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慧正資訊：JS防水涂料其成膜機理為體系中水泥與聚合物乳液中的水分發生水化反應，生成水泥凝膠體，而聚合物乳液粒子在混合漿料中擴散，吸附在水泥、填料、水泥凝膠體的表面，隨著水份的不斷消耗和蒸發，粒子間將相互靠近并最終纏繞在一起， 形成緊密而連續的網狀膜結構 [1]。這種由聚合物乳液粒子包裹著水泥、水化產物和其它填料的網狀結構，使涂膜更加致密且有很好的延伸率，同時水泥等其它填料又為涂膜提供一定的強度和基面適應性。
目前，防水涂料市場上，不同類型的 JS 防水涂料性能差異較大，這主要取決于聚合物乳液本身特性[2]。本文主要研究乳液聚合中不同類型酰胺單體對JS防水涂料的分散性、力學、施工、展色性能的影響。
實驗部分
1.1 試劑
苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、N-羥甲基丙烯酰胺、陰離子乳化劑、非離子乳化劑、反應型乳化劑、過硫酸鈉、燒堿均為市售工業品；雪花白 80-120目；重鈣400目，國產；P.O 42.5硅酸鹽水泥，海螺牌；消泡劑，國產。
1.2 試驗器材
5000mL四口燒瓶；冷凝管；溫度計；水浴鍋，三角牌；溫控儀，國產；蠕動泵，國產；分散機，國產；旋轉粘度計，國產；軟管；不同容量燒杯若干，1000μm、2000μm制膜器，國產；分散機（SFJ-400），上海現代；羊毛刷，龍邦牌；
1.3 制備方法
本次實驗使用預乳化種子半連續聚合工藝。其聚合原理為自由基聚合反應，具體反應機理[3]：
1.3.1乳液制備流程：
表1乳液聚合基礎配方
1.3.1.1 預乳化液制備
用去離子水將一部分陰離子乳化劑、非離子型乳化劑以及反應型乳化劑溶解在1000mL的燒杯中，啟動分散機，轉速為800r/min，分散10-15分鐘。依次加入各種單體、過硫酸鹽，并分散20min。
1.3.1.2 種子乳液制備
攪拌的情況下，燒瓶中加入去離子水、剩余的陰離子乳化劑、非離子型乳化劑以及反應型乳化劑。當溫度達到70-80℃時，取3%預乳化液和過硫酸銨水溶液加入，保溫30min。
1.3.1.3 半連續滴加工藝以及試驗具體步驟
種子乳液保溫結束后，將剩余預乳化液在5-6小時內滴加完成，保溫1h，降溫至50℃以下用10%燒堿水溶液調pH值到8-9，即得JS用乳液。
1.3.1.4 JS防水涂料的制備
JS防水涂料配方見表2
表2防水涂料力學性能基礎配方
在分散缸中加入水、乳液、消泡劑、增稠劑，以300r/min攪拌速度分散3min，將預先混合均勻的水泥、400目重鈣以及雪花白加入，轉速調至700r/min繼續分散5分鐘，分散后取出即得防水涂料。
1.4 應用檢測方法
1.4.1開放時間測試
按配方制備好JS防水涂料，在恒溫恒濕（23±2℃、50±10%RH)下用斯托默粘度計測試其初始粘度與放置60min后粘度變化值。
1.4.2力學性能測試
按GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料 》進行制備樣品并測試粘結強度與拉伸性能。
1.4.3 施工性
用羊毛刷使JS防水涂料在43*15cm無處理石棉板上進行涂刷，涂刷厚度1.5-2mm，結合到施工流暢性、施工阻力、流掛情況綜合評分（1分最差，5分最好）。
1.4.4 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，然后放置在恒溫恒濕（23±2℃、50±10%RH)下養護干燥，對比干膜外觀（1分最差，5分最好）。
結果與討論
2.1酰胺基對乳液在JS防水涂料中應用性能影響
根據表1乳液聚合基礎配方，表3 以不同類型酰胺基單體作為單一變量，設計一系列實驗
表3 不同酰胺基功能單體合成實驗
表4 不同酰胺基功能單體合成的乳液測試結果
通過嘗試不同酰胺基功能單體進行合成乳液，其中甲基丙烯酰胺合成乳液，具有較好力學性能、施工性能、展色性與開放時間。這是由于甲基丙烯酰胺中帶有疏水甲基，導致甲基丙烯酰胺的親水性相比其他的酰胺類單體要減弱，在乳液聚合中，液相成核情況減少，能更好地參與到共聚當中，進而使得酰胺基團（-CONH2）能更加均勻地分布在分子鏈上，當在JS涂料中使用，能對粉料進行較好的潤濕分散，所以表現出較好的綜合性能。
2.2酰胺基單體用量對乳液在JS防水涂料中應用性能的影響
根據表4的測試結果，基于甲基丙烯酰胺的基礎上，對其使用添加量進行單一變量實驗，以確認最佳添加范圍。
表5不同甲基丙烯酰胺用量的合成實驗
表6 不同甲基丙烯酰胺用量合成的乳液測試結果
從不同甲基丙烯酰胺添加量對JS涂料施工性能的影響數據來看。隨著甲基丙烯酰胺用量從0.5份-2.5份增加，分散及施工性能逐漸變好。這是因為酰胺基團（-CONH2）的引入，在JS涂料中對粉體能起到優異的潤濕、分散、懸浮性能。但當其用量繼續增加時，分散性及施工性能反而變差，這是因為過量的酰胺基團一方面導致分子鏈交聯度增加，從而使得乳液粘度增大，從而導致配漆粘度較大；另一方面酰胺基團給粒子本身帶來更多的結合水，使得JS涂料自由水減少，進而影響了施工性。
從力學數據來看，隨著甲基丙烯胺酰胺用量從增加，延伸率先逐漸上升在下降，拉伸強度和粘結強度趨勢則表現為持續上升。這表明甲基丙烯胺酰胺添加量增加時，聚合物與水泥顆粒的結合位點也逐漸加大，成膜及交聯性更佳，使其延伸率和強度都得到較好的協同增長，但隨著酰胺用量的繼續增加，其強度更大程度增加，導致涂膜韌性下降而導致延伸率的損失。
綜合所述，甲基丙烯酰胺添加量1.5-2.5份時，JS防水涂料綜合性能較優。
總結
通過對比不同類型的酰胺基單體所合成的乳液，以甲基丙烯酰胺合成的乳液在JS防水涂料中綜合性能最佳；通過對比不同的甲基丙烯酰胺用量合成的實驗以及測試結果表明，甲基丙烯酰胺添加量1.5-2.5份時，JS防水涂料綜合性能較優。
參考文獻
[1]王嫻 聚合物水泥基防水涂料的影響因素分析 [J].上海建材，2012(02)：26-29.
[2]李雪梅，潘永恒，曾志偉.聚合物VAE與丙烯酸防水涂料的性能比較研究[J].橡塑技術與裝備，2016（12）：78-80.
[3]潘祖仁,于在璋.自由基聚合[M].北京:化學工業出版社,1983.
[4]曹同玉,劉慶普,胡金生.聚合物乳液合成原理性能及應用[M].北京:化學工業出版社,1999。
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