Low-Tg polymeric latices for liquid waterproofing polymer-cement membranes

One-component polymer-cement mortars systems represent the new frontier in waterproofing construction materials, combining high-performances and excellent durability with low costs and a low environmental impact. In order to ensure crack-bridging and waterproofing properties even at severe temperature conditions, a low-Tg copolymer has to be synthesized. In particular, to fulfill the one-component system requirements, latices able to be spray-dried and consequently redispersed need to be studied. For this purpose, two different systems were considered. Specifically, latices exposing carboxyl groups onto the particles surface and core-shell particles constituted by a soft core and a hard shell have been synthesized and characterized. More precisely, the effect that different types and percentages of acid and different shell compositions and thicknesses have on the spray-drying and crack-bridging properties was investigated. Both the configurations showed a limited particles coalescence and coagulation during the drying phase, leading to fine-grain sized powders redispersible in water by simple stirring, thus proving their applicability in dry-mix composite materials. In particular, in the case of the addition of carboxyl groups, the best performing type and percentage of acid was shown to be 1% acrylic acid. On the other hand, in the case of core-shell particles, it was observed that although a thicker shell improves the spray-ability, crack-bridging properties of the produced membrane result lower. A systematic study of the core-shell morphology showed that a trade-off between spray-ability and crack-bridging is the key for the optimal polymer nanoparticles design. Final studies merging the two particle configurations are also proposed, opening the way to possible future promising studies

Le malte monocomponente polimero-cemento rappresentano la nuova frontiera dei materiali da costruzione impermeabilizzanti, coniugando alte prestazioni ed eccellente durata con bassi costi e basso impatto ambientale. Al fine di garantire le proprietà di impermeabilità e resistenza a frattura anche a basse temperature, è necessario sintetizzare un copolimero caratterizzato da una bassa temperatura di transizione vetrosa (Tg). In particolare, per soddisfare i requisiti derivanti da un sistema monocomponente, è necessario studiare lattici in grado di essere essiccati a spruzzo e in seguito ridispersi. A tal fine sono stati presi in considerazione due sistemi diversi. In particolare, sono stati sintetizzati e caratterizzati lattici che espongono gruppi carbossilici sulla superficie e particelle costituite da un nucleo morbido e da un guscio duro. Più precisamente, è stato studiato l'effetto che diversi tipi e percentuali di acidi e diverse composizioni e spessori del guscio hanno sull'atomizzazione e sulla resistenza a frattura. Entrambe le configurazioni hanno mostrato una limitata coalescenza e coagulazione delle particelle durante la fase di essiccamento, che ha portato a polveri a grana fine ridisperdibili in acqua per semplice agitazione, dimostrando così la loro applicabilità nei materiali compositi costituiti da una miscela di diverse polveri cementizie. In particolare, nel caso dell'aggiunta di gruppi carbossilici, il tipo e la percentuale di acido più performante è rappresentata dall'1% di acido acrilico. D'altra parte, nel caso delle particelle nucleo-guscio, è stato osservato che, sebbene un guscio più spesso migliora l’operazione di essiccamento, le proprietà di resistenza a frattura della membrana prodotta risultano inferiori. Uno studio sistematico della morfologia di particelle caratterizzate da una struttura nucleo-guscio ha dimostrato che il compromesso tra la capacità di essiccamento e la resistenza a frattura è la chiave per la progettazione ottimale delle nanoparticelle polimeriche. Vengono inoltre proposti studi finali che uniscono le due configurazioni di particelle, aprendo la strada a possibili promettenti studi per il futuro.