寧波佳越巖棉廠家對于巖棉憎水劑性能研究
摘要： 介紹了市售巖棉憎水劑的類型，并就憎水劑作平行對比研究 。 實驗表明，瓦克化學生產的 SILRES BS 5130 CN 以功能性 硅油為有效成分，具有與酚醛樹脂極好的匹配性 、 分散性 、 高效的憎水性能以及優(yōu)異的耐堿和耐候性能，可為憎水巖棉制品的持久 防水和質量穩(wěn)定提供有力保障 。
關鍵詞： 巖棉；憎水劑；憎水性；耐堿性；耐候性
中圖分類號： TU57 + 2 文獻標識碼： A 文章編號： 1001-702X （ 2014 ） 10-0064-04
Performance study on rock wool water repellents
XU Jianyan ， LI Qing
[Wacker Chemicals （ China ） Co. Ltd. ， Shanghai 200233 ， China]
Abstract ： Kinds of rock wool water repellents in the market are described in this article ， and performances were tested par －
allel. The test results show that SILRES BS 5130 CN produced by Wacker with functional siloxane ， has excellent compatibility with phenolic resin ， good dispersion ， high hydrophobic efficiency ， excellent anti-alkali and anti-weathering properties ， to insure the
durable hydrophobicity and stable quality of rock wool product.
Key words ： rock wool ； water repellents ； hydrophobic efficiency ； anti-alkali property ； anti-weathering property
0 前 言
巖棉以其較低的導熱系數(shù)和 A 級的防火性能，已被廣泛 應用于工業(yè)及民用建筑中 。 于 2011 年 10 月 1 號開始實施的 GB/T 25975 — 2010 《 建筑外墻外保溫用巖棉制品 》 ，為 巖 棉 制 品在外墻外保溫中的應用提供了有力保障 。 為使普通的巖棉
能夠成功地應用于建筑外墻保溫系統(tǒng)，解決其吸水問題顯得
尤為重要 。 因為吸水量直接影響巖棉制品在外墻應用中的耐
久性和保溫性能，吸水量過高的巖棉應用在外墻保溫系統(tǒng)中， 猶如給建筑物穿了一件被水打濕的棉衣，不但使建筑外墻保 溫系統(tǒng)的保溫效率大大降低，保溫系統(tǒng)的耐久性也將受到嚴
重影響 。 德國 Fraunhofer 物理研究所的一項研究成果表明，墻
體的濕度與其保溫性能有著密切的關系，墻體濕度越高其保
溫性能越差 。
隨著巖棉行業(yè)的發(fā)展，巖棉憎水劑也得以廣泛應用，相繼
出現(xiàn)多種類型的憎水劑 。 本文就巖棉憎水劑的類型及其物理
收稿日期： 2014-08-09
作者簡介： 徐 健 巖 ，女 ， 1981 年 生 ，遼 寧 義 縣 人 ，碩 士 ，從 事 有 機 硅 產 品開發(fā)和應用工作 。
性能和應用性能展開研究和討論，旨在為巖棉憎水劑的合理
選用提出幾點建議 。
1 巖棉憎水劑類型介紹
目前，市場上巖棉憎水劑絕大多數(shù)為有機硅乳液產品，按
照其有機硅有效成分可分為惰性硅油乳液 、 甲基含氫硅油乳 液和功能性硅油乳液 。
