海一恒科学仪器有限公司。
1.2 制备工艺
A组分：在装有搅拌器、温度计、真空表的四口烧瓶中，按照表 1 配方添加聚醚多元醇，并一边搅拌一边缓慢升温至 120 ℃，真空脱水 2 h，然后降温至 75 ℃，按照配方加入多异氰酸酯，在N2环境下搅拌3 h，然后将温度降至 60 ℃，抽真空脱泡，匀速搅拌 30 min后出料待用。
表1 聚天门冬氨酸酯防水涂料基础配方
B组分：在装有搅拌器、温度计、真空表的四口烧瓶中，按照表 1 配方依次添加聚天门冬氨酸树脂、粉体填料、4A分子筛活化粉、分散剂，并一边搅拌一边缓慢升温至 120 ℃，真空脱水 2 h后降温至60 ℃，添加消泡剂，真空脱泡40 min后出料待用。
1.3 性能测试
在标准条件下[（23±2） ℃，相对湿度（50±10）%]将制备好的A组分和B组分按1∶1.2的质量比混合后倒入模具制膜，分3~4次涂膜，使厚度达到（1.5±0.2） mm。在标准试验条件下养护72 h后脱模，将脱模后的试样翻面放在透气的板架上，继续养护14 d后，按照GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》、GB 55030—2022及T/CWA 204—2021《聚天门冬氨酸酯防水涂料》规定的方法进行相关性能测试。
02、结果与讨论
2.1 耐水性测试
防水通用规范要求防水材料的耐水性测试浸水时间不少于14 d（23 ℃），试验后不应出现裂纹、分层、气泡及破裂等现象。聚天门冬氨酸酯防水涂料浸水前后照片见图1。由图1可以看出，浸水后涂料的外观几乎没有变化，并未出现发黏、裂纹、起泡、分层和破碎等异常情况，说明涂料的耐水性较好。聚天门冬氨酸酯防水涂料浸水处理后性能测试结果见表2。由表2可以看出，涂料的主要力学性能符合T/CWA 204—2021中Ⅰ型要求，且浸水处理后力学性能保持率均在96%以上。
（a）未浸水 （b）浸水处理后
图1 聚天门冬氨酸酯防水涂料未浸水和浸水处理后外观
表2 聚天门冬氨酸酯防水涂料浸水处理后性能测试结果
2.2 吸水率测试
聚天门冬氨酸酯防水涂料吸水率测试结果见图2。由图2可知，随着测试时间的延长，聚天门冬氨酸酯防水涂料的吸水率呈先逐渐增大后趋于稳定的趋势。涂料的吸水率主要取决于涂膜的孔隙率和表面的疏水性，7 d内吸水率增大较快的主要原因是涂膜表面存在非常细小的微孔，7 d后，由于少量微孔被水分子填满，达到饱和状态，吸水量不会继续增加。另一个原因是聚天门冬氨酸酯防水涂料属于油性涂料，表面本身就有较好的亲油疏水特性；另外，选用的粉体填料为吸水率较小的硅灰石粉、硫酸钡和钛白粉，因此涂料总体吸水率较小， 28 d的吸水率仅为2.1%左右，符合防水通用规范小于3%的要求，耐水性良好。
图2 聚天门冬氨酸酯防水涂料吸水率测试结果
2.3 浸水处理后粘结强度测试
防水通用规范要求防水涂料浸水处理后与基层的粘结强度保持率应不低于80%。本研究制得的聚天门冬氨酸酯防水涂料未处理和浸水处理后粘结强度测试结果见图3。由图3可以看出，涂料浸水处理后的粘结强度与标准条件相比没有太大变化，这是由于涂料与基层的粘结强度一般遵循胶粘理论，且有机械吸附、吸附力和化学键合力综合作用。聚天门冬氨酸酯防水涂料黏度小、固含量高，涂刷后，在低黏度体系中分子运动相对较快，增强了涂料对基层的渗透能力，涂料与基层的粘附力增大。本研究制备的聚天门冬氨酸酯防水涂料固化时间为2~3 h，相较于喷涂聚脲防水涂料，延长了固化时间[1]，涂料可以充分渗透润湿基层，进而增大与基层的粘结强度。另外，涂料中含有大量的—CO、—NH、—CN等极性基团，易于在粘结界面形成共价键，进一步增大与基层的粘结强度。综上所述，聚天门冬氨酸酯防水涂料具有较强的耐水性和较小的吸水率，因此浸水处理后粘结强度变化非常小，符合防水通用规范的要求。
图3 聚天门冬氨酸酯防水涂料粘结强度测试结果
2.4 热处理测试
为了进一步证明聚天门冬氨酸酯防水涂料的力学稳定性，对其热处理后的性能进行了测试，结果见表3。由表3可以看出，聚天门冬氨酸酯防水涂料热处理后的拉伸强度比标准条件下的拉伸强度增大，断裂伸长率减小，这是由于热处理后，涂料中的增塑剂向表面迁移，导致涂料的柔性降低、硬度增大；此外，增塑剂的迁移导致涂料的韧性降低、撕裂强度减小。但是从数据看，热处理后的聚天门冬氨酸酯防水涂料依然满足-35 ℃下无裂纹的要求。综上所述，热处理后聚天门冬氨酸酯防水涂料的力学性能稳定，且符合防水通用规范的要求。
表3 聚天门冬氨酸酯防水涂料热处理性能测试结果
03、结论
本研究制备了一种聚天门冬氨酸酯防水涂料，并对其标准条件、浸水处理、热处理后的性能进行了测试。结果表明，聚天门冬氨酸酯防水涂料浸水处理后的力学性能保持率均在96%以上，28 d吸水率仅为2.1%，浸水处理后粘结强度保持率在95%以上；热处理后力学性能保持率均在96%以上。均符合国家强制标准GB 55030—2022相关指标要求。
参考文献：
[1] 徐俊峰，王振文，王哲洪.聚天门冬氨酸酯聚脲防水涂料在水上乐园的应用[J].中国建筑防水，2023，（9）：33-36.
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