第三章新型防水材料

第三章 新型防水材料

第一节 我国建筑防水材料工业的发展

防水材料是建筑及有关行业所需要的重要功能材料，是建筑材料工业的一个重要组成部分。随着我国经济建设的快速发展，不仅工业建筑与民用建筑对防水材料提出了更多品种与质量的要求，材料的应用范围还扩展延伸到诸如桥梁、隧道涵洞、国防军工、农业水利、电子家电、食品医药以及交通运输等行业和领域。 我国防水材料的产量居世界前列，是个生产大国，但从产品结构来看，85%以上为中低性能产品，技术含量不高，产品附加值低，处在典型的“大而不强”的位臵。如何使我国的防水材料，“由大变强、靠新出强”，以适应建筑业和国民经济其他领域快速发展的需要，就成为我们当前工作的重点。

一、发展概况

建国以后的60余年来，我国防水材料行业获得了极大的发展。产品品种由单一的纸胎油毡逐步发展为沥青基防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、密封材料和特种防水材料五大类，上百个规格品种，辅助材料，施工机具也基本配套；设备制造与工艺技术的开发能力比过去有了很大的提高，再加上一系列的政策法规、应用技术等，使我国的防水材料已初步成为一个门类齐全、规格档次配套的材料工业体系。

(一)基本能满足要求的原辅材料

与大多数建材产品不同，防水材料的原辅材料绝大部分都是石油化工产品，因此，原辅材料的配套，在很大程度上取决于我国石油化学工业的发展。 虽然从原料品种、型号、特性以及企业和生产规模、工艺水平、质量等级来看，与工业发达国家相比尚有较大的差距，但这种差距正在逐渐缩小。

(二)飞速发展的沥青基防水卷材

沥青基防水卷材主要分石油纸胎油毡卷材和改性沥青卷材两大类。 我国新型沥青防水卷材种类较多，有SBS改性沥青卷材、APP改性沥青卷材、PVC改性煤焦油油毡、催化氧化沥青玻纤胎卷材、丁苯橡胶改性沥青卷材、再生胶油毡等，每一种卷材又有多种不同的规格型号与类型，从而满足了不同建筑等级与不同使用条件对防水材料的要求。新型沥青防水卷材从性能指标上来看，不同品种之间性能上的差别有时也很大，如PVC改性煤焦油油毡与SBS和APP改性沥青防水卷材相比，性能指标要低得多，但这类防水卷材的共同特点是其综合性能指标比油毡要高得多(参见表3-l)，是纸胎油毡的升级换代产品。

(三)异军突起的高分子卷材

高分子防水卷材主要有EPDM、PVC、CPE、橡胶共混、再生胶等品种。与

新型沥青防水卷材性能有高低不同，高分子卷材虽也有一些低性能的产品，但总体的性能水平较高，属高性能防水材料，特别是三元乙丙橡胶卷材被公认为是高性能防水材料的代表。

(四)不断提高中的防水涂料

防水涂料主要有高分子涂料、改性沥青涂料两大类。从性能指标来看，我国防水涂料低性能产品所占比重过大，如涂料用PVC油膏、水性PVC胶泥、沥青基涂料、再生胶及其改性沥青涂料、氯丁胶等改性沥青涂料所占比重在85%以上，而高性能的聚氨酯涂料、丙烯酸涂料、硅橡胶涂料等只占百分之十几。

(五)重点发展的密封材料

密封材料除防水密封外，还是一种重要的节能材料，发达国家近十几年的发展表明，密封材料是防水材料中唯一的一类年均增长率保持在二位数的材料。 50年代以前，建筑以砖石墙体为主，厚度大，吸水性强，温差引起的位移不明显，用油膏嵌缝就可以了。随着新型建筑，特别是高层建筑、大跨度建筑、大板幕墙、大玻璃窗、金属和透明玻璃幕墙建筑的兴起，对高性能弹性密封材料的需求也就迫切起来。加上我国汽车工业的发展对密封材料形成了巨大的潜在需求。我国密封材料的主要品种有硅酮、聚硫、聚氨酯、丙烯酸、丁基、氯丁密封胶以及PVC胶泥、油膏、胶粉改性沥青油膏等。近几年的发展表明，人们对密封材料的重要性有了进一步的认识，不但产量增长较快，中、高性能产品的增长也较快，已经出现了一批较有实力的企业，所生产的密封材料基本上接近和达到发达国家同类产品的质量水平。

二、存在的问题

我国防水材料行业存在的问题可以分为材料、设计与施工、体制三个方面。1991年，建设部对全国100个大、中城市1988年后竣工的工业与民用建筑进行抽样调查，抽检了2072栋建筑，总面积797.7万m2，渗漏的有725栋，渗漏率35%。渗漏建筑中，采用防水涂料的渗漏率最高，占44.3%；刚性防水次之，占38.7%；卷材防水最低，占31.4%。

虽然材料不是造成渗漏的第一因素，毕竟也占到20%~22%，概括地讲，问题主要体现在数量、品种、质量上“大而不强，多而不新”，生产技术与装备开发仍较落后，企业规模小，没有形成规模经济。

