作者| 张研发、李仕军、叶至艺、刘燕
巴德富集团
摘要：主要探讨了在丙烯酸乳液聚合中，不同类型酰胺单体对JS防水涂料的分散性、力学、施工性、展色性等综合性能的影响。研究表明：在聚合过程中添加1.5-2.5份的酰胺类化合物，使得JS防水涂料综合性能较优，其中甲基丙烯酰胺最佳。
关键词：-CONH2、JS防水涂料
1、引言
JS防水涂料其成膜机理为体系中水泥与聚合物乳液中的水分发生水化反应，生成水泥凝胶体，而聚合物乳液粒子在混合浆料中扩散，吸附在水泥、填料、水泥凝胶体的表面，随着水份的不断消耗和蒸发，粒子间将相互靠近并最终缠绕在一起， 形成紧密而连续的网状膜结构 [1]。这种由聚合物乳液粒子包裹着水泥、水化产物和其它填料的网状结构，使涂膜更加致密且有很好的延伸率，同时水泥等其它填料又为涂膜提供一定的强度和基面适应性。
目前，防水涂料市场上，不同类型的 JS 防水涂料性能差异较大，这主要取决于聚合物乳液本身特性[2]。本文主要研究乳液聚合中不同类型酰胺单体对JS防水涂料的分散性、力学、施工、展色性能的影响。
2、实验部分
2.1 试剂
苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、N-羟甲基丙烯酰胺、阴离子乳化剂、非离子乳化剂、反应型乳化剂、过硫酸钠、烧碱均为市售工业品；雪花白 80-120目；重钙400目，国产；P.O 42.5硅酸盐水泥，海螺牌；消泡剂，国产。
2.2 试验器材
5000mL四口烧瓶；冷凝管；温度计；水浴锅，三角牌；温控仪，国产；蠕动泵，国产；分散机，国产；旋转粘度计，国产；软管；不同容量烧杯若干，1000μm、2000μm制膜器，国产；分散机（SFJ-400），上海现代；羊毛刷，龙邦牌；
2.3 制备方法
本次实验使用预乳化种子半连续聚合工艺。其聚合原理为自由基聚合反应，具体反应机理[3]：
2.3.1乳液制备流程：
表1乳液聚合基础配方
2.3.1.1 预乳化液制备
用去离子水将一部分阴离子乳化剂、非离子型乳化剂以及反应型乳化剂溶解在1000mL的烧杯中，启动分散机，转速为800r/min，分散10-15分钟。依次加入各种单体、过硫酸盐，并分散20min。
2.3.1.2 种子乳液制备
搅拌的情况下，烧瓶中加入去离子水、剩余的阴离子乳化剂、非离子型乳化剂以及反应型乳化剂。当温度达到70-80℃时，取3%预乳化液和过硫酸铵水溶液加入，保温30min。
2.3.1.3 半连续滴加工艺以及试验具体步骤
种子乳液保温结束后，将剩余预乳化液在5-6小时内滴加完成，保温1h，降温至50℃以下用10%烧碱水溶液调pH值到8-9，即得JS用乳液。
2.3.1.4 JS防水涂料的制备
JS防水涂料配方见表2
表2防水涂料力学性能基础配方
在分散缸中加入水、乳液、消泡剂、增稠剂，以300r/min搅拌速度分散3min，将预先混合均匀的水泥、400目重钙以及雪花白加入，转速调至700r/min继续分散5分钟，分散后取出即得防水涂料。
2.4 应用检测方法
2.4.1开放时间测试
按配方制备好JS防水涂料，在恒温恒湿（23±2℃、50±10%RH)下用斯托默粘度计测试其初始粘度与放置60min后粘度变化值。
2.4.2力学性能测试
按GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料 》进行制备样品并测试粘结强度与拉伸性能。
2.4.3 施工性
用羊毛刷使JS防水涂料在43*15cm无处理石棉板上进行涂刷，涂刷厚度1.5-2mm，结合到施工流畅性、施工阻力、流挂情况综合评分（1分最差，5分最好）。
2.4.4 展色性
用羊毛刷使涂料在石棉板上（15*43cm）刷涂,厚度控制在1.5-2mm，待表干后再刷涂1.5-2mm，然后放置在恒温恒湿（23±2℃、50±10%RH)下养护干燥，对比干膜外观（1分最差，5分最好）。
3结果与讨论
3.1酰胺基对乳液在JS防水涂料中应用性能影响
根据表1乳液聚合基础配方，表3 以不同类型酰胺基单体作为单一变量，设计一系列实验
表3 不同酰胺基功能单体合成实验
表4 不同酰胺基功能单体合成的乳液测试结果
通过尝试不同酰胺基功能单体进行合成乳液，其中甲基丙烯酰胺合成乳液，具有较好力学性能、施工性能、展色性与开放时间。这是由于甲基丙烯酰胺中带有疏水甲基，导致甲基丙烯酰胺的亲水性相比其他的酰胺类单体要减弱，在乳液聚合中，液相成核情况减少，能更好地参与到共聚当中，进而使得酰胺基团（-CONH2）能更加均匀地分布在分子链上，当在JS涂料中使用，能对粉料进行较好的润湿分散，所以表现出较好的综合性能。
3.2酰胺基单体用量对乳液在JS防水涂料中应用性能的影响
根据表4的测试结果，基于甲基丙烯酰胺的基础上，对其使用添加量进行单一变量实验，以确认最佳添加范围。
表5不同甲基丙烯酰胺用量的合成实验
表6 不同甲基丙烯酰胺用量合成的乳液测试结果
从不同甲基丙烯酰胺添加量对JS涂料施工性能的影响数据来看。随着甲基丙烯酰胺用量从0.5份-2.5份增加，分散及施工性能逐渐变好。这是因为酰胺基团（-CONH2）的引入，在JS涂料中对粉体能起到优异的润湿、分散、悬浮性能。但当其用量继续增加时，分散性及施工性能反而变差，这是因为过量的酰胺基团一方面导致分子链交联度增加，从而使得乳液粘度增大，从而导致配漆粘度较大；另一方面酰胺基团给粒子本身带来更多的结合水，使得JS涂料自由水减少，进而影响了施工性。
从力学数据来看，随着甲基丙烯胺酰胺用量从增加，延伸率先逐渐上升在下降，拉伸强度和粘结强度趋势则表现为持续上升。这表明甲基丙烯胺酰胺添加量增加时，聚合物与水泥颗粒的结合位点也逐渐加大，成膜及交联性更佳，使其延伸率和强度都得到较好的协同增长，但随着酰胺用量的继续增加，其强度更大程度增加，导致涂膜韧性下降而导致延伸率的损失。
综合所述，甲基丙烯酰胺添加量1.5-2.5份时，JS防水涂料综合性能较优。
4、总结
通过对比不同类型的酰胺基单体所合成的乳液，以甲基丙烯酰胺合成的乳液在JS防水涂料中综合性能最佳；通过对比不同的甲基丙烯酰胺用量合成的实验以及测试结果表明，甲基丙烯酰胺添加量1.5-2.5份时，JS防水涂料综合性能较优。
参考文献
[1]王娴 聚合物水泥基防水涂料的影响因素分析 [J].上海建材，2012(02)：26-29.
[2]李雪梅，潘永恒，曾志伟.聚合物VAE与丙烯酸防水涂料的性能比较研究[J].橡塑技术与装备，2016（12）：78-80.
[3]潘祖仁,于在璋.自由基聚合[M].北京:化学工业出版社,1983.
[4]曹同玉,刘庆普,胡金生.聚合物乳液合成原理性能及应用[M].北京:化学工业出版社,1999。
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