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钢结构厂房金属屋面专用丙烯酸高弹防水涂料耐久性分析！
金属屋面在经过一段时间的使用之后，表面涂层风化，在多种因素的影响下，会发生化学腐蚀和电化学腐蚀，导致金属屋面出现漏水的问题。常规的处理做法是对金属屋面进行维修，维修用材包括沥青类防水卷材、沥青类防水涂料、TPO防水卷材、普通丙烯酸防水涂料、金属屋面丙烯酸高弹防水涂料等，综合造价、安全性及使用年限等因素，金属屋面丙烯酸高弹防水涂料是最佳选择。
金属屋面维修所用的防水涂料除了要具有较好的强度和韧性外，还必须具有较好的耐酸性。因此，本研究探讨了填料种类、氧化锌掺量、乳液掺量对金属屋面丙烯酸高弹防水涂料（JWF）涂膜酸处理强度保持率的影响。
制备工艺简介
➤主要原材料
纯丙乳液：EC1791，陶氏化学；钛白粉：R706，科慕；重钙：1 250目，欧米亚；沉淀硫酸钡：3 000目，伊利特化工；煅烧高岭土：1 250目，恒源新材料；硅微粉：1 250目，江西中节能；氧化锌：亚昌锌业。
➤制备工艺
将水、部分助剂加入容器中，搅拌均匀；加入颜料和填料，进行打浆搅拌至均匀；加入乳液，搅拌至均匀并消泡；调整pH，添加增稠剂增稠至合适黏度。
制得的金属屋面丙烯酸高弹防水涂料（JWF）按照JG/T 375—2012 《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》的规定进行性能检测。
填料种类对酸处理强度保持率的影响
本实验选用沉淀硫酸钡作为基础填料，研究分别添加了沉淀硫酸钡、沉淀硫酸钡/重钙（质量比1∶1）、沉淀硫酸钡/硅微粉（质量比1∶1）以及沉淀硫酸钡/煅烧高岭土（质量比1∶1）对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响。其中沉淀硫酸钡的目数为3 000，重钙、硅微粉、煅烧高岭土的目数为1 250。4组实验中填料总质量相同，其余原材料种类及掺量均不变。
▲ 填料种类对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
▲ 填料种类对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
JC/T 375—2012标准中要求无处理拉伸强度≥1.5 MPa，酸处理强度保持率≥80%。填料种类对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响结果表明，添加沉淀硫酸钡/煅烧高岭土的JWF涂膜无处理拉伸强度最高，添加沉淀硫酸钡、沉淀硫酸钡/重钙、沉淀硫酸钡/硅微粉的JWF涂膜无处理拉伸强度差不多，其中添加沉淀硫酸钡的涂膜无处理拉伸强度略高。
经酸处理以后，添加沉淀硫酸钡/重钙的涂膜拉伸强度明显降低，且表面有鼓泡的现象，这是因为重钙与酸溶液反应产生CO2，破坏了JWF涂膜的结构，导致涂膜强度降低。硫酸钡和硅微粉不会与酸溶液反应，煅烧高岭土会有稍许Al2O3溶于酸，因此添加这3种填料组合的JWF涂膜酸处理以后的强度保持率较高。但是硫酸钡和硅微粉与树脂的结合力稍差，酸处理过程中，会破坏树脂与填料的部分结合点，其强度保持率反而比添加高岭土的JWF涂膜低。因此，本研究选用质量比1:1的沉淀硫酸钡/煅烧高岭土作为填料。
氧化锌掺量对酸处理强度保持率的影响
EC1791纯丙乳液侧链有羧酸基团，该基团可在氧化锌存在下发生交联反应，增加JWF涂膜的交联密度，提高材料的拉伸强度和酸处理后的强度保持率。氧化锌是两性氧化物，可以与JWF体系中的氨水发生络合反应，生成锌氨络合离子。选用沉淀硫酸钡/煅烧高岭土作为填料，保持其余原材料种类及掺量不变，研究氧化锌掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响。