（一）材料问题

1．防水材料行业大而不强

传统的防水材料占全部防水材料的85%，即使国外认为性能较为一般的玻纤胎氧化沥青防水卷材我国的产量也不大，没有大量推广开，且由于沥青原料与胎基的质量问题，我国玻纤胎氧化沥青防水卷材，以及纸胎油毡与国外同类产品相比仍有较大的差距。也就是说，我国防水材料的主导产品纸胎油毡在发达国家是

淘汰产品，一些发达国家仍在生产的纸胎油毡其性能要远高于我国的纸胎油毡，因而可以认为我国是世界上最大的低性能防水材料的生产与使用国家。

值得注意的是我国的高分子防水卷材中有不少是以废旧橡胶和塑料为主要原料，性能较为一般。

防水涂料的大量使用主要是因为价格低，且施工简便，但防水涂料性能差是导致用防水涂料施工工程渗漏率高的重要原因之一，我国的防水涂料低性能的产品约占70%。密封材料也是如此，低性能产品占85%左右。

2．生产技术落后

我国防水材料门类齐全，品种多，但新产品、新技术、新机具、新工艺推出少，且大多是低水平的重复，缺乏创新。

3．企业生产规模小，没有形成规模经济

企业生产规模小有诸多不利因素，如产品成本高，质量不稳定，检测手段不齐全或根本没有，因而也就不具备集中人才，开发新产品，开拓市场的能力。企业规模小是企业陷入效益差、产品质量差恶性循环的主要原因之一。

(二)设计与施工问题

从表面上看设计施工与防水材料的发展并没有什么太大的联系，但是在我们已可以生产出符合发达国家标准防水材料的今天，仍按传统材料设计标准去衡量新型防水材料，并且不去考虑新型防水材料对施工的要求，仍沿袭原有的施工方法，就会使新型防水材料在与传统材料的竞争中处于劣势。设计与施工问题占全部渗漏的67%~68%，这其中有相当一部分被转嫁到了新型防水材料身上，从客观上起到了限制中、高性能防水材料发展的作用。因此，分析设计与施工存在的问题，对于防水材料的发展来说是很重要的。

1．设计无规范

防水工程的设计本来是一项要求十分严格的工作，设计人员不但应对所设计的工程有深入的了解，对各种防水材料及适用性也要有所知。实际上我国的设计人员对防水材料，特别是近年新开发的防水材料新品种所知甚少，许多人只设计过纸胎油毡的防水层，再加上防水工程的设计无规范，在设计使用新型防水材料时无法可依，只能用纸胎油毡的经验去套，使中、高性能防水材料的特性难以发挥，与传统材料相比处在不利的位臵上。而设计的问题是不容易为人们所察觉的，即便是设计问题也往往认为是材料不好，如许多带保温层的建筑由于保温材料的吸湿性在没有做隔汽层或排汽通道时，水蒸汽的作用会使防水材料坏损，从而造成渗漏。

2．防水施工质量差

施工人员素质低，没有专业的防水施工队，加上管理不严，是造成施工成功率低的主要原因，也对新型防水材料造成不良声誉，从而影响到中、高性能防水

材料的普及和发展。

由于没有相应的法规，我国防水施工队伍组织混乱，防水工程转包并一转再转的现象较为普遍，即便是一些大、中型国有建筑工程公司，防水工程也多转包他人。转包的防水工程有不少既无工法，也没相应的施工机具，大多是土法作业。一提到渗漏，人们首先想到的是材料，而施工质量造成的渗漏虽占到调查的45%~48%，居渗漏的第一位，但却容易为人们忽略。

3．建筑防水定额偏低

据了解，国家对建筑防水工程并没有规定明确的定额，由于建筑工程的费用主要是材料和施工，故各地区都根据自己的情况制定较为详细的工程预算，绝大部分施工单位就是根据这一预算来制定工程定额的。对建筑结构和建筑装饰装修的偏重，使防水工程长期得不到重视，预算费用一直偏低，因而也就使我国防水工程根据预算确定的定额实际只占建筑工程总造价的1%~2%，国外则为

8%~10%，如果再加上我国建筑造价总体水平较低这一情况，防水的困境就可想而知了。随着国民经济的发展，建筑造价也在不断上升，但人们宁可把钱花在装饰装修方面，也不愿为防水多花钱。由于定额偏低，除少量高等级的建筑外，大部分建筑工程的防水却只能采用低性能的防水材料，而低性能材料的大量使用又加重了我国建筑渗漏的局面。

(三)管理问题

1．科技水平不高，与世界先进水平差距较大

防水材料技术是一门综合性、应用性很强的工程科学，对推动建筑工程发展，提高建筑物功能发挥着重要的作用。防水材料涉及应用化学、建筑材料、高分子材料工程、轻化工机械、自动化技术等，在工程技术方面涉及建筑学、建筑热工学、工民建等学科。我国现有22个科研院所从事防水材料研究开发，但人数不多，人才短缺，各单位之间只停留在业务往来，缺乏学科之间的交叉渗透，缺少组织协调、业务指导和分工协作。科研开发起点不高，低水平重复多，着眼主导产品多，配套材料和应用技术不够，工程技术研究十分薄弱，跟不上材料的发展。