惰性硅油乳液指采用惰性硅油為巖棉憎水劑的有效成
分 。 由于惰性硅油的側鏈及兩端封端基團都為甲基，而甲基無
反應活性，故惰性硅油以物理吸附的方式作用于巖棉纖維表
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面 。 這種物理吸附方式導致憎水劑在巖棉表面防水效果不持 久 。 同時惰性硅油的耐堿性較差，作為巖棉憎水劑使用時，遇 到高堿性如水泥基材料其憎水性能會下降甚至消失 。
甲基含氫硅油乳液指采用甲基含氫硅油為巖棉憎水劑的
有效成分 。 甲基含氫硅油因其側鏈帶有 — H 基團而得名 。 甲基 含氫硅油多用于生產功能性硅油的原料使用 。 甲基含氫硅油
的耐堿性較差，遇高堿性材料如水泥基材料憎水性能下降甚
至消失 。 值得注意的是，含氫硅油的乳液會極易釋放氫氣，氫 氣的爆炸極限是 4.0 ％～ 75.6 ％ （體積濃度），如果氫氣在空氣中 的體積濃度在此范圍內，遇火源（如火星 、 電火花 、 高熱等）就 會引起爆炸 。 所以甲基含氫硅油乳液在生產 、 儲存和使用過程
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中極易爆炸，而被列為危險品 。 國內外不乏有機硅生產商因生 產儲存含氫硅油乳液處理不當而發(fā)生的工廠爆炸 。
功能性硅油乳液指采用功能性硅油為巖棉憎水劑的有效
成分 。 功能性硅油具有較強的反應活性，可與巖棉纖維以化學 交聯(lián)方式鍵合 。 巖棉用功能性硅油具有良好的耐酸堿和耐候性 能，防水效果持久 。 瓦克化學供應的巖棉憎水劑均選用功能性 硅油作為有效成分，如 SILRES BS 5130 CN 。 本文選取市場常 見的惰性硅油憎水劑 1 、 甲基含氫硅油憎水劑 2 作性能比較 。 2 試驗原材料及方法
2.1 原材料
非憎水處理珍珠巖 、 巖 棉 憎 水 劑 、 酚 醛 樹 脂 ，均 為 市 售 ；
Ca （ OH ） 2 ，分析純 。 2.2 試驗方法
（ 1 ）巖棉憎水劑與酚醛樹脂的匹配性
將巖棉憎水劑與酚醛樹脂以 1 ∶ 25 質量比混合均勻后，靜
置觀察混合液外觀情況 。
（ 2 ）巖棉憎水劑乳液黏度測試
乳 液 黏 度 采 用 BROOKFIELD 黏 度 計 LVDV-II+PRO 進
行測試 。
（ 3 ）膨脹珍珠巖憎水處理方法
準確稱量巖棉憎水劑（占膨脹珍珠巖的質量分數(shù)），并將 其加入到適量水中，攪拌均勻，然后加入到膨脹珍珠巖中，輕
柔攪拌至膨脹珍珠巖被憎水劑均勻潤濕 。 處理好的膨脹珍珠 巖放入 50 ℃ 烘箱中，烘干至恒重 。 （ 4 ）膨脹珍珠巖耐堿性試驗方法
將經過憎水 處 理 的 膨 脹 珍 珠 巖 浸 泡 在 飽 和 Ca （ OH ） 2 溶 液中 48 h ，然后水洗烘干，再參照 ASTM 303 — 77 測試膨脹珍 珠巖的憎水率 。
（ 5 ）憎水巖棉板耐候試驗方法
徐健巖，等：巖棉憎水劑性能研究
憎水巖棉板裸板耐候性參照 JGJ 144 — 2004 《 外墻外保溫 工程技術規(guī)程 》 附錄 A.2 系統(tǒng)耐候性試驗方法進行 。 3 試驗結果與分析
3.1 巖棉憎水劑與酚醛樹脂的匹配性
通常巖棉憎水劑在生產線上的應用有 2 種方式，一 種 是
采用獨立管路噴灑到巖棉纖維上；另一種是憎水劑與其它添
加劑混合后噴灑到巖棉纖維上 。
由于巖棉憎水劑添加量較少，單獨噴灑使用量較難控制， 加之要增加管路和流量控制器等設備投資，故這種方法未得
到廣泛應用 。 更為廣泛的做法是后者，憎水劑與其它添加劑混 合后使用 。 這種方法對憎水劑的穩(wěn)定性造成挑戰(zhàn)，因為樹脂中 的有機物 、 醇類 、 銨鹽等都容易使普通乳液破乳，造成憎水劑
與添加劑匹配不良，致使憎水效率不穩(wěn)定，增加巖棉次品率，
