李聚刚
（江苏省苏州市建筑科学研究院集团股份有限公司，江苏 苏州 215129）
摘 要：本文介绍了一种用于金属屋面的隔热防水涂料，该涂料以紫外交联丙烯酸乳液、有机硅橡胶
乳液复配作为主要成膜物质，具备优异的弹性性能和低温柔性；采用多种纳米复合隔热材料，可以反射大部分日照，具有良好的隔热性能，耐候性强；氟类表面活性剂，赋予了涂料一定的疏水性，改善了其耐沾污性。同时，简要介绍了该涂料的施工方法。
关键词：金属屋面防水；丙烯酸涂料；隔热；纳米复合材料；自清洁
0 引言
设计中可以增加软单体的含量来制备具有较低成近年来，彩钢板屋面由于具有外形美观、自膜温度的乳液，然而考虑到涂膜的强度、耐沾污重较轻且施工便捷等优点被广泛应用于大型公共性能，一般不能无限制地增加软单体的含量，所建筑、车间厂房、活动板房等墙面和屋面工程[1]。以乳液最低成膜温度多为-20～-30℃。但由于设计、施工方法以及所用材料等原因，彩由有机硅橡胶乳液制备的涂料，其低温弯钢板屋面在使用一定年限后，会随着温度变化、折性能接近-40℃时的抗折性能，这是由有机硅氧化腐蚀、金属涂层漆膜老化等，使金属不断锈橡胶乳液特有的结构所决定的。硅元素和碳元素蚀，最终造成屋面漏水[2]。彩钢板屋面多采用防同属第四主族，但硅有14个电子，分成三层排水卷材、密封胶、聚氨酯等常用防水材料，但是列，其核内电荷得到较好的屏蔽，故其电负性较当夏季高温时，由于热膨胀变形不均匀容易导致低，因此和氧等非金属元素成键时，硅键比相应防水材料从彩钢板表面剥离，最终造成屋面防水的碳键要强。有机硅橡胶乳液以硅–氧（Si-O）失效而再次漏水[3]。键为主链结构，Si-O键的键能高达452kJ·mol-1，本课题组通过调研、策划和充分试验，开发远大于C-C键能（345kJ·mol-1）和C-O键能出一种新型金属屋面丙烯酸高弹防水涂料，具有（351kJ·mol-1），因此其热稳定性很好，在高温防水、隔热、耐候性强等优点，可以满足市场需要。和低温环境下有很强的稳定性。同时，Si-O键长1 涂料特性及原理
较长，它对侧基转动的位阻较小，再加上Si-O键（1）弹性性能、低温性能优异。的极性大，有51%的离子化倾向，对硅原子上连该涂料以紫外交联丙烯酸乳液、有机硅橡胶接的烃基有偶极感应影响从而提高其稳定性。此乳液复配作为主要成膜物质，在不添加塑化剂的外有机硅氧烷分子对称性高，整个分子呈非极性，情况下，涂膜耐低温性能达到-30℃以下。涂料这种结构赋予其良好的耐高温、低温能力。的弹性性能、低温弯折性能，与所用乳液的最低因此，该涂料采用紫外交联丙烯酸乳液、有成膜温度、涂料PVC、成膜助剂等因素有关，其机硅橡胶乳液复配作为主要成膜物质，赋予了涂中最大的影响因素是所用乳液的最低成膜温度。料优异的弹性性能和低温柔性。纯丙乳液通常以甲基丙烯酸甲酯为硬单体组分，（2）采用多种纳米复合隔热材料，使涂膜丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯为软单体组分，再加入的隔热效果显著，其中太阳光反射比（白色）大少量丙烯酸或甲基丙烯酸共聚而成。一般在乳液于等于0.80，半球发射率大于等于0.80。BUILDING建 ENERGY筑 节SAVING能
墙材革新与建筑节能 2019.02 65
建筑BUILDING 节ENERGY能
SAVING这种新型涂料采用自制隔热粉，主要组成成分有纳米累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石，经混合分散，通过表面改性而成。其中，累托粉既起到载体作用，也具有阻隔太阳辐射的功能。因为累托石是晶体结构特殊的铝硅酸盐矿物，由类云母单元层和类蒙脱石单元层在特殊自然条件下有规则地交替堆积，但又不是二者的简单组合，尤其是其条带状的微观结构颇为罕见，而且累托石本身对短波光谱尤其是紫外线有很强的阻隔作用。六钛酸钾晶须的连锁隧道式结构使其具有结构隔热、物理隔热、红外线反射的特点。镍铁尖晶石属于反尖晶石型结构，四面体空隙被三价的铁、镍离子占据，八面体空隙同时被二价和三价铁、镍离子占据由于金属离子的空隙填充和完全类质同象取代，使得尖晶石晶格产生强烈畸变，使固有晶格的对称程度降低，晶格极性振动的非简谐性增强，从而产生很高的辐射率。因此，由累托粉、六钛酸钾晶须粉和镍铁尖晶石粉制成的复合隔热粉有良好的反射、阻隔和辐射能力。（3）涂膜具有自净功能。固化的涂膜对粉尘、油污粘性弱，具有自净功能，耐沾污性（白色和浅色）小于20%。采用含氟助剂增强涂料的自净功能，主要源于氟碳链RF和CF3基团的低极性和超低表面张力。由于表面张力的差异，氟化学添加剂在涂料干燥成膜过程中取向于涂料表面，在涂膜表面富集一层疏水层，使污染源在雨水的冲刷下容易脱离涂层表面，从而实现自清洁功能。（4）涂膜防水长效性、耐候性、耐腐蚀性墙