2．体制不协调

防水是一项系统工程，涉及材料、设计、施工、管理等诸方面，而这些方面在我国目前的体制中又分成不同的行业和部门，由于体制不协调使我国防水行业的许多问题，如设计问题、施工问题、保证期制度问题等形成盲点，无人关注。

三、建议与措施

我国防水行业相对还较落后，低性能的材料比重过大，施工人员素质不高，体制也不协调，这并不是那一个部门的责任，国家建材局、建设部以及其他有关部门在极其困难的情况下投入大量资金进行科技攻关和基础建设，使我国防水行业从原材料、产品、成套装备到施工技术、规范、管理等已初步完成了向工业化

体系的过渡，具备了向国际水平靠拢，与国际市场接轨的条件，其进步是有目共睹的。

要迈上从材料、设计、施工到管理都达到国际先进水平的第二个台阶，为此提出以下建议：

(一)实行防水工程保证期制度

防水工程质量主要是由材料、设计、施工、管理四个方面的因素来决定的，提高防水工程质量，使建筑确保不漏，这四个环节缺一不可。我们完全有理由认为，防水工程保证期是将这四个环连成链重要的一步。实行防水工程保证期制度，不但可以提高施工质量，还可促进中、高性能防水材料的应用，大大改善我国防水落后的现状。

防水工程保证期与我国目前实行的保修期是两个完全不同的概念。保修制度是指防水工程由非人为原因而损坏并在规定的保修时间内造成渗漏的，由施工单位负责修补，并承担修补过程中所发生的一切费用。建国以来，我国对防水工程实行合格制度，只要通过验收，渗漏造成的维修费用施工单位就不再承担，从而使一些单位偷工减料、施工粗放，建筑竣工当年就漏的比例大幅度上升。保修制度在其特定的历史条件下发挥了很好的作用，只能作为向保证制度过渡的一种措施。因为我国现行的三年保修制度，表面上看防水工程可在三年内得到免费维修，实际上提供了允许在三年内渗漏的制度。而保证期制度除保修外，施工单位还要赔偿由渗漏造成的损失，如家具及内装修的损害、设备及设施的损害以及停产等损失的赔偿。这一赔偿是由法律作保障，由保险公司来执行的。值得一提的是工业化国家防水工程的保证期一般为十年，由于大多数防水材料的使用寿命可达15~25年，10年保证期是可行的。按要求施工，采用符合标准的材料，防水工程的实际使用寿命会远远高于10年。而实际使用年限越长，施工企业管理和材料生产企业的信誉也就越好，企业的经济效益和社会效益也就越高，从而鼓励人们生产优质防水材料并精心施工。

实行防水工程保证期制度涉及到国家政策、法律、保险、市场，以及人员培训、施工企业管理、材料的认证等诸多方面的问题，需要综合考虑。但实行防水工程10年保证期可大幅度降低防水工程的渗漏率，促进中、高性能防水材料的发展，降低国家每年高达20亿元用于渗漏维修的费用，具有巨大的经济与社会效益。为此，我们呼吁建设部和国家建材局等有关部门密切配合，立即着手建立防水工程保证期制度。

(二)合理调整产品结构

产品结构的调整不能仅仅局限于建筑业，要扩展到防水各个领域。由纸胎油毡到改性沥青防水卷材是调整，由建筑密封材料到建筑、汽车业密封材料并举也是调整。以高分子卷材为例，我国各类高分子防水卷材大多是以屋面材料为对象

进行研制和开发的，实际上高分子卷材也是一种很好的水利工程与地下工程的防水材料，在国外的应用已十分普遍。从屋面到水利与地下工程是应用领域的调整，也是同类产品自身结构的调整。当然，产品结构的调整主要还在于增加中、高性能产品的比重，提高我国防水材料的总体质量水平，这也就是我国防水材料工业由大变强的过程。

(三)实施“名牌”战略，规范市场行为

我国的市场经济尚处在培育发展阶段，并不十分规范，假冒伪劣产品屡禁不止，名牌产品却得不到应有的地位。使建筑渗漏成为难以解决的顽症。如何利用市场经济杠杆，发展名牌产品，规范市场行为，是防水材料上档次、上水平的重要一步。

(四)加速防水材料生产与科研基地的建设

我国的防水材料一直没有形成规模再生产与经营，生产与科研单位也是各自为政，很少联合。必须抓好密封材料、高分子卷材生产与开发基地的建设，还应解决生产与科研单位之间的衔接问题，使密封材料和高分子卷材在较短时间内不但要完成产品生产由大到强的转变，科研开发也应完成由多、散到规模和集中的转变。

(五)采取正确的政策引导，扶持重点企业的发展

第二节 高分子防水材料

一、概述

建筑防水材料是建筑工业材料的一个重要组成部分。它包括防水涂料、防水卷材、密封材料三大类。近十年来，我国建筑防水材料科学技术水平已经有了较大的进步。在高分子防水材料、高分子材料改性沥青制品方面也正在不断发展。但我国仍然是以沥青类低、中档防水材料为主，在一些重点工程和高档建筑中还需要采用进口防水材料。

