一种单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料

目前市场上常见的建筑防水涂料主要有聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料、聚合物水泥防水涂料等。其中，聚氨酯防水涂料防水性能好、力学性能优异，但通常耐候性能欠佳，且易含对人体有害的游离异氰酸酯，施工时存在气泡等问题；丙烯酸防水涂料耐候性及环保性较好，但涂膜耐水性较差，在低温条件下施工较困难；聚合物水泥防水涂料易与潮湿基层粘接，施工方便，但也存在低温难施工、潮湿环境干燥速度慢等问题。在此，介绍了一种由硅烷改性聚合物制备而成的单组分高弹性环保型防水涂料，该防水涂料具有优异的延伸率、耐候性和独特的环保性能，且具有良好的粘结和防水性能。

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硅烷改性聚合物

硅烷改性聚合物因绿色环保、使用方便、用途广、附着力好等优势，已经在密封胶和胶粘剂领域得到了广泛的应用。传统的硅烷改性聚合物的分子结构如图1所示，在固化过程中，硅烷氧基与空气中的水分发生水解反应，生成硅羟基并释放小分子醇类，然后不同分子之间的硅羟基进行脱水缩合，交联成三维 状结构。

图1 传统硅烷改性聚合物分子结构图

传统结构的硅烷改性聚合物水解和缩合的反应速率较慢，实际应用中会出现固化速度慢、低温条件下无法脱粘、需要添加大量螯合锡催化剂、不环保等问题，针对传统硅烷改性聚合物的上述问题，本研究开发了一种新型硅烷改性聚合物，其分子结构如图2所示。

图2 新型硅烷改性聚合物分子结构图

该新型硅烷改性聚合物主链为大分子聚醚，主链两端由异氰酸酯硅烷封端而成。由于结构中异氰酸酯的引入，提高了硅烷氧基的反应活性，同时使得该聚合物树脂制备的胶粘剂或涂料，兼具有机硅和聚氨酯的综合性能，不仅具有良好的力学性能，还具有优异的耐候性能。另外，基于上述分子设计思路，在结构上做一些细微的调整后发现，该新型硅烷改性聚合物树脂还具有较高的延伸率。

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硅烷改性聚合物防水涂料配方

单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料以新型硅烷改性聚合物为主体树脂，添加增塑剂、填料、氨基硅烷和一些助剂制备而成，配方如表1所示。

表1 硅烷改性聚合物防水涂料的配方

配方中新型硅烷改性聚合物作为主要成膜物质，决定了单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料涂膜主要的力学性能及耐候性能；填料作为配方主体之一，也对涂膜的力学性能有较大的影响；增塑剂的加入主要是用来降低涂料的黏度，使涂料具有优异的施工性能；氨基硅烷能够加强涂料对基材的附着力，也可以根据要求调整涂料的表干时间和固化时间；助剂主要包括消泡剂、流平剂和稳定剂等，根据需求适量添加来优化涂料的整体性能。

另外，基于新型硅烷改性聚合物独特的结构设计，单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料可采用冷工艺生产，将原料依次加入搅拌釜中抽真空充分搅拌即可。填料只要储存恰当，水分含量控制在一定范围，无需烘干即可直接使用，整个生产过程无需加热，工艺简单，生产周期短，极大地降低了生产能耗和生产成本。

同时，在单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料的整个配方体系中，不添加金属有机锡，不添加任何溶剂，而且无游离异氰酸酯引入，在生产和使用过程中均无刺激气味，属于绿色环保的防水涂料。

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硅烷改性聚合物防水涂料配方性能

根据以上配方制备的单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料，按照GB/T 19250—2013《聚氨酯防水涂料》测试性能，结果如表2所示。

表2 硅烷改性聚合物防水涂料的主要性能

从表2可以看出，单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料在不添加溶剂的情况下仍然具有较低的黏度，表干时间为58 min，脱粘时间小于12 h，保证了产品具有宽裕的施工开放时间。此外，根据具体需求和施工习惯，该涂料的表干时间和脱粘时间还可以进一步调节。在实际应用中，可采用两涂一布的施工方案增强涂料的施工效果。

单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料具有非常出色的耐候性能，经紫外加速老化（QUV）5 000 h后，涂膜无变色、开裂、粉化的现象（图3）。

图3 高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料QUV老化5 000 h前后对比图

单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料具有良好的力学性能，拉伸强度可满足市场主流使用需求，延伸率有了较大提高，超过500%，产品具有高弹性。

由于单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料体系中硅元素的引入，大大降低了防水涂膜的表面能，使得防水涂膜有较好的憎水性能，吸水率低于0.5%，远远低于GB/T 19250—2013中低于5%的要求；相较于传统的聚氨酯和丙烯酸类防水涂料，该新型防水涂料大大提高了耐水性能。

由于聚合物端基硅烷的存在，单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料的粘结性能较好，施工时无需底涂就可直接在很多基材表面施工，对混凝土、水泥块、玻璃、瓷砖、木材等都具有良好的粘结性。

由于独特的固化机理，单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料可在潮湿基面直接施工，固化中不会有二氧化碳释放，从而避免了鼓泡现象。

基于单组分高弹性环保型硅烷改性聚合物防水涂料优异的环保性能，该涂料可以在房屋内部及周边广泛使用，如室内的露台防水、厨卫间瓷砖下层防水、墙缝处防水、室外的屋顶防水等，施工完成后可直接入住。