材强。革新（5）绿色环保，环境友好，属于水性产品，与建不含对大气及人体有害的成分。筑节（6）施工方便性、系统性。该新型涂料在能 2019.02金属屋面施工方便，与其他材料相容，粘结力强。2 主要性能指标
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该涂料的技术指标依据《金属屋面丙烯酸高弹性防水涂料》（JG/T 375—2012）标准热反射型（R型）相关要求，经国家建筑材料测试中心和苏州市建设工程质量检测中心测试结果如表1、表2所示。表1 国家建筑材料测试中心检验结果检验项目标准要求检验结果结论太阳光反射比（白色）
≥0.800.85符合半球发射率
≥0.80
0.89
符合
表2 苏州市建设工程质量检测中心检验结果
试验项目
指标（R型）
结果固体含量（%） ≥65.0066.00无处理拉伸强度（MPa） ≥1.50
1.60无处理断裂延伸（%） ≥150.00578.00撕裂强度（N/mm） ≥12.00
13.00
吸水率（%） ≤15.0012.00
不透水性（0.3MPa，30min）不透水不透水
耐热性（90℃，5h）
无起泡、剥无起泡、剥
落、裂纹落、裂纹低温弯折（-30℃，1h）
无裂纹，不无裂纹，不与底材脱离与底材脱离剥离粘结性（N/mm）
≥0.300.65加热处理
拉伸强度保持率（%）≥80.00116.00断裂伸长率（%）≥100.00260.00浸水处理
拉伸强度保持率（%）≥80.00125.00断裂伸长率（%）≥100.00267.00酸处理
拉伸强度保持率（%）≥80.0093.00断裂伸长率（%）≥100.00280.00人工气候拉伸强度保持率
（%）≥80.00130.00老化处理
断裂伸长率（%）≥100.00235.00加热伸缩
伸长（%）≤1.00-率缩短（%）
≤1.00
0.10耐沾污性（白色和浅色*）（%） ＜20.00
13.00太阳光反射比（白色） ≥0.80
0.85
半球发射率 ≥0.800.89
*注：浅色是指以白色涂料为主要成分，添加适量色浆后配制的浅色涂料形成的涂膜干燥后所呈现的浅颜色，按《中国颜色体系》（GB/T 15608—2006）规定明度值为6～9（三刺激值中的YD65≥31.26）。
3 与同类涂料性能比较
不同金属屋面丙烯酸高弹防水涂料的价格差异很大，分别在价格高中低范围内各随机抽取一种，与本项目产品进行性能比较试验，代号为WLS、THT和GDKP。3.1 力学性能比较
按照《金属屋面丙烯酸高弹性防水涂料》（JG/T 375—2012）的规定，分别测试抽取产品的力学性能，并与本新型涂料对比，结果如表3所示。表3 与抽取的涂料力学性能比较
项目指标本产品WLSTHTGDKP无处理拉伸
强度（MPa） ≥1.50
1.60
1.90
1.60
1.50
无处理断裂
延伸（%） ≥150.00
578.00375.00295.00190.00撕裂强度
（N/mm） ≥12.00
13.0015.0013.0014.00剥离粘结性
（N/mm）
≥0.30
0.65
0.68
0.45
0.40
从表3中可以看出，本产品的无处理拉伸强度与其他产品基本持平，但是无处理断裂延伸率远远超出其他产品，具有很强的弹性变形和覆盖细小裂纹的能力。3.2 涂料的疏水性和耐沾污性比较
在养护好的四种涂料的耐沾污试板上滴少许水滴，观察水滴的扩散情况，如图1所示。从图1中可以看出，本项目产品试板上的水滴较为聚拢，涂膜较其他试板表现出更好的疏水性。这是因为该涂料添加了氟类表面活性剂，赋予了涂膜一定的疏水性，改善了其耐沾污性。按标准规定，继续在上述试板上涂刷粉煤灰浆液，如图2所示。可以看到，由于涂膜的疏水性，粉煤灰浆液难以在试板上铺展污染。最后经过5次污染循环后的试板如图3所示，可以看出本产品的耐沾污性明显好于其他三种涂料。耐沾污性的测试结果如表4所示。图1 疏水性比较
图2 粉煤灰浆液在试板表面的铺展
图3 经过5次污染循环后的试板