从国外建筑防水材料总的发展趋势来看，建筑防水材料由传统的沥青基材料向高分子材料或高分子改性沥青系发展，卷材胎体由纸胎向玻纤、化纤胎方向发展，密封材料和防水涂料由低级产品向高弹性，高耐久性产品方向发展，屋面防水构造由多叠层向单层方向发展，施工技术由热熔操作向冷施工方向发展。 本节介绍几种主要的新型高分子防水材料。

二、聚氨酯防水涂料

聚氨酯是一种有机高分子化合物，在它的主链中含有许多重复的氨基甲酸酯基团通称聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。聚氨酯系由多异氰酸酯与含有多羟基的化合物或高聚物相互作用而制得。其最大的特点是不含溶剂，固化时几乎不产生收缩变形，在形状复杂的截面上和管道纵横的部位做防水施工十分简便。为了扩大材料来源和降低聚氨酯类防水涂膜的造价，主要做法是在聚氨酯防水材料中掺入较大量的煤焦油作活性填充剂。这种材料为双组份反应固化型，并能厚涂形成柔软而又富有弹性的防水涂膜。这种材料具有优异的粘结性能，同时具有良好的耐水性、耐龟裂性、耐候性和耐化学药品性，是目前世界上最常用和有发展前途的高分子防水材料。

(一)主要原材料

聚氨酯防水涂料是由预聚体(A组份)，交联固化剂(B组份)，填料和助剂按一定的比例调配而成。

1．甲苯二异氰酸酯(TDI)

甲苯二异氰酸酯分子量为174，是无色透明液体，具有刺激性气味，有毒。甲苯二异氰酸酯有2,4体及2,4和2,6混合体。一般2,4和2,6混合体按66/35或80/20的比例混合。通常采用混合体，以便于控制生产时的反应速度。

2．聚醚

根据引发剂所含活性氢原子的数目，可制得不同官能度的聚醚，如用二醇制取二官能的聚醚，用三醇制取三官能的聚醚。

3．甘油，蓖麻油

在制备聚氨酯防水涂料中甘油和蓖麻油作为羟基型交联固化剂。

4．煤焦油

煤焦油是一种黑色粘稠液体，常温下比重大于1.1，成分极为复杂。配制深色防水材料时，掺适量的煤焦油，可降低成本，提高材料的粘结力和耐水性。

5．助剂，颜料、填充料

为调节凝结时间，需掺微量的促进剂二月桂酸二丁基锡(简称有机锡)，或辛酸亚锡为消除或减少材料的气泡，需掺适量的消泡剂，为防止竖缝施工时流挂，需掺适量的防流挂剂等。在配制浅色聚氨酯防水材料时还需加入适量的无机氧化物颜料及酞青系颜料。为了降低成本，改善机械强度、调节施工稠度，配制聚氨酯防水材料时还可掺加适量的填充料，如滑石粉，轻质碳酸钙粉等。

(二) 预聚体(A组份)的聚合

多异氰酸酯是一种反应活性较大的化合物，能与带活泼氢的醇类，胺类及水等反应，如二异氰酸酯与二元醇，通过逐步聚合反应成聚氨酯。

采用二异氰酸酯与端羟基的聚醚，进行加聚而制得预聚体。如果反应物中NCO/OH的比例不同，预聚体的端基或为异氰酸酯基，或为羟基。如果甲苯二异氰酸酯过量，则可形成末端为NCO基的齐聚物(聚氨酯液体橡胶)。

NCO/OH比例升高，齐聚物中游离NCO基含量增多。经扩链交联后，由扩链剂与NCO基反应所得的氨基甲酸酯结构单元的含量相应增加，伸长率减少，定伸长度增加。为了满足施工需要，选用聚合度较大的聚醚配料时，控制NCO/OH=2；生产时控制预聚体NCO的含量在8.5%~4.6%左右。实际生产中可用聚醚分子量和预定NCO%值计算甲苯二异氰酸酯(TDl)消耗量。

图3-1 预聚体合成工艺流程

预聚体的聚合步骤如下：将计算量的聚醚加入釜中，加热升温，釜内温度保持在110~118℃下，真空脱水。脱水完毕冷却降温。待釜内温度降到60℃以下时，慢慢加入定量的二异氰酸酯，继续加热搅拌，使釜内温度保持在85~90℃范围，反应2.5小时。反应完毕，趁热在66.7~93.3kPa的条件下真空脱泡30分钟，用氮气消真空，以胺当量法测定预聚体中游离NCO基的含量。

(三) 固化剂(B组份)制备工艺

采用甘油和蓖麻油作为交联固化剂，苯二甲酸二丁酯和煤焦油作为混合剂，以及促进剂二月桂酸二丁基锡等材料组成固化剂。配制的方法是先将甘油、蓖麻油及煤焦油分别脱水，而后根据预聚体中NCO基的含量，将上面几种材料按照比例混合均匀。其中煤焦油既作填充剂和增韧基，又因内含稠环化合物、杂环化合物、酚基，醇基，胺基，亚胺基等化合物，能与异氰酸基结合成胶。