▲ 氧化锌掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
▲ 氧化锌掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
可以发现，随着氧化锌掺量的增加，无处理拉伸强度持续增大，酸处理后的拉伸强度和酸处理后的拉伸强度保持率先增大后缓慢减小，且当氧化锌掺量为2%时最大。
乳液掺量对酸处理强度保持率的影响
乳液作为水性涂料中的主要成膜物质，当涂料涂覆到基层后，涂料中水分挥发，聚合物乳液粒子逐渐聚集堆积，当挥发足够水分后形成毛细通道，产生毛细压力，使得聚合物乳液粒子进一步变形凝聚，生成乳胶粒子。当聚合物乳胶粒子之间的间距缩小到一定程度时，范德华力的作用使聚合物乳胶粒子结合在一起，形成致密的涂膜。由此可知，乳液的性能和添加量会对涂料性能产生直接影响。保持其余原材料种类掺量不变，研究不同乳液掺量对JWF涂膜拉伸强度和酸处理强度保持率的影响。
▲ 乳液掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
▲ 乳液掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
可以发现，在一定范围内，随着乳液掺量增加，无处理的拉伸强度、酸处理后的拉伸强度和酸处理后的强度保持率均迅速增大；但当乳液掺量超过40%时，无处理拉伸强度、酸处理后拉伸强度和酸处理强度保持率基本保持不变。随着乳液掺量增加，酸处理后强度保持率增加，但是成本也会增加。综合性能和成本因素，乳液掺量为40%时性价比最高。
划重点：
▲ 填料的种类对酸处理拉伸强度保持率影响较大，以沉淀硫酸钡/煅烧高岭土组合为填料制备的JWF涂膜，无处理拉伸强度和酸处理拉伸强度保持率最高。
▲ 随着氧化锌掺量的增加，酸处理拉伸强度保持率先增大后减小，且当掺量为2%时最大。
▲ 在一定范围内，酸处理拉伸强度保持率与乳液掺量正相关，但当乳液掺量超过一定量时，无处理拉伸强度和酸处理拉伸强度保持率趋于稳定。综合性能和成本因素，乳液掺量为40%时性价比最高。
金属屋面维修所用的防水涂料除了要具有较好的强度和韧性外，还必须具有较好的耐酸性。因此，本研究探讨了填料种类、氧化锌掺量、乳液掺量对金属屋面丙烯酸高弹防水涂料（JWF）涂膜酸处理强度保持率的影响。
➤主要原材料
纯丙乳液：EC1791，陶氏化学；钛白粉：R706，科慕；重钙：1 250目，欧米亚；沉淀硫酸钡：3 000目，伊利特化工；煅烧高岭土：1 250目，恒源新材料；硅微粉：1 250目，江西中节能；氧化锌：亚昌锌业。
➤制备工艺
将水、部分助剂加入容器中，搅拌均匀；加入颜料和填料，进行打浆搅拌至均匀；加入乳液，搅拌至均匀并消泡；调整pH，添加增稠剂增稠至合适黏度。
制得的金属屋面丙烯酸高弹防水涂料（JWF）按照JG/T 375—2012 《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》的规定进行性能检测。
填料种类对酸处理强度保持率的影响
本实验选用沉淀硫酸钡作为基础填料，研究分别添加了沉淀硫酸钡、沉淀硫酸钡/重钙（质量比1∶1）、沉淀硫酸钡/硅微粉（质量比1∶1）以及沉淀硫酸钡/煅烧高岭土（质量比1∶1）对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响。其中沉淀硫酸钡的目数为3 000，重钙、硅微粉、煅烧高岭土的目数为1 250。4组实验中填料总质量相同，其余原材料种类及掺量均不变。
▲ 填料种类对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