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甚至堵塞管道，影響生產 。
選取 2 種常見的酚醛樹脂，測試憎水劑的匹配性 。
樹脂 A 為專業(yè)樹脂生產商生產的酚醛樹脂 。 樹脂 A 與憎 水劑 1 和憎水劑 2 混合后立即出現(xiàn)破乳分層 [ 見圖 1 （ a ） 、 （ b ） ] 。
破乳后憎水劑有效成分硅油主要漂浮在溶液的上部，而噴膠 時管道一般從中底部吸取溶液，這勢必造成憎水巖棉產品質
量不穩(wěn)定 。 瓦克化學的憎水劑 SILRES BS 5130 CN 與樹脂 A 匹配性極好，混合液靜止 存 放 24 h 以 上 仍 為 均 勻 的 溶 液 [ 見 圖 1 （ c ） ] ，從而保證了憎水巖棉質量穩(wěn)定 。
樹脂 B 為巖棉生產商自己合成的酚醛樹脂 。 憎水劑 1 和 憎水劑 2 與樹脂 B 混合后立即出現(xiàn)破乳懸浮物 [ 見圖 1 （ d ） 、 （ e ） ] ，懸浮物極易堵塞噴射口和管道，影響生產 。 SILRES BS 5130 CN 與樹脂 B 的匹配性極好，混合液存放 24 h 仍為均勻 溶液 [ 見圖 1 （ f ） ] ，從而保證了巖棉生產有序進行 。
酚醛樹脂匹配性好的憎水劑可以有效發(fā)揮憎水效率，保
證憎水巖棉質量 。
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圖 1 憎水劑與酚醛樹脂匹配性
3.2 巖棉憎水劑的分散性
巖棉憎水劑乳液的黏度影響其在樹脂中的分散性能，乳
液的黏度越高，在樹脂中的分散性能越差 。
憎水劑 1 為黏稠的乳液狀態(tài)，流動性較好，乳液黏度 0.475 Pa · s ，在樹脂中分散性一般，需要攪拌將其分散開 。 憎水劑 2
為黏稠的膏體狀態(tài)，流動性 差 ，乳 液 黏 度 3.160 Pa · s ，需 要 強 力攪拌才能將其均勻的分散在樹脂中 。 SILRES BS 5130 CN 為稀乳液狀態(tài)，流動性極好 ，乳 液 黏 度 0.055 Pa · s ，稍 施 攪 拌 即可將其均勻地分散在樹脂中，見圖 2 。
圖 2 巖棉憎水劑黏度及其分散性能
3.3 巖棉憎水劑的憎水效率
巖棉憎水劑的憎水效率不僅與有效成分的含量有關，更
與憎水劑硅油的類型 、 與樹脂的匹配性 、 憎水劑乳液的分散性 有關，此外供應商直接決定了憎水劑產品的穩(wěn)定性和安全性 。
實驗室很難模擬巖棉生產線做憎水劑性能比較，故瓦克
化學開發(fā)了實驗室?guī)r棉憎水劑性能快速檢測方法 。 采用化學
成分與巖棉相仿的膨脹珍珠巖為基材，進行憎水劑產品憎水
性能的平行對比實驗 。 實驗中，憎水劑添加量為膨脹珍珠巖干
重的 0.15% ，僅使用憎水劑，以避免其它添加劑影響；憎水劑 經水稀釋后使用，避免分散不良影響 。 膨脹珍珠巖的憎水率測 試方法參考 ASTM 303 — 77 進行，實驗結果見圖 3 。 圖 3 表明，相同添加量的情況下， SILRES BS 5130 CN 比憎水劑 1 和憎水劑 2 的憎水效率更高 。 巖棉應用中若考慮
圖 3 采用不同憎水劑處理的膨脹珍珠巖的憎水率
憎 水 劑 與 樹 脂 匹 配 性 及 憎 水 劑 分 散 性 帶 來 的 影 響 ， SILRES BS 5130 CN 的憎水效率將更高 。
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鑒于 SILRES BS 5130 CN 的優(yōu)異性能，其已被巖棉生 產商廣為采用 。 表 1 選取 3 家生產商的巖棉板，簡單說明實際
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應用效果 。
表 1 SILRES BS 5130 CN 應用性能舉例