在常温状态下，A、B两组份混合均匀，涂刷于基面，B组份中的活性-OH

基与大气中的水分子和A组份中的-NCO基（异氰酸基）发生化学反应，交联固化成连续完整的高分子膜，形成防水涂膜。

防水涂膜的固化速率随温度而变化，温度低速率慢，温度高速率快。为了控制施工速度，A，B两组份混合时的温度要适宜，一般15~30℃的温度下，可施工时限约3~5小时。

配制防水涂料，一般B组份含有羟基0.8%左右为宜。若A组份加量不够，不足与羟基反应，则固化不完全，固化后涂膜发粘，若A组份加量过多，则-NCO过剩，分子结构的交联度增加，固化后的涂膜发脆，一般用NCO/OH=1.l~1.2为宜。B组份的用量的计算式如下：

式中，b——B组份中的-OH%；a——A组份中的-NCO%。

三．水乳型再生胶沥青防水涂料

纯沥青涂料形成的防水层对温度十分敏感，冷脆热淌，弹性很差，几乎没有延伸率，耐老化性能很差，使用寿命短。但沥青可以与其他高分子材料，如丙烯酸乳液、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯共聚乳液，醋酸乙烯共聚乳液等合成树脂乳液混合达到改性的目的，也可以与橡胶合理地结合提高乳化沥青对基层的粘结性，不透水性，耐溶剂性，延伸性，耐热性和低温柔性，是国外通用的一种防水涂料。我国近几年发展起来的氯丁胶乳沥青防水涂料亦属此范畴。

(一)主要原材料

1．石油沥青

石油沥青是水乳型再生胶沥青防水涂料的主要原料，为了满足沥青易于乳化的要求，宜采用软化点为70℃的石油沥青。

2．再生橡胶

再生橡胶是废硫化橡胶经过脱硫再生而成。

3．乳化分散剂

沥青乳化是指沥青以微细的液滴分散在和它互不相溶的另一液体——水中；再生胶水分散体是指再生橡胶以固体粒子的集合体完全分散于水中的稳定体。 乳化分散剂是表面活性剂，它被吸附在液体表面的界面上，降低表面张力。乳化分散剂的种类很多，有阴离子型、阳离子型和非离子型等。水乳型再生胶沥青防水涂料的配制中采用阴离子型油酸甲乳化剂。

(二) 废硫化橡胶的脱硫

再生橡胶是废硫化橡胶经过脱硫再生而成。脱硫不是可以脱去硫化胶中的硫，而是通过热，氧、软化剂等的作用使废硫化橡胶中的硫键在热解聚过程中断

裂，从而使橡胶大立体网状结构的分子变成含有不同量结合硫的小体型网状结构和少量链状物。废硫化橡胶经过再生变成再生胶，获得了塑性，就可进行加工利用。其制品仍然具有橡胶所特有的物理力学性能。在这里，脱硫(解聚)的深度极为重要。解聚不足，再生胶就不能顺利地制成涂料，解聚过度则会使涂料结膜性能劣化，影响涂料质量。废橡胶的热氧解聚应达到这种程度：再生胶的分子构造小到能使之实现水分散，同时又有一定的侧链，使之在水分蒸发后能形成连续的薄膜。废硫化胶的脱硫可以在反应釜中经160℃ 6h的塑炼完成。可按下例配比(重量份)投料：

24目胎面胶粉 100

60号石油沥青 20

420活化剂 2

松香 2

(三) 再生胶的水分散

橡胶类物质的水分散一般采用塑炼法。用油酸和氢氧化钾进行再生胶的水分散，物料重量份组成如下：

再生胶 100

油酸 6

氢氧化钾(33%) 5

防老剂 2

工业软水 110

再生胶水分散的方法步骤是：

炼胶机滚筒温度应为50~60℃，在炼胶机上将再生胶塑炼至较高的可塑度，然后加油酸，再加氢氧化钾，塑炼至反应完全；慢慢加温水(约占总水量的1/3)得到水分散胶膏，取下胶膏，在搅拌下加入剩余的水制得再生胶乳。为了提高胶乳的稳定性，可在胶乳中滴加0.6%的氨水，或预先在水中溶入1%的聚乙烯醇，作为保护胶体。

再生胶水分散过程是一个复杂的物理化学过程，同时伴随着化学反应。其机理大致如下：

(1)再生胶低温塑炼阶段，借助强大的剪切和拉扯力使大分子链获得进一步断裂。

(2)油酸分子与天然橡胶烃分子结构近似，它虽不能溶于水，但却能在再生胶中很好地分散。油酸分子带着水分子进入再生胶内部，形成了水微粒分散在再生胶中的分散体，此时再生胶为连续相，水为分散相。