▲ 填料种类对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
JC/T 375—2012标准中要求无处理拉伸强度≥1.5 MPa，酸处理强度保持率≥80%。填料种类对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响结果表明，添加沉淀硫酸钡/煅烧高岭土的JWF涂膜无处理拉伸强度最高，添加沉淀硫酸钡、沉淀硫酸钡/重钙、沉淀硫酸钡/硅微粉的JWF涂膜无处理拉伸强度差不多，其中添加沉淀硫酸钡的涂膜无处理拉伸强度略高。
经酸处理以后，添加沉淀硫酸钡/重钙的涂膜拉伸强度明显降低，且表面有鼓泡的现象，这是因为重钙与酸溶液反应产生CO2，破坏了JWF涂膜的结构，导致涂膜强度降低。硫酸钡和硅微粉不会与酸溶液反应，煅烧高岭土会有稍许Al2O3溶于酸，因此添加这3种填料组合的JWF涂膜酸处理以后的强度保持率较高。但是硫酸钡和硅微粉与树脂的结合力稍差，酸处理过程中，会破坏树脂与填料的部分结合点，其强度保持率反而比添加高岭土的JWF涂膜低。因此，本研究选用质量比1:1的沉淀硫酸钡/煅烧高岭土作为填料。
氧化锌掺量对酸处理强度保持率的影响
EC1791纯丙乳液侧链有羧酸基团，该基团可在氧化锌存在下发生交联反应，增加JWF涂膜的交联密度，提高材料的拉伸强度和酸处理后的强度保持率。氧化锌是两性氧化物，可以与JWF体系中的氨水发生络合反应，生成锌氨络合离子。选用沉淀硫酸钡/煅烧高岭土作为填料，保持其余原材料种类及掺量不变，研究氧化锌掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响。
▲ 氧化锌掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
▲ 氧化锌掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
可以发现，随着氧化锌掺量的增加，无处理拉伸强度持续增大，酸处理后的拉伸强度和酸处理后的拉伸强度保持率先增大后缓慢减小，且当氧化锌掺量为2%时最大。
乳液掺量对酸处理强度保持率的影响
乳液作为水性涂料中的主要成膜物质，当涂料涂覆到基层后，涂料中水分挥发，聚合物乳液粒子逐渐聚集堆积，当挥发足够水分后形成毛细通道，产生毛细压力，使得聚合物乳液粒子进一步变形凝聚，生成乳胶粒子。当聚合物乳胶粒子之间的间距缩小到一定程度时，范德华力的作用使聚合物乳胶粒子结合在一起，形成致密的涂膜。由此可知，乳液的性能和添加量会对涂料性能产生直接影响。保持其余原材料种类掺量不变，研究不同乳液掺量对JWF涂膜拉伸强度和酸处理强度保持率的影响。
▲ 乳液掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
▲ 乳液掺量对JWF涂膜酸处理强度保持率的影响
可以发现，在一定范围内，随着乳液掺量增加，无处理的拉伸强度、酸处理后的拉伸强度和酸处理后的强度保持率均迅速增大；但当乳液掺量超过40%时，无处理拉伸强度、酸处理后拉伸强度和酸处理强度保持率基本保持不变。随着乳液掺量增加，酸处理后强度保持率增加，但是成本也会增加。综合性能和成本因素，乳液掺量为40%时性价比最高。
划重点：
▲ 填料的种类对酸处理拉伸强度保持率影响较大，以沉淀硫酸钡/煅烧高岭土组合为填料制备的JWF涂膜，无处理拉伸强度和酸处理拉伸强度保持率最高。
▲ 随着氧化锌掺量的增加，酸处理拉伸强度保持率先增大后减小，且当掺量为2%时最大。
▲ 在一定范围内，酸处理拉伸强度保持率与乳液掺量正相关，但当乳液掺量超过一定量时，无处理拉伸强度和酸处理拉伸强度保持率趋于稳定。综合性能和成本因素，乳液掺量为40%时性价比最高。
长期合作单位