表4 与抽取的涂料耐沾污性结果对比
项目
指标
本产品WLSTHTGDKP耐沾污性（白
色和浅色）（%）＜20
13
25
24
21
4 施工方法
4.1 金属屋面丙烯酸高弹防水涂料的应用范围
金属屋面丙烯酸高弹防水涂料适用于各种金属屋面的保护、修复，各种储罐、管道的保护，具有防水、隔热作用；可配合防锈底漆使用，具有防锈、防腐作用。4.2 金属屋面丙烯酸高弹防水涂料的施工4.2.1 施工准备
准备好施工需要的刮板、辊子、刷子、搅拌机、喷涂设备等工具，计算好单遍施工所需用料量。4.2.2 基面处理
（1）新屋面处理金属部位应保证其牢固平整，无油污、无尖刺、无浮灰、无缺陷、无锈蚀，然后进行封闭处理剂或底漆的施工。水泥砂浆、混凝土部位应养护到期、干净干燥平整，无疏松颗粒、无裂纹、BUILDING建
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SAVING无油污。（2）旧屋面处理对于金属部位，若有旧涂层或者其他旧的防水层，首先将其彻底清除，然后通过修复、整平、除锈，保证屋面无油污、无尖刺、无浮灰、无缺陷、无锈蚀。最后进行封闭处理剂或底漆的施工。水泥砂浆、混凝土部位应清除旧的密封膏、沥青等黏附物，如有破损，根据实际情况使用灌浆料、混凝土、砂浆、水泥净浆等进行修补，并且待修补部位养护到期后进行下一步施工。4.2.3 裁剪增强聚酯布
根据屋面形状、尺寸裁剪增强聚酯布，并预留合适的搭接量。4.2.4 细部做法
（1）屋面板搭接处屋面板搭接分水平搭接、垂直搭接两种情况，其中与屋面斜坡方向垂直的搭接称作水平搭接，与屋面斜坡方向相同的搭接称作垂直搭接。在金属屋面板水平搭接处先涂一层基层涂料，当其仍为湿润时，把20cm宽的增强聚酯布嵌入其中，再从上面用基层涂料充分浸润缝织聚酯布，待其全干。屋面板垂直搭接处涂一层防水基层涂料，在其仍为湿润时，把15cm宽的增强聚酯布嵌入其中，再从上面用基层涂料充分浸润增强聚酯布，待其全干，再在面上涂刷一层表层涂料即可。（2）金属屋面突出物（如出气孔、风机口等）按技术要求裁剪好尺寸、形状合适的增强聚酯布，在突出物周围涂一层基层涂料，把裁剪好的增强聚酯布铺于其上，再从上面用基层涂料充分浸润增强聚酯布，确保不起泡、不起皱。墙
材（3）金属屋面固件革新用10cm×10cm的增强聚酯布，处理方法与与建筑金属屋面突出物的处理方法相同。节能（4）采光板与屋面板搭接处 2019.02由于采光板与屋面彩钢板两者属异性材料，热膨胀系数不一样，很容易引起变形缝而产生渗 68
漏。处理方法是：所有搭接部位都应进行防水处理，裁剪20cm宽的增强聚酯布，采用“三涂一布”的方法进行处理，使采光板与屋面板四周形成一个整体无缝的结构。（5）脊瓦两侧及天沟先对屋脊盖板两侧根据具体情况用铆钉进行加固处理。裁剪25cm宽的增强聚酯布，并按屋脊的实际裁剪成相应的形状，然后按照“三涂一布”的方法施工；天沟焊接缝的防水处理：先做防水加强层，然后用20cm宽的布按三涂一布的方法进行天沟、水落口的防水处理，使其形成无缝整体闭合。4.2.5 大面施工
先使用喷、辊、刷等方式进行第一道施工；待表干时铺贴增强聚酯布，使其服帖、平整；待第一道涂料实干时进行第二道施工，使其充分浸润、包裹、覆盖增强聚酯布；视情况决定是否涂覆第三道，保证总涂膜（包含增强聚酯布）厚度达1.2mm以上。4.2.6 养护和维修
（1）对屋面定期清扫，疏通天沟、檐沟和排水口，避免落水管堵塞，屋面长期积水，使防水层脱层、腐烂。及时清除植物滋生，避免植物的根茎扎入防水层中，而使防水层遭到破坏。（2）定期检查，对一些局部出现的缺陷及时进行处理，防止缺陷扩大、裂缝发展、节点破坏、屋面渗漏。在屋面上增设电视天线、灯箱、太阳能热水器、广告标语牌等设施时，应保护好防水层，避免在防水层上进行施工操作、凿眼打洞，使防水层局部受到破坏，最终未能及时修补而导致渗漏。参考文献：
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[2]王延勋.硅丙聚合物水泥防水涂料在金属屋面渗漏修复中的应用[J].中国建筑防水,2015(3):12-14.
[3]吕奇勇,陈伟冬.大型彩钢板屋面渗漏原因分析及其维修[J].中国建筑防水,2011(11):15-17.
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