(3)氢氧化钾溶液加入后，立即与油酸发生皂化反应，生成一种亲水性极强的阴离子型表面活性剂油酸钾。由于这种表面活性剂的作用，使再生胶微粒被水

包围，继续加水，便形成水为连续相，再生胶为分散相的分散体，完成了分散相的转换。

(4)为了增加胶乳的稳定性，可加入过量的碱，增加胶乳的双电层电位。或者加入聚乙烯醇等保护胶体，增厚粒子的保护层。

(四) 沥青乳液的配制

配制沥青乳液，在我国已有较成熟的经验。其基本原理是将沥青熔融，加入乳化剂，在强烈的搅拌下，将熔融的沥青分散成微粒，降低体系的表面张力，同时使微粒表面带电荷，形成保护膜，实现稳定的乳化液。乳化剂的选择上可采用阴离子型乳化剂，阳离子乳化剂或非离子型乳化剂。非离子乳化沥青防水涂料的配比如下：

10号石油沥青 30

60号石油沥青 70

OP乳化剂(HLB=16.6) 2

水 100

氢氧化钠 0.88

水玻璃 1.60

聚乙烯醇 4

在这种乳化沥青中，用了两种牌号的石油沥青，是考虑到沥青的耐热度。聚乙烯醇仍然是一种保护胶体，碱和水玻璃都可以调节乳液的碱度，提高乳液的稳定性。

沥青的乳化设备可以采用匀化机、高速分散机，也可以使用胶体磨。匀化机的工作原理是马达带动齿轮泵高速转动，将输入匀化机中的液体沥青和乳化液通过齿轮泵和喷头的往复循环喷射分散。由于喷头的口径很小，从齿轮泵到喷头之间管道的压力很大(一般在686kPa以上)，对从喷头细小的注口中喷出的沥青液和乳化液产生很大的剪切力，使其成为雾状的混合物。这样往复多次，借助机械和流动力学的作用，使沥青分散成细的微粒，并均匀地分散在乳化液中，形成稳定的沥青乳液。

(五) 水乳型再生胶沥青防水涂料的制备

石油沥青与高分子聚合物可构成高聚物沥青。但它们的作用机理至今尚未完全明了。一般认为，高聚物的加入，对沥青的分散结构有影响，改变了分散介质的组成，促进了石油沥青分子的相互排斥，另外，改变了分散相的组成，形成弹性结构网，同时减缓了沥青的老化。

再生胶与沥青的作用机理大致也如上述。

将一定量的再生胶乳和乳化沥青充分搅拌均匀即成水乳型再生胶沥青防水涂料。根据不同的用途和性能要求可以以不同的配比混合搅拌制备。一般再生胶

乳和沥青乳液的比为1:1。

(六)水乳型再生胶沥青防水涂料的主要性能

水乳型再生胶沥青防水涂料的主要性能如表。

水乳型再生橡胶沥膏防水涂料技术性能

四．氯丁胶乳沥青防水涂料

氯丁胶乳沥青防水涂料是一种用橡胶改性的沥青防水材料，其各方面的性能均优于再生胶乳化沥青防水涂料。

(一) 氯丁胶改性沥青的机理

沥青虽具有良好的憎水性，不透水性、粘结性和塑性，但也存在着低温下脆裂，高温下流淌、弹性差和耐老化性差等弱点。而氯丁橡胶具有耐气候、耐臭氧、耐油、耐酸，耐碱等优良的性能，此外，氯丁胶中氯的含量较高，遇火时易分解出氯化氢，因此具有不延燃，离火自熄的性能。

氯丁胶改性沥青的机理大致是这样的：沥青在乳化剂的作用下，经过强力的机械分散成为极其微细的颗粒，这些微细的颗粒与氯丁二烯聚合乳液相混，形成均匀的新乳液体系。沥青是由矿物油质、树脂质和沥青质等成分组成，其矿物油质对氯丁橡胶具有部分溶胀和部分溶解的特性。氯丁胶乳化沥青施工以后，随着表面凝附和水分蒸发，乳液产生破乳，沥青微粒掺入到氯丁橡胶分子之间，沥青分子被橡胶分子粘附和包裹，使沥青不可能由于树脂质的粘联作用出现自身粘附聚集，形成一种新的填充体系。这种填充体系，是以氯丁橡胶分子为网络，沥青微粒为填充物的改性弹性体，这就有效地改善了沥青耐候性差和无弹性的弱点，而氯丁橡胶一系列优良的特性也表现在这种新弹性体中。

(二)氯丁胶乳沥青防水涂料的生产

1．原材料

(1)石油沥青：60号石油沥青，软化点45~55℃。

(2)氯丁胶乳：阳离子氯丁胶乳，总固量50%±2%。

(3)乳化剂：阳离子乳化剂1281，活性物含量>50%，HLB值：25。

(4)保护胶体：聚乙烯醇，聚合度1700。

2．生产工艺流程

氯丁胶乳沥青的生产工艺比较简单，第一步是沥青乳化，然后把乳化沥青和氯丁胶乳混合均匀，即成氯丁胶乳沥青防水涂料。沥青的乳化方法和再生胶乳化沥青防水涂料一节中介绍的方法相同，即在熔融的沥青中加入乳化剂和保护胶体，经强力搅拌而成。

3．氯丁胶乳沥青防水涂料的性能

氯丁胶乳沥青防水涂料的各项性能都与再生胶乳化沥青防水涂料相似，但其粘结强度、不透水性，尤其是低温柔性、耐裂性，抗老化性能均优于再生胶乳化沥青防水涂料。氯丁胶乳沥青防水涂料经800小时人工气候加速老化试验，涂层除出现失光，变色外，不出现起泡，裂纹，脱落等老化现象。

五、三元乙丙复合防水卷材

三元乙丙复合防水卷材是在三元乙丙-丁基防水卷材的基础上研究和开发的。三元乙丙-丁基防水卷材的原料是乙烯、丙烯和少量的双环戊二烯共聚合成的三元乙丙橡胶，掺入适量的丁基橡胶，硫化剂、促进剂、软化剂和补强剂等经过密炼，拉片、过滤挤出(或压延)成型、硫化，检验和分卷等工序加工制成。由于三元乙丙橡胶分子结构中的主链上没有双键，少数的双键仅存在于支链上，而其他类型的橡饺在分子结构的主链上一般都有双键存在。因此，当三元乙丙橡胶受到臭氧、光，热和湿等作用时，主链不易发生断裂，耐候性能比其他类型的橡胶优越得多。按理论计算，这种防水卷材的使用寿命约54年。三元乙丙-丁基防水卷材具有重量轻(2kg/m2左右)，使用温度范围宽(在-40℃~80℃范围可以长期使用)，耐候性优异，抗拉强度高(>7.5MPa)，延伸率大(>450%)，对基层伸缩或开裂的适应性强等特点，而且是冷作业，施工操作简便，可以减少环境污染和改善施工人员的劳动条件。但是由于价格高，发展较缓慢，因此研究了三元乙丙橡胶与废橡胶复合型彩色防水卷材。复合卷材的面层是彩色三元乙丙橡胶等材料，底层为氯丁胶与再生胶混合物，掺入适量的硫化剂等外加剂。经塑炼、混炼、压延成片、复合硫化等工序使底材与面材牢固结合。三元乙丙橡胶作面层能充分发挥它的各种优异的特性。

(一)生产复合防水卷材的主要原材料

彩色三元乙丙复合防水卷材的主原料有：三元乙丙、氯化聚乙烯、胎面再生胶以及硫化助剂、补强剂、软化剂、防老剂、热稳剂、填充剂、着色剂等。

1．胎面再生胶

胎面再生胶以汽车的旧轮胎的胎面层为主要原料，经清洗、破碎、细碎、拌油、脱硫、粗炼、精炼等工序制作而成。

2．各种助剂

采用国产防老剂、补强剂、硫化助剂、软化剂、热稳剂、填充剂、着色剂等。

(二)生产工艺流程

1．塑炼

将各种材料干燥、筛选、按配比正确称量。各种材料的配比列于表。

卷材原材料配比

材 料

三元乙丙

氯化聚乙烯

胎面再生胶

硫

硫化助剂

补强剂

软化剂

热稳剂

防老剂

填充剂

着色剂 面 材 70 30 — 2 12 20 25 1 1 80 8~10 基 材 — l5 100 0.8 5 — 2 — 0.5 40 —

面材塑料：首先将氯化聚乙烯加入二辛酯等拌匀，塑料包辊时再加入三元乙丙。宜采用薄通法，在辊温为60~70℃，辊距为0.5~lmm的条件下，进行10~12次塑炼。

基材塑炼先采用辊温40~50℃，辊距2~4mm，将再生胶进行l0min塑炼，再放大辊距至6~8mm，经5min塑炼。

2．混炼

为了提高产品性能，必须在生胶中加入各种配合剂进行混炼。

面材混炼；先采用小辊距，约0.5~1mm，待物料包满全辊后再逐步放宽辊距，然后按次序先后加入着色剂、氧化锌，部分填充剂、软化剂、又一部分填充剂、促进剂、硫化剂，硬脂酸。其前辊温度为50~55℃，后辊温度提高5℃，并在辊距为4~8mm的情况下，经6~7次混炼。

基材混炼；先用小辊距1.5~2.6mm，待已塑炼的再生胶包满全辊后，加入氯化聚乙烯混炼至辊面无网状后，再依次加入氧化锌、软化剂、填充剂、硫化剂等。在前辊温度40~45℃，后辊温度提高5℃的情况下采用8~10mm的辊距，经3~5次混炼。

3. 压延

混炼胶进入压延机之前，需要进行热炼(粗炼、精炼)，使之经过预热达到一定均匀的可塑度和进一步混炼分散。直至胶料包满全辊表面光泽无网状，面材需

保持温度在80±5℃，基材需保持温度55±5℃才可供压延使用。

压延是一项精致的工艺，目的是通过压延机辊筒对胶料的压延，生产厚薄一致的胶片。

4．复合卷取

通过压延使两层薄胶片复合成一层胶片。卷取时为避免片材硫化时粘结，在中间采用耐高温(160℃)布，卷取时要卷紧，两边平整，到一定长度时裁切并用固定带扎紧。

5. 硫化

硫化采用直接蒸气法，设备为卧式硫化罐。气压从0.5~0.55MPa分三段升温，需2小时左右。

(三)卷材的性能

三元乙丙复合防水卷材的主要性能列于表。

三元乙丙橡胶防水卷材的技术性能

项 目

拉伸强度(MPa)