徐健巖，等：巖棉憎水劑性能研究
2 的耐堿性較差，表現(xiàn)為堿處理后，膨脹珍珠巖的憎水率明顯 下降 。 憎水劑 1 以惰性硅油為有效成分，無反應活性，物理吸
巖棉樣品 SILRES BS 5130 CN
憎水劑添加量 /%
2
1d 28 d
附于被處理基材表面，極易隨浸泡水洗消失；加之惰性硅油和 含氫硅油遇堿極易斷裂成小分子物質，遂導致憎水劑的防水
A 企業(yè) 0.10 0.1 0.3 B 企業(yè) 0.15 0.1 0.3 C 企業(yè) 0.10 0.2 0.5
3.4 巖棉憎水劑的耐堿性
憎水巖棉板多用于建筑外墻外保溫，故對巖棉憎水劑的
耐堿性和耐候性要求極高 。 不同憎水劑的耐堿性試驗結果見 圖 4 。
圖 4 不同憎水劑的耐堿性比較
從圖 4 結果 看 ， SILRES BS 5130 CN 的 耐 堿 性 極 佳 ，表 現(xiàn)為堿處理 后 ， 膨 脹 珍 珠 巖 憎 水 率 無 明 顯 下 降 。 分 析 原 因 ， SILRES BS 5130 CN 采用功能性硅油為有效成分，與被處理
基材以化學鍵合，不易因浸泡水洗消失；此外功能性硅油具有
{jj0}的耐堿解能力，持久防水 。 相比之下，憎水劑 1 和憎水劑
性能明顯下降 。
3.5 巖棉憎水劑的耐候性
將經過 SILRES BS 5130 CN 憎水處理后的巖棉板放入 耐候實驗墻內，經熱 / 雨循環(huán)和熱 / 冷循環(huán)后，再次測試巖棉板 的吸水量（見表 2 ），以此方法測試 SILRES BS 5130 CN 的耐 候性 。 結果表明， SILRES BS 5130 CN 具有{jj0}的耐候性，經 耐候循環(huán)測試后，巖棉板仍保持較低的吸水量 。
表 2 耐候循環(huán)測試后巖棉板的吸水量
/
1d 28 d
巖棉板 A 0.5 0.8 巖棉板 B 0.3 0.4
4 結 語
目前市場上巖棉憎水劑產品眾多，瓦克化學生產的 SIL － RES BS 5130 CN 以其功能性硅油為有效成分，與樹脂極好 的匹配性 、 分散性，高效的憎水性能，以及優(yōu)異的耐堿性和耐
候 性 ， 為 憎 水 巖 棉 制 品 的 持 久 防 水 和 質 量 穩(wěn)定提供有力保
障 。
蕢
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（上接第 45 頁）
次凍融循環(huán)之后，磚的質量損失率和強度損失率明顯增大，凍
融循環(huán)次數(shù)越多，損失率就越大 。
（ 2 ）粉煤灰 、 電石渣 、 爐渣的摻量不僅影響磚的密實度 、 強 度，還影響磚的抗凍性等 。 適當增加骨料摻量，可以提高磚的
抗凍性能；電石渣和粉煤灰摻量過大對磚抗凍性不利，電石渣 比粉煤灰對磚的抗凍性更為不利；出釜齡期短的磚和齡期長
的磚相比，后者比前者抗凍性好 。
（ 3 ）合適的骨料級配和骨料摻量，可以提高蒸壓粉煤灰磚
的密實度，減小成品磚的含水率和吸水率，從而增強磚的抗凍
性能 。
（ 4 ） 4 種不同原料配合比下的蒸壓粉煤灰磚中， B 配比磚
的抗凍性能{zh0}，說明其原料配合比較合適，故實際生產中建
議 采 用 B 配 比 磚 的 原 料 配 合 比 ，即 m （粉 煤 灰） ∶ m （電 石 渣） ∶
m （爐渣） ∶ m （檸檬酸渣） =47.8 ∶ 15.9 ∶ 35.0 ∶ 1.3 ，制備強度等級為 MU15 的蒸壓粉煤灰磚 。
32.
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巖棉板吸水量 （ / kg/m ）
巖棉樣品 巖棉板吸水量 （ kg/m 2 ）
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