断裂伸长率(%)

300%定伸强度(MPa)

撕裂强度(KN/m)

脆性温度(℃)

不透水性(Paxh)

臭氧老化(42±2℃，伸长

100%1000±100PPhm，168h)

热空气老化后保持率拉伸强度

(%)

80℃×168h 断裂伸长率 撕裂强度 ≥80 ≥10 ≥50 技 术 性 能 7.36 300~450 2.94 24.53 -40 2.94×10×1.0 静态无裂纹

六、建筑密封材料

建筑密封材料不仅能解决建筑物的渗漏，延长建筑物的使用寿命，又能提高建筑物的绝热、保温性能。随着建筑技术的发展，超高层建筑、大型框架轻板结构、玻璃幕墙、中空玻璃等新建筑设计被广泛应用，这些新型建筑需要不同要求的嵌缝，促进了各种类型密封材料的迅速发展。密封材料种类繁多，有密封膏、密封带、密封垫、止水带等。其中密封膏占主要地位。

(一)聚氨酯密封膏

在聚氨酯防水涂料中加入适量的填料，起到增量剂的作用，对制品的性能影响不大。

这种材料是双组份反应固化型弹性密封膏。工厂制备时可分二组份包装：A组份为预聚体，是一种琥珀色粘稠胶体，B组份各种颜色的厚质膏体，它是由固化剂、滑石粉、碳酸钙等填料以及各种颜料组成的。为了降低成本，也可掺入煤焦油配制成黑色聚氨酯密封膏。

聚氨酯密封膏的性能比较优越。它的耐老化性能良好，粘结力强，弹性较大，伸长280%尚未拉断，卸荷后试件完全恢复原状。在-21℃的温度下，虽然稍硬，但不发脆，仍然有一定的弹性，说明嵌缝膏的性能完全能够满足板缝防水的要求。经过100℃、24小时高温烘烤后的胶片，没有发生分解，变形以及析油等现象，证明嵌缝膏的性能比较稳定。

(二)丙烯酸密封膏

丙烯酸建筑密封膏是由丙烯酸酯乳液配制而成的，因而是一种水性密封膏，用水作稀释剂，具有无毒，无污染、干燥前可用水清洗，不会引起爆炸、燃烧等一系列优点。

1．密封膏的配制

丙烯酸建筑密封膏的配制，除了丙烯酸酯乳液外，还要加入各种助剂与填料。

(1)增塑剂。增塑剂具有降低密封膏硬度，增加伸长率，改善与基底的粘结力等作用。可选用苯二甲酸酯类。添加量必须适当，太低起不到增塑作用，过高不仅降低粘结力，同时影响弹性的恢复。

(2)分散剂。为使颜料、填料均匀分散，需加入一定量的表面活性剂。可以加入OP-10等非离子型表面活性剂，也可加入阴离子型表面活性剂，或两种表面活性剂混用。分散剂的加量应在满足分散的前提下，尽量少加，以免影响密封膏的耐水性。

(3) 填料。添加填料可以降低成本，减少收缩，同时对密封膏的抗拉强度、硬度等力学性能的提高、耐候性的改善都有很大作用。一般选用轻质碳酸钙、滑石粉、石粉等无机填料，填料的品种及用量对密封膏的综合性能影响很大。

(4) 防冻剂。水性建筑密封膏在低温下易结冻，可加入能降低冰点的醇类防冻剂，如乙二醇等。

丙烯酸建筑密封膏的参考配方如下：

乳液(固体含量60%～62%) 40～60

苯二甲酸酯 8～12

分散剂 1.5～2.5

防冻剂 1～3

无机填料 40～60

颜料 2～3

丙烯酸建筑密封膏的配制，一般采用丙烯酸酯乳液先与各种助剂混合均匀，

然后边搅拌边加入各类填料，再将混合料经胶体磨或三辊机研磨，罐装制得成品。

2．丙烯酸密封膏的性能

丙烯酸密封膏具有耐老化性好、延伸性大、内聚力小、耐碱性好、粘结力强、使用温度范围宽(-40~80℃)等性能。

(三)氯丁橡胶密封膏

氯丁橡胶密封膏是以氯丁胶、丙烯类材料为主，掺入各种助剂和填充料组成，它是一种粘稠的膏状体。

氯丁橡胶密封膏是在带冷却装臵的开放式炼胶机中混炼而成的。

为了增大合成胶的可塑度，先把合成胶在炼胶机上塑炼。塑炼时，加入润滑剂，然后分别加入增塑剂，增粘剂、硫化剂、防老剂、颜料，填料、丙烯类材料和溶剂等进行混炼，待混合均匀即可下料，为一次混炼。一次混炼料需密封停放三天，使混炼后的膏状物充分溶胀。

然后加入部分增塑剂与溶剂进行二次混炼，混合均匀成为具有一定流动性的粘稠体。这种密封膏粘结力强，具有优良的延伸及良好的回弹性，由于其分子链上含有氯原子，因而具有较好的耐